账号:
密码:
最新动态
产业快讯
CTIMES / 文章 /
直接制造解放工业无限潜能
加法不够 混和减法取胜

【作者: 丁于珊】2014年04月29日 星期二

浏览人次:【9096】

2013年,3D打印技术突然的爆红,欧巴马希望藉此技术重振美国制造业、经济学人杂志将其视为是第三次工业革命。然而,正当所有人都沉浸于3D打印的神奇之处时,郭台铭却泼了市场一盆冷水。他认为,3D打印不过是个噱头。


郭台铭的这句话来自于鸿海过去的经验,他表示,鸿海早在30年前就已经开始使用3D打印技术,但由于其不具备大量生产的条件,所以也不具备商业价值。他甚至直言,若3D打印真的能够引发第三次工业革命,「我的郭字就倒过来写。」


不只3D打印 DDM才是关键

确实,3D打印虽有多种不同的技术,但若以目前市面上大多数的消费型3D打印机来看,其印制出来的成品在精度、细度、稳定度等各方面还算不上及格,还有许多改善空间,若要直接当成商品贩卖,那么就是在挑战消费者的接受度,更遑论要引发第三次工业革命。也难怪郭台铭认为,3D打印技术生产出来的商品质量不好,能看不能用且一碰就碎。


话虽如此,但一个新技术要发展至成熟,至少得要50年以上的时间,而3D打印至今也仅30年左右,「趋势是一定的,但必须更拉长时间来看,且不能只谈3D打印技术,讲到第三次工业革命,则必须扩大范围,以数字制造的角度来看整个产业,」工研院积层制造与雷射应用中心总监曾文鹏认为,3D打印不应只局限于个人化的消费型机种上,若是将其定义扩大到工业制造上,透过网络及软件的辅助,在数字制造的环境下生产产品,那么其影响范围将会更广泛,而这才是经济学人所指的第三波工业革命真正的重点 - 直接数字制造(Direct digital manufacturing, DDM)。


事实上,郭台铭在去年两岸企业家紫金山峰会主题论坛上曾说到:「绝对不会放弃制造业,希望将制造业网络化。」曾文鹏认为,从这个角度来看,郭台铭其实也认同数字制造这条路。


简化制造方式DDM引领自造者时代

针对DDM,国立台湾科技大学工程学院院长郑正元将其与3D打印做了简单的区分。他指出,3D打印机比较偏向消费端,用户不考虑成本,没有特定目的,只做出自己喜欢的东西,例如家里缺少零件,就用3D打印机印制出来,但不具销售行为,也没有产生利益;而DDM则偏向制造端,具备商业行为考虑,能够产生经济利益和附加价值,这一部份包含自我制造以及工业的大量制造。


郑正元进一步解释自我制造的与消费性用户的不同在于,自造者会透过3D打印机生产产品并贩卖,藉此带来利润,例如Kickstarter上的许多集资项目就属于此。



图一 : 直接制造,也意味着厂商将不会有库存问题,并能够实现客制化的生产方式,将会一举改变传统的制造方式。
图一 : 直接制造,也意味着厂商将不会有库存问题,并能够实现客制化的生产方式,将会一举改变传统的制造方式。

而3D打印技术大厂Stratasys对DDM定义就更加明确,它指的是无须加工制造就能生产出产品,这也是3D打印的优势之一。既然能直接制造,也意味着厂商将不会有库存问题,并能够实现客制化的生产方式,将会一举改变传统的制造方式。


另外,也有人将DDM认为是积层制造(Additive Manufacturing, AM),或者说是快速成型(Rapid Prototyping, RP)。传统的减法制造方法需要经过多道后处理程序;积层制造则是采用加法制造,层层堆栈成型,可以直接生产出终端产品,突破了过去传统制造在一些形状上的限制,提高工厂的生产效率。郑正元表示,积层制造将过去的减法加工或模型成型的制造方式简单化、单纯化,如同数字相机将所有功能集结于一身,傻瓜化了单眼相机,「这种趋势是对的,它让即使是非专业的人也能够很轻易的做到自己制造。」



图二 : 积层制造(AM),或者说是快速成型(RP)采用加法制造,,突破了过去传统制造在一些形状上的限制。
图二 : 积层制造(AM),或者说是快速成型(RP)采用加法制造,,突破了过去传统制造在一些形状上的限制。

积层制造这项技术其实存在已近三十年时间,直到这两年,随着MakerBot引起关注度,才又以3D打印一词吸引市场注意。不过也因MakerBot,让目前市场的注意力大多放在消费性、个人化的3D打印机上,这一类的市场出货量固然大,但曾文鹏表示,真正具影响力的仍是在工业制造端,这当中包括了软件、材料、新制程、新设备等各种元素。


除此之外,DDM所带来的影响,不仅是传统制程上的改变,同时也促使商业模式从过去大量制造转变为现今的客制化小量制造或自己制造,让个人化的创意、发想得以实现,最明显的案例来自于Kickstarter许多大大小小的集资项目。用户可以透过3D打印机自己制造出Prototyping,放到Kickstarter上集资,或者在集资成功后利用3D打印机做出少量的生产。


而另一个案例则是医材产业,例如牙科。传统上,牙科诊所制做矫正器或透明牙套,牙医师或牙齿矫正师没有主控权,当病患牙齿移动或有其他问题时,牙医师没办法立即更改。若能够配备3D打印机,再搭配扫瞄机、软件等其他配件,且牙医师也具备操控能力,就能够依据病患的数据自己制造,针对现时现地的情况做出因应的改变。「商业模式已经改变,不再像以前谈到生产就想到大量制造,」郑正元说,极需要客制化的产业会率先导入3D打印机或DDM,这将掀起一场革命。


混合加减法 效率更高

不可否认的,这种直接数字制造的应用已经开始冒出一些苗头,在汽车、医材、航天等产业中,已有许多透过3D打印技术直接生产零件或产品的案例。不过,在新技术的演进历程中,新产业要想取代旧产业,通常需要花上一段时间。如果想要利用3D打印技术取代目前传统的CNC工具机,就现阶段而言,不太可能。


虽比起传统制造,DDM具备许多优势,但其技术目前仍有许多难题要克服。最大的挑战在于,相较于CNC,透过积层制造(即使是高阶机种)生产的零件往往需要经过后加工处理,且比起传统制造方式能在短时间内大量生产产品,积层制造受限于速度,因此只能小量生产、客制化,且不仅精细度也比不上减法制造方式,在材料、大小上也都有所限制。



图三 : 积层制造受限于速度,只能小量生产、客制化,且在材料、大小上也都有所限制。
图三 : 积层制造受限于速度,只能小量生产、客制化,且在材料、大小上也都有所限制。

郑正元表示,未来在材料、技术更为进步后,或许可以不需经过后处理的程序,就可直接使用。不过以现况来说,曾文鹏认为若要提高积层制造的精细度,在制造速度上势必更慢,所以最好的方式是整合加法与减法两种制造方式,也就是透过积层制造达到客制化目的,而精度则靠CNC工法来处理。


积层制造专家杨世民同样指出,当积层制造进入传统制程里,一定有新的设计模式及商业模式出现,但业者要的思维是要将其融入现有制程,在成本可负担的情况下创造独特性,而不是要将3D打印技术取代CNC。


从展览看趋势 复合才是王道

因此,若更广泛的来看DDM,那么就不只是积层制造,还涵盖其他非积层制造技术,「积层制造不是唯一的制造方法,且其目的也不在于要取代CNC,而是要做到传统制造方法做不到的事情,」曾文鹏指出,未来的制造不会只有一种,而是将加法与减法制造做到某方面的共同运用,「未来在传统工作母机上将会有很多不同的模块,复合式的发展才是比较终极的制造方法。」



图四 : 若要提高积层制造的精细度,在制造速度上势必更慢,所以最好的方式是整合两种制造方式,透过积层制造达到客制化目的,而精度则靠CNC工法来处理。
图四 : 若要提高积层制造的精细度,在制造速度上势必更慢,所以最好的方式是整合两种制造方式,透过积层制造达到客制化目的,而精度则靠CNC工法来处理。

而这样的趋势已经不只是未来,是现在进行式。2013年,在欧洲最大模具展EuroMold中,除了大型工具机以外,最明显的趋势是积层制造参展厂商数增加,且多家工具机厂商不约而同的将积层制造技术以模块化的方式,加入他们的设备中,展场中随处可见这类型的混合机种。


曾文鹏以一家德国工具机大厂为例,他指出,这家工具机厂商过去不曾碰过积层制造,不过在这次的展览中,却推出一系列结合加法与减法两种制造方式的产品,其制造速度较传统积层制造快上20倍之多。


除此之外,在2013年展示规模居全球最大的德国汉诺威EMO工具机展中,也看的到同样的趋势。在去年的展览中, 由英国政府支持的MTC(The Manufacturing Technology Centre)打造出一台结合积层制造与CNC的混合机种HSTM 1000,而这个研发成果被认为是改变了游戏规则。



图五 : 结合积层制造与CNC的混合机种HSTM 1000整合雷射披覆、切削及探测在同一台工具机内,简化了供应链并有效的提高生产效率。
图五 : 结合积层制造与CNC的混合机种HSTM 1000整合雷射披覆、切削及探测在同一台工具机内,简化了供应链并有效的提高生产效率。

HSTM 1000整合雷射披覆、切削及探测在同一台工具机内,简化了供应链并有效的提高生产效率,可用来生产新的零件或是订制小批量的标准化产品。MTC指出,HSTM 1000做到了过去传统制造业做不到的事情,并且”unlocked a lot more potential”。而这台机器也得到EMO展的创新首奖。


曾文鹏认为,积层制造与CNC的结合让传统的制造方法从2D进化到3D,提高效率的同时,也让应用范围更往上提升。以这样的观点来看, 3D打印将不会被归类在某一个产业之中,而是所有的产业都能藉由此技术找到新的可能性。


闭上眼睛想想十年后的未来,或许DDM的发展已经成熟,而3D打印最终不是取代传统制造业,而是与CNC共同发展出更多潜在的新兴应用。


相关文章
使用Microchip Inductive Position Sensor(电感式位置传感器)实现高精度马达控制
以霍尔效应电流感测器简化高电压感测
ESG趋势展??:引领企业迈向绿色未来
落实马达节能维运服务
IPC的8个趋势与5个挑战
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新闻
» 筑波科技携手LitePoint共创5G、Wi-Fi 7、UWB无线通讯新境界
» 工研院秀全球最灵敏振动感测晶片 可测10奈米以下振动量
» 安立知以全方位无线通讯方案引领探索6G时代
» 再生能源成长创新高 但发展程度并不平均
» 意法半导体突破20奈米技术屏障 提升新一代微控制器成本竞争力


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2024 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3  v3.20.1.HK83TB9GGA8STACUK6
地址:台北数位产业园区(digiBlock Taipei) 103台北市大同区承德路三段287-2号A栋204室
电话 (02)2585-5526 #0 转接至总机 /  E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw