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3D打印專家遲科萌:3D打印火箭雖發(fā)射失敗但驗(yàn)證了可靠性,可60天造一枚 

2023-04-29 06:35
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出品 | 搜狐科技
作者 | 鄭松毅
編輯|楊錦
注:文章轉(zhuǎn)載自搜狐科技。

近日,美國火箭研發(fā)公司Relativity Space對(duì)世界首款3D打印火箭進(jìn)行嘗試發(fā)射,雖最終發(fā)射未成功,但相比于以往大眾更為熟知的工藝品、運(yùn)動(dòng)鞋等產(chǎn)品的應(yīng)用,3D打印火箭技術(shù)還是刷新了不少人的認(rèn)知,很多網(wǎng)友不禁感嘆:3D打印都進(jìn)化到能“造”火箭的地步了?

圍繞3D打印當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展水平,以及3D打印火箭的核心技術(shù),搜狐科技對(duì)話了南京英尼格瑪董秘,電弧增材制造(3D打?。<疫t科萌。
遲科萌有多年3D打印行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗(yàn),長期從事3D打印行業(yè)研究、技術(shù)推廣、人才培養(yǎng)等工作。

“理論上來說3d打印能夠打印任何傳統(tǒng)工藝可以制造的零件,只是看有沒有必要?!边t科萌對(duì)3D打印技術(shù)充滿信心地說道。

她表示,2022年全球3D打印市場規(guī)模已高達(dá)兩百多億歐元,且未來還有巨大的發(fā)展?jié)摿Α氖袌龈窬謥碚f,當(dāng)前3D打印市場主要被劃分為消費(fèi)領(lǐng)域及工業(yè)領(lǐng)域。其中,消費(fèi)領(lǐng)域應(yīng)用主要在于玩具、服裝等,而工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用主要在于航空航天、坦克、及重工業(yè)制造等。

遲科萌提到,無論是消費(fèi)領(lǐng)域還是工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展實(shí)際上都已經(jīng)經(jīng)歷了漫長的發(fā)展歷程,只是當(dāng)前保持較為低調(diào)的研發(fā)模式。

至于外界關(guān)注的“3D打印產(chǎn)品為什么大眾日常感知不強(qiáng)”的問題,遲科萌解釋道,對(duì)于消費(fèi)領(lǐng)域來說,在大規(guī)模批量生產(chǎn)的條件下,3D打印成本曲線還需要進(jìn)一步優(yōu)化,目前還不是大規(guī)模投入日常產(chǎn)品生產(chǎn)的最佳時(shí)機(jī);對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域來說,軍工等領(lǐng)域研發(fā)細(xì)節(jié)較為敏感,并沒有針對(duì)技術(shù)做大范圍宣傳,因此目前大家對(duì)于3D打印技術(shù)的感知不多。

遲科萌表示,從此次Relativity Space發(fā)射的3D打印火箭已通過Max-Q(飛行器在大氣飛行達(dá)到最大動(dòng)壓)區(qū)域測(cè)試的表現(xiàn)來看,其已經(jīng)成功驗(yàn)證了3D打印箭體的可靠性,最終未成功的原因不是由于3D打印技術(shù)導(dǎo)致,而是要從火箭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、燃料等方面進(jìn)一步優(yōu)化。

從技術(shù)優(yōu)勢(shì)上來講,3D打印技術(shù)簡化了復(fù)雜零件結(jié)構(gòu),節(jié)省了近100倍的零件數(shù)量,從而提升了火箭的制造效率,同時(shí)節(jié)省了制造成本。從前制造一枚火箭的時(shí)間成本是以“年”來計(jì)算的,而現(xiàn)在可以在2個(gè)月內(nèi)“打印”出一枚火箭。

遲科萌透露,中國基于強(qiáng)大的制造業(yè)優(yōu)勢(shì)及智能研發(fā)技術(shù)優(yōu)勢(shì),目前處于全球3D打印技術(shù)梯隊(duì)中的前端位置。

以下為對(duì)話實(shí)錄,經(jīng)編輯:

搜狐科技:近日,美國Relativity Space公司又一次嘗試發(fā)射3D打印火箭,其對(duì)外宣稱本次3D打印火箭85%是由3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn),在我們的概念中火箭是一個(gè)很龐大的物體,那么3D打印是如何打印出如此龐大的一枚火箭的呢?

遲科萌:首先,85%指的是火箭重量的85%是由3D打印技術(shù)來做的,而不是85%零部件。制造過程中主要應(yīng)用了兩種3D打印技術(shù),一個(gè)是電弧增材,另一個(gè)是激光粉末床熔融。

其中,電弧增材技術(shù)主要被應(yīng)用于大型的金屬構(gòu)件,例如我們看到火箭外部的艙體、外殼部分就是由電弧增材技術(shù)一層一層打印出來的。另一方面,火箭發(fā)動(dòng)機(jī)部分,也就是內(nèi)部的一些精細(xì)的結(jié)構(gòu)采用的是激光粉末床熔融技術(shù)。

搜狐科技:能請(qǐng)您簡單區(qū)分一下剛才提到的電弧增材技術(shù)和激光粉末床熔融嗎?您可以考慮從技術(shù)或應(yīng)用場景方面來講一下它們的區(qū)別。

遲科萌:沒問題,就是比如說需要打印制作體積小、較為精細(xì)的產(chǎn)品時(shí),我們通常會(huì)使用激光粉末床熔融技術(shù),它可以支持對(duì)于結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)和調(diào)整。此外,激光粉末床熔融技術(shù)制成的產(chǎn)品通常不被要求承受重壓力,所以對(duì)于材料的強(qiáng)度要求沒有那么高。

反過來說,像火箭外殼這樣的物體就需要利用電弧增材技術(shù),這樣的物體又大又重,激光粉末床熔融沒有這樣的設(shè)備能做。即便有這樣的設(shè)備能做,成本也會(huì)貴的起飛了。實(shí)際上,我們對(duì)于電弧增材技術(shù)打印出來的產(chǎn)品精細(xì)度要求沒有那么高,但是對(duì)材料強(qiáng)度要求高。

搜狐科技:為什么Relativity Space公司研制的火箭只有85%采用了3D打印技術(shù),有可能實(shí)現(xiàn)100% 3D打印火箭嗎?

遲科萌: 這個(gè)其實(shí)不是說做不做得到,而是有沒有必要去做。這個(gè)版本的火箭中有一些管路、控制系統(tǒng)的部分、電子器件線纜密封件這些標(biāo)準(zhǔn)化的部件就是沒有必要說要去用3D打印的技術(shù)去做。

3D打印其實(shí)更多的是解決一些新材料、新的設(shè)計(jì),或者說是應(yīng)用到一些非標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品?;蛟S以后這些電控元器件的廠家,他們可能會(huì)考慮去用3D打印技術(shù)去做一些生產(chǎn),但是我想對(duì)于做火箭研發(fā)的人來說,他們沒有必要去把這些非常小的組件重新做研發(fā)后再用3D打印生產(chǎn)。

事實(shí)上,做火箭研發(fā)的這些人更多的還是考慮如何簡化火箭的結(jié)構(gòu),從而減少零部件的使用。簡化后再利用3D打印生產(chǎn)可以大幅縮短生產(chǎn)周期。因此,不管是從成本還是效率角度,他們追求百分之百3D打印火箭是沒有太大意義的。對(duì)于他們來說,把結(jié)構(gòu)的部分全部實(shí)現(xiàn)3D打印是他們的目標(biāo)。

搜狐科技:您認(rèn)為3D打印火箭和傳統(tǒng)火箭有什么區(qū)別?您可以考慮從3D打印技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)談一談看法。

遲科萌:利用3D打印技術(shù)制造火箭首先簡化了結(jié)構(gòu),把成千上萬復(fù)雜的零件變成幾百個(gè),不僅大大縮短了制造周期,還降低了制造成本。

從時(shí)間角度來說,傳統(tǒng)火箭制造周期是以“年”為單位計(jì)算的,而3D打印技術(shù)可在兩個(gè)月內(nèi)完成一枚火箭的制造。從成本角度來說,傳統(tǒng)技術(shù)下比如制造一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),成千上萬的零件需要單獨(dú)去設(shè)計(jì),再進(jìn)行一步步的加工、裝配,是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。而現(xiàn)在我們利用3D打印技術(shù),不再需要額外的大型專用設(shè)備去生產(chǎn)它,所需零部件也少了上百倍,從而減少了人工成本和材料成本。

其實(shí),3D打印技術(shù)是非常適合來做航空航天這種場景的,因?yàn)樗a(chǎn)批量小,在相對(duì)來說不太計(jì)較成本的情況下生產(chǎn)效率高。但是對(duì)于其它行業(yè)來說3D打印有一個(gè)比較大的問題,就是它在大規(guī)模生產(chǎn)小件商品時(shí)無法做到降低成本,因?yàn)?D打印的過程就是一件一件打的,每次的成本都是新消耗的材料,沒有規(guī)模化的方式可以去分?jǐn)偝杀尽R簿褪钦f,3D打印一百件和一萬件商品成本曲線都是持平的。

搜狐科技:拋開火箭的話題來說,您覺得3D打印目前的全球市場規(guī)模是怎樣的?市場應(yīng)用3D打印技術(shù)多嗎?

遲科萌:我看了一個(gè)前一陣子公開的報(bào)告,如果沒記錯(cuò)的話去年全球3D打印市場規(guī)模達(dá)到了200多億歐元。中國處于全球3D打印技術(shù)梯隊(duì)靠前位置。曾有業(yè)內(nèi)專家說3D打印是我們彎道超車的一個(gè)機(jī)會(huì),因?yàn)榇蠹议_始做3D打印技術(shù)的時(shí)間是差不多的,再加上國內(nèi)制造業(yè)本身發(fā)達(dá),且多家研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)在3D打印這個(gè)領(lǐng)域中具備了豐富的發(fā)展經(jīng)驗(yàn),所以中國在全球3D打印技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)還是很有競爭力的。

3D打印的技術(shù)發(fā)明雖然不是起源于中國,但實(shí)際在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi),國內(nèi)這些年也有很多做的很不錯(cuò)的公司,大家也都很關(guān)注這個(gè)新技術(shù)。在推進(jìn)這個(gè)技術(shù)的應(yīng)用層面來講也在做一些事情,比如軍工、國防、飛行器制造等,只是相對(duì)來說比較低調(diào)。

3D打印應(yīng)用場景整體可以分為消費(fèi)領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域。目前來看,3D打印技術(shù)還是在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的更多一些,比如航空航天或重工業(yè)生產(chǎn)等,因?yàn)?D打印并不是說僅僅為了解決個(gè)性化定制的需求,更多的是為了解決一些傳統(tǒng)工藝實(shí)現(xiàn)不了的東西,然后從降本增效的角度去做一些改變,所以它在工業(yè)領(lǐng)域的價(jià)值目前來講肯定是更大一些。消費(fèi)領(lǐng)域中的3D打印技術(shù)更多的是為了滿足一些個(gè)性化定制的需求,但這種個(gè)性化定制的概念普及或達(dá)到我們每個(gè)人的日常需求這種規(guī)模和體量的話,還要經(jīng)歷一個(gè)長期的過程。

搜狐科技:感謝您的解答,能請(qǐng)您最后談一談未來3D打印技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃嗎?大概能在多久之后我們能看到更為創(chuàng)新的突破性成果?

遲科萌:我們經(jīng)常開玩笑的說3D打印這件事能干到下一代,其實(shí)這個(gè)并不奇怪,因?yàn)橄駛鹘y(tǒng)焊接鑄造的工業(yè)也都是發(fā)展了幾十年甚至百年。當(dāng)前,一些主流的工藝剛剛進(jìn)入到可以實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的層面,但從技術(shù)發(fā)展的角度來講的話,未來肯定是需要進(jìn)一步從成本、效率、質(zhì)量等方面進(jìn)行優(yōu)化,然后形成一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前,3D打印更多的是停留在航空航天、國防等高技術(shù)水平的應(yīng)用,未來肯定還是要向更民用的一些場景推進(jìn),實(shí)現(xiàn)降本增效、保質(zhì)保量的成果產(chǎn)出。
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