一覽積層製造業現況

十二月 20, 2017
Facebook
Twitter
專利給予發明者到期前專賣的權利,到期之後,任何人都可以將這項新技術用於產品上。今天我們看到的桌上型3D熱熔融沉積技術(fused deposition modeling,簡稱FDM)就來自1992年Scott Crump申請的專利,拜Crump的創新技術之賜,現在世界上有成千上萬的人都可以用很便宜的方式讓自己的設計構想付諸實現。
時至今日,Crump創辦的Stratasys公司還在利用相同的概念生產工業級 3D印表機。目前,高檔的印表機可以輸出36″×24″×36″大小的成品,材料也很多樣。舉例來說,波音(Boeing)跟空中巴士(Airbus)的飛機就用了很多ULTEM 9085材料做的零件,那麼,你知道這種等級的3D印表機要多少錢嗎?答案是 400,000美元,儘管如此,還是有許多企業因為業務需求,願意下重本來買這些印表機。
根據Wohlers Report 2017研究報告指出,工業級3D印表機的平均銷售單價(average selling price,簡稱ASP)是104,222美元,可列印金屬材料的印表機平均銷售單價則是 566,570美元,如果單看售價在5,000美金以下的桌上型3D印表機,平均銷售單價是1,094美金,3D印表機的基本概念是一樣的,就是一層一層把成品疊加起來,儘管如此,高級的印表機和平價的印表機還是有很大的差別。

Crump在發展FDM技術時,也有其他3D列印的先驅者在開發其他可能性,光固化成型法(Stereolithography)就是一個例子,它的原理是用光照在光敏聚合物(photopolymer)上,使其逐步固化,讓零件成形,這個方法在工業用途上也很常見,不論大零件或小零件都可以使用。由於這項技術專利已經到期,現在簡單的光聚合固化(vat photopolymerization)印表機只要3,500美元左右就可以到手,3D Systems是第一個將這項技術商業化的公司,他們家的大型光固化成型系統還是高達990,000美元!

還有一種3D印表機,透過粉體熔融成型技術(powder bed fusion), 使用雷射光來將粉體部分區域融化成型, 可以打造出高效能的塑膠零件,現在,這項技術再次成為鎂光燈焦點,成為積層製造(additive manufacturing,簡稱AM) 界最火熱的話題,人們希望將這項技術用於金屬材料,打造金屬零件。

業界現況

許多製造商認為,AM技術會成為下一個世代的零件生產方式,這背後代表了全球高達12.8兆美元的商機!

材料目前,3D印表機可以使用許多塑膠素材,包含尼龍、彈性體(elastomer)、矽利康(silicone)、克维拉(Kevlar)、碳纖維填充塑膠(carbon fiber–filled plastic)、甚至也有生物相容材料。工業公司則將3D列印技術應用於鎳、鈦和其他珍稀金屬,製造噴射機引擎、牙冠、汽車耗材甚至是珠寶。此外,金屬鑄模用的陶瓷零件與砂也已經有人用3D列印的方式生產。

尺寸 Cincinnati公司生產的巨型積層製造系統(Big Area Additive Manufacturing,簡稱BAAM)可以打造240″×90″×72″大小的零件,每小時擠出80磅重的熱塑型材料,等於同時使用2,725臺Ultimaker 3桌上型3D印表機的產量!

生產量:現在在短期生產中,工業級 3D印表機生產零件的量和速度都可以和傳統生產方式一較高下。根據Wohlers Associates的計算,163臺Ultimaker 3小型印表機才能與一臺HP Jet Fusion 4200印表機的產量相提並論,在加州有一家服務供應商聲稱他們用六臺HP印表機,每週可以生產600,000個小零件,不需要鑄模,只要完成設計,就可以直接投入生產!

應用:NASA(美國航太總署)的Marshall Space Flight Center目前已開始利用金屬積層製造技術來生產點火器、注射器、燃燒室與渦輪泵浦,將用於下一代的推進系統當中。奇異公司(General Electrics、簡稱GE)也開始應用這項技術來生產LEAP引擎燃料噴嘴,除了重量輕25%、使用年限增加5倍之外,還更容易生產。目前,奇異公司每年可以生產上萬件3D列印的噴嘴,此外,他們也為T7直升機重新設計引擎,新的引擎設計有40%的零件都可以用3D列印的方式生產,拜積層製造技術之賜,奇異將所需的 900個零件降到16個,產品重量跟成本都降低了35%。

對Maker來說,好消息是今天工業生產的技術在不久的將來,也會為大眾所熟悉,專利過期之後,雄心勃勃的企業家一定不會浪費一分一秒,立刻就會將這些技術帶給大眾,其實,這早已如火如荼在進行了。

(譯:劉允中)
[原文]
Social media & sharing icons powered by UltimatelySocial