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智能机器人和复合技术将真正启动3D打印应用市场

虽然现在3D打印很热,有很多企业和政府也纷纷上马或推广3D打印项目,但真正用3D打印做出产品的较少。这里面关键问题还是技术问题,打印速度和精度、打印精度和强度等相互矛盾的技术指标困扰着制造商和最终用户,当然还有操作专业性强、原材料昂贵等问题,最终让他们保持观望态度。  在现阶段技术条件下,3D打印的智能化及复合兼容技术非常有效地解决目前存在的弊端,大幅提升3D的性能。  1、3D打印控制方式智能化  目前国内外大部分3D都采用“盲”打工艺,需总结大量的工艺数据,成型工艺非常复杂,往往每一种形状零件、每一种材料都需要不断的试验,几乎每一层都需要总结出工艺参数。而且当成型过程中出现异常时,系统无法识别,也不能自动调整,如果不去人工干预,将造成无法继续成型或将缺陷留在工件里,必须由经验丰富的专业技术人员操作机器随时观察成型状态才能做出较合格的零件,严重影响了金属3D打印的普及性。  因此,笔者认为3D打印机智能化非常重要,像人一样,给3D打印机装上“眼睛”是非常必要的,通过看外在物体状态随时调整人的姿态和行为,对于3D打印机来说,就是调整工艺参数。  因此,“智能识别和反馈功能”将是目前快速成型系统的迫切需要解决的问题,通过较简便的工艺参数积累,让3D打印设备自己去判断,智能调整即可,让复杂的快速成型工艺变简单,更具有实用性和推广性。智能识别系统将提供大量成型过程的数据,希望通过实践积累大量数据,让3D打印机变更“聪明”,最终通过软件的开发让3D打印机具备自学习功能,这样的思路也就确确实实是3D打印系统需要具备的特征,同时也符合了机器人的特征。  从3D打印的基本工艺来看,他每一层每一点的堆积都是一个特殊过程,可控性差,和切削的机床大有不同,机床每一刀下去都可控,这就是他们将采用不同控制方式的根本原因。相比数控技术,3D打印控制过程与焊接机器人系统更接近。  那么,模糊控制、实时调控将是3D打印控制技术的重要特征,因此,确切来说我们的选择主控方式应该选机器人,而不是机床,不管是6轴关节还是3坐标,控制方式决定系统类型。因此,从专业角度来看,“3D打印机器人”的称呼更适合这个它,也符合它的发展方向。  2、增减材复合技术获得高速高分辨率3D打印产品  对于高性能的金属构件,3D打印直接成型的光洁度和精度不能满足要求,尤其配合位置无法保证精度,不能装机使用,成型精度问题限制了3D打印的推广和应用。  为了提高3D打印零件的成型精度,常规的方法是减小3D打印点的尺寸,提高分辨率,比如提高激光束的汇聚性,让熔化区域变更小,单个熔化区域尺寸达到微米级,但同时给超细材料的供给带来很大难度,同时熔化区的变小会带来成型速度大幅降低,效率的降低不适于工业领域应用。总之,常规思路的3D打印是:  高速3D打印获得低分辨率产品,低速3D打印获得高分辨率产品。  那么,我们单从一个新技术发展特性来看,新技术对老技术的兼容和继承性非常重要,也是必须的,否则就是空中楼阁。显然,3D也须符合这个发展规律,增材制造结合切削减材制造技术,二者高度兼容才能让3D打印快速发展。  具体来说,就是将传统铣削机床技术加入到3D打印成型过程中,仍然采用低分辨率的打印工艺,可保证高速成型工艺,然后用铣削的措施来保证成型精度,最终成型精度零件使用的技术标准。  目前,日本松浦机械和美国Fabrisonic公司已经开始尝试将铣削技术和3D打印技术融合,国内的沈阳新松机器人自动化股份有限公司也已经开始进行3D打印复合技术开发,实现了随型流道注塑模具、叶片、螺旋桨及其它复杂零部件的快速制造。