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1、3D打印与家电的碰撞：从设计开始 -电气论文3D打印与家电的碰撞：从设计开始本刊记者邓雅静过去，家电模具经机床反复切割和打磨制作而成，由于对精度要求高， 每个模具的制造时间大约为 1个月。而且，企业每年耗费在模具制作上的经费 很高，一些大型家电企业每年在模具开发上的投入甚至高达数亿元。如果有一种行之有效的技术手段能降低家电模具制造成本，必将成为产 业福音。而3D打印技术正是传统制造工艺的一种补充，它的逐渐成熟或能给家 电企业铺设一条生产制造的捷径。3D打印兴起据了解，按照技术原理，3D打印机可以分为熔融沉积快速成型（FDM ）、 光固化成型（SLA）、激光成型（D L P）、三维粉末粘接成型（
2、3D P）、选择性激 光烧结成型（SLS）和选择性激光熔凝成型（SLM ）等类型，打印材料主要包括 ABS、PLA、光敏树脂、石蜡、尼龙、金属、石膏、砂、柔性橡胶、细胞等。“目 前，3D打印机可以分为工业级3D打印机和桌面级3D打印机。工业级3D打 印机主要用于工业生产中，精度较高，可打印的材料种类较多，打印样件的尺寸 也很大，价格在几十万元到几百万元之间； 桌面级3D打印机更适合资金和规模 均较小的企业或一些业余爱好者， 精度不高，但是价格低，在几千元到几万元之 间。”北京南极熊科技有限公司总经理潘学松说。对于工业级3D打印机， 据电器记者了解，一些企业的产品可以 打印光敏树脂、类A B S
3、材料、复合材料等，代表厂商主要有美国的Stratasys、 3D Systems、Asiga 及德国的E n v i s io n T EC 。另一些企业以打印金属材 料见长，代表企业有德国的 EOS、SLM Solutions GmbH、Concept Laser, 瑞典的Arcam，英国的Renishaw 和美国的Exone。据中国3D打印联盟公布的数据，2013年全球3D打印市场规模约为 40亿美元，比2012年翻了一番。其中，欧洲约为10亿美元，中国和美国分 别为3亿美元15亿美元。近几年，随着3D打印技术的逐渐成熟，中国市场 从事生产、代理、服务的 3D打印企业如雨后春笋般遍地都是，
4、目前3D打印企业大概有500家，其中从事3D打印服务的企业就有100家。与外资企业相比，中国企业的3D打印技术在某些前沿领域还处于空白，同类产品中打印质量、打印速度等均存在差距，工业级3D打印机差距更大。 对此，一位不愿具名的业内人士认为，目前国内个别工业级3D打印机可以达到 国际水平，如一些几千元或者几十万元的使用光固化成型技术的机器，而更高端的激光烧结成型机器，国内产品打印的精度、强度都会差一些。助力家电研发3D打印技术在家电行业的应用非常广泛，但是应用最多的是在家电的 研发阶段。上海福斐科技发展有限公司技术工程师韩康称，研发过程大致包括结 构设计、样件制作、结构验证和产品功能验证。目前，
5、市场上设计时髦的吸尘器、 洗衣机、冰箱等，前期设计大多依赖3D打印技术。首先，美术工程师在画板上 画出产品的二维图形；紧接着，工人师傅按照画板上的设计，经过扫描仪扫描， 利用扫描的数据进行实体造型设计，即工业游离；然后，通过打印机将样件打印出来；最后组装和检验样件。潘学松认为，用3D打印机能很快看到产品最终的设计效果，可以避免过去模具开发偶出错就要推倒重来的麻烦， 若效果不好可以及时修正，不会造成资源浪费。开发一套模具需要花费几万元甚至几十万元，有了 3D打印，企业的产品开发费用可大幅减少。具体来看，3D打印技术可以用于家电的外观件、结构件、注塑模具的 研发设计。上海光韵达三维科技有限公司大客
6、户经理石亚栋介绍说，目前，针对家电行业的3D打印技术主要有S L A、F D M、S L S,但具体应用需要结合客 户需求。S L A技术适合外观件，装配验证性能差；FDM 技术精度较差，打 印的样件表面不够光滑；SLS技术目前在工业领域应用最广，其样件表面光滑 程度略逊于S L A技术，但其机械性能好，装配验证性好。据业内人士透露，目前应用3D打印技术的家电企业有长虹、海尔、松 下、爱丽思欧雅玛等。家电企业和3D打印企业的合作方式主要有两种， 一种是 家电企业购买生产或者代理3D打印机企业的产品，自建研发团队进行研发；另 一种是和3D打印服务企业合作。家电企业与设计服务企业合作还是直接购买
7、3D打印机取决于公司的实力，如果资金富裕会选择购买机器，若资金不够或者对3D打印技术不够信任，则会选择技术成熟的服务公司。从事3D打印服务的上海光韵达科技有限公司购置了德国 EOS工业级 3D打印设备。打印材料全部原装进口。其中，塑料材质为P A2200和P A3200， 金属材质包括铝合金、模具钢、不锈钢、高温合金、钛合金等。目前，光韵达与 三星、格力、美的、海尔等企业合作，为家电的研发提供设计及快速制样等服务， 目前家电行业业务在公司业务的占比为 20%左右。同样从事3D打印服务的无锡易维模型设计制造有限公司和美的、小天鹅、飞利浦等家电企业合作，为吸尘器、电视机等产品设计外壳和结构，提供从
8、 设计到成品的一条龙打印服务3D Sy s t em 的代理商福斐科技技术工程师韩康介绍说，福斐科技除 了提供设备，还可以为家电企业提供技术服务。他强调，3D打印设计包括正向产品设计、逆向产品设计以及正逆向混合设计，福斐科技可以提供这三种设计服 务。先临三维科技股份有限公司工业制造事业部销售工程师王建说：“先临三维不仅代理德国E O S和美国Stratasys的产品，企业本身也有3D打印机 以及扫描仪，可以为家电企业提供设计、扫描、打印等一整套服务。先临三维和 美的、老板电器、九阳、松下、苏泊尔和博世等企业都有合作，产品在白色家电、 消费电子、小家电上都有应用。某Stratasys代理商透露，
9、公司的打印材料均来自于 S t r a t a s ys ， 可以打印塑料和光敏树脂，材料的颜色有 700多种。据业内人士透露，目前，爱丽思欧雅玛购买了 S t r a t a s y s的3D打 印机，在为2014年4月上市的旋风吸尘器开发清洁头的过程中，利用 3D打 印机在较短的时间内进行了 10多次的试制。长虹在柔性制造体系中，也安排了 3D打印机进入制造环节。多因素制约推广3D打印的优势主要是在产品设计开发过程中，缩短开发时间，降低模 具开发费用。但是家电企业在和 3D打印企业合作的过程中也存在一些问题。在推广过程中，价格是目前最主要的矛盾，一位不愿具名的业内人士说：“毕竟一次几百万元
10、的投入对于企业来说数目不小，需要仔细考量。”韩康认为，材料局限性也是一个重要的问题。他说：“家电上的零部件很多，使用的材料也不一样，但 3D打印机不可能打印所有的材料，比如玻璃、 陶瓷。”石亚栋认为，国内厂商对新技术的接受速度较慢， 更多考虑当前投入成 本而忽视长远利益，这也制约了 3D打印技术在家电行业的推广。对于推广过程中遇到的种种问题，潘学松希望，家电企业改变传统的观念，敢于投入和尝试。王建则建议：“家电企业应该先对这个行业有一个基本的 了解，弄清楚各个企业都有什么技术，可以打印什么材料，打印的产品能达到什 么效果，然后针对自己的需求尝试使用3D打印技术。最后，将打印出的样件与 传统方法制造出的产品进行比较，看效果、研发上市时间、费用是否有优势。如 果可行的话，企业的设计理念需要改变，可以发挥自己的想象设计一些天马行空 的产品造型。”对于3D打印技术在家电行业的应用前景，电器记者采访的多位人 士均不约而同地表示非常看好。
3D打印与家电的碰撞：从设计方案开始
