一、概述

你首次 3D打印機(jī)這一術(shù)語時(shí) ，你可能不會(huì)想得太多。如果你像我一樣，你就會(huì)認(rèn)為它是能夠以 3D格式打印文件的打印機(jī) 。你可能認(rèn)為他們正在討論彈出式廣告，就像有些假日卡或兒童書 ? 但是，當(dāng)新聞報(bào)道德克薩斯州的一位男子用塑料打印出來一把塑料手槍并且確實(shí)打出真實(shí)的子彈的時(shí)候，你就應(yīng)該注意了。

雖然 3D打印已出來 30年 以上 (3D打印機(jī) 由查克 ·赫爾發(fā)明)，但是只是在最近數(shù)年才引起媒體及制造商的關(guān)注。看似一夜成名不僅來自德克薩斯州塑料手槍這樣的噱頭，而且因?yàn)榇祟惔蛴C(jī)能夠打印不同材料。例如，金屬及水泥。只通過塑料絲打印樣品的時(shí)代一去不復(fù)返了，并且 3D產(chǎn)品的惡名正在變?nèi)酢?/span>

二、減材及增材制造

多數(shù)讀者都熟悉 CNC (數(shù)控)機(jī)械加工，或者減材制造，此類制造已出現(xiàn)幾十年了。3D打印，或者有些人所稱的增材制造，是減材制造的反義詞。CNC機(jī)械加工與 3D打印具有相似性 ，因?yàn)樗鼈兌伎梢圆捎?CAD軟件 ，并且都制造產(chǎn)品和樣品。但是，3D打印具有另外的優(yōu)點(diǎn)，例如更實(shí)惠并且需要更少的培訓(xùn)，特別是采用更新的軟件。

3D打印機(jī)的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是它可以將復(fù)雜部件作為單一裝置進(jìn)行打印。CNC機(jī)器完成的同樣復(fù)雜部件必須分開加工，然后進(jìn)行組裝。并且 CNC 工藝會(huì)造成大量浪費(fèi)，而 3D打印沒有浪費(fèi)。

三、顛覆性創(chuàng)新

與以前的顛覆性創(chuàng)新 (例如 ，汽車的批量生產(chǎn)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)、互聯(lián)網(wǎng))一樣，3D打印過去也存在問題。原來生產(chǎn)的物品只采用塑料，所有它們是易碎的，打印機(jī)較慢，并且它們的生產(chǎn)成本比較昂貴。

目前，中等價(jià)位的打印機(jī)可以通過多種多樣柔軟材料進(jìn)行準(zhǔn)確打印，包括各種聚合物。更昂貴的類型可以通過各種材料打印優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品及樣品。

難怪 3D打印被稱為顛覆性創(chuàng)新 ，因?yàn)樗鼘⒃陔S后 5年 一10年內(nèi)引導(dǎo)每個(gè)行業(yè)前進(jìn)。實(shí)際上，技術(shù)正在衡器行業(yè)內(nèi)發(fā)出沖擊。我詢問 3D打印機(jī)時(shí)，喬納森·薩博，卡迪納爾衡器制造有限公司的營(yíng)銷副總經(jīng)理，回答：“對(duì)，我們有一臺(tái) 3D打印機(jī)。它是 MakerBotReplicator，并且我們的工程 師用它制造樣品件，作為代表，用以證明它們正在設(shè)計(jì)中，并且展示這些部件的裝配方式。在我們最后生產(chǎn)機(jī)械工廠的鋼、鋁或塑料部件前，3D打印機(jī)能夠迅速地、容易地產(chǎn)生其理念。”

此創(chuàng)新也正在進(jìn)入食品加工行業(yè)，因?yàn)閵W利奧公司最近宣布它正在開發(fā) 3D 自動(dòng)售貨機(jī)，用戶可以用這種自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)自己的餅干。這是稱重計(jì)量行業(yè)的兩個(gè)實(shí)例。在其它領(lǐng)域如醫(yī)藥也有巨大變化，這些領(lǐng)域?qū)?3D打印用于制造骨頭 、植入物及皮膚等物品。我相信媒體很快就有許多其它報(bào)道。

四、購(gòu)入 3D打印機(jī)適用于工業(yè)的 3D打印機(jī) 的目前價(jià)格從 2900

美元的臺(tái)式機(jī)到 250，000美元的高級(jí)打印機(jī)，前者可用于打印樣品和塑料部件，后者可用于打印金屬部件及成品。這些工業(yè)級(jí)打印機(jī)的價(jià)格目前還較高，但是不久不會(huì)更新便宜，因?yàn)樵S多制造商，例如，通用電氣公司 (正在開發(fā) 3D打印渦輪，用于其噴氣發(fā)動(dòng)機(jī))、波音公司、勞斯萊斯公司、西門子公司及其它公司都在進(jìn)行工業(yè)級(jí)打印機(jī)的開發(fā)。為開發(fā)這些 3D打印機(jī)投入的費(fèi)用將最終使它們速度更快，并且對(duì)中小型制造商更具有吸引力。

五、3D打印準(zhǔn)備就緒

在不久的將來，你會(huì)發(fā)現(xiàn)衡器制造商采用此技術(shù)制造舊衡器的更換件。因?yàn)榇祟惒考辉偕a(chǎn)，或者很難及時(shí)得到。此技術(shù)將使你文件下載到 CAD 中并且 在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)打印成品部件，或者對(duì)破損部件和／或其類似部件進(jìn)行三維掃描，然后進(jìn)行輸出。3D打印機(jī)還可以用于制造獨(dú)一無二的部件或塑料外殼，用于獨(dú)特的定制衡器電子部件。

對(duì)于食品加工業(yè)的制造商，3D打印機(jī)正在用于打印巧克力糖果。比薩餅打印很快就會(huì)常見。還對(duì)生產(chǎn)夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)和打印，也可用于機(jī)器的混凝土安全墻或平臺(tái)。

六、巨型 3D打印機(jī) 一輪廓工藝

設(shè)想一下只用 16小時(shí)就完成一臺(tái)汽車衡的全部基礎(chǔ)工程，這能夠節(jié)約數(shù)千美元；不用模具就可以進(jìn)行水泥灌漿，并且只用幾個(gè)施工人員就能完成整個(gè)工程，這種情況很難實(shí)現(xiàn)。根本不是如此在 10年 內(nèi)，這種假設(shè)情況就會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。不僅對(duì)汽車衡秤臺(tái)，而且對(duì)料斗、磅房和整個(gè)建筑物結(jié)構(gòu)甚至墻壁中的管道工程孔進(jìn)行制造 (打 印)。在將來 3D打印機(jī)將成為建筑行業(yè) 的老黃牛。

在將上述情況作為虛構(gòu)拋棄前，請(qǐng)考慮 3D打印機(jī)，南加利福尼亞州大學(xué)就在如此進(jìn)行。從 1994年起，貝羅克 ·科什尼維斯教授 已開發(fā)一種技術(shù)，通過 3D打印制造常用房屋。他將這種新技術(shù)稱為輪廓工藝，并且制造了一臺(tái)大型機(jī)器人型 3D打印機(jī)用于校園中，這些打印機(jī)正在用于打印原尺寸水泥墻 (10，000帕斯卡)，并且正在開發(fā)此技術(shù)。

科什尼維斯教授確實(shí)想幫助無家可歸者，并且輪廓工藝就是來自此需求。最初此技術(shù)用于向從家里搬遷的人員提供災(zāi)難援助，這些人員由于地震、臺(tái)風(fēng)、海嘯、火災(zāi)及戰(zhàn)爭(zhēng)而離家。但是在此后不久，輪廓工藝就會(huì)成為主流，并且有多種用途，用于實(shí)現(xiàn)此技術(shù)。

我們?cè)倩氐狡嚭獾幕炷粱A(chǔ)或地下基坑的實(shí)例中，并且看看 “比例增長(zhǎng)”型 3D打 印機(jī)在此用途中的作用方式。使用輪廓工藝時(shí)需要多少勞工并且可以節(jié)約費(fèi)用。

汽車衡在工廠內(nèi)進(jìn)行制造，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。汽車衡分節(jié)安裝在混凝土基礎(chǔ)上。汽車衡可以進(jìn)行安裝前，必須進(jìn)行多種準(zhǔn)備工作，包括挖掘、排水及混凝土?；炷凉こ瘫仨殰?zhǔn)確，以便使汽車衡正確和水平地進(jìn)行安裝。如果汽車衡有秤臺(tái)，就必須有引道，引道必須進(jìn)行澆注，并且需要承包商遵守有關(guān)長(zhǎng)度和角度的特殊準(zhǔn)則。采用正常的車道水泥承包商不是最佳方式。實(shí)際上，如果你采用沒有混凝土澆注經(jīng)驗(yàn)的承包商進(jìn)行汽車衡安裝，就是在冒險(xiǎn)。

除挖掘以外的所有工作都通過輪廓工藝會(huì)如何。實(shí)際上，具有機(jī)器人能力的這種超大型 3D打印機(jī)能夠準(zhǔn)確地制造基礎(chǔ)墊層或基坑，作為汽車衡安裝的準(zhǔn)備。它不僅能夠完成基礎(chǔ)墊層或基坑，而且能夠完成磅房。這會(huì)節(jié)約多少時(shí)間和費(fèi)用 ?每次安裝它就能夠節(jié)約數(shù)萬美元。

聯(lián)系了馬特 ·戈達(dá)德 ，美國(guó)聯(lián)合衡器公司 (密蘇里州韋布市)的副總裁，向他詢問了準(zhǔn)備汽車衡安裝用基礎(chǔ)所需的時(shí)間。他們正在準(zhǔn)備卸載一臺(tái)新的卡迪納爾汽車衡用于安裝時(shí)，我就碰到了他。馬特先生回答：“對(duì)于地下基坑式汽車衡，安裝可能占用兩到四周。這取決于天氣，因?yàn)樘鞖馐侵匾蛩?。但是，在有好天氣和?yōu)秀團(tuán)隊(duì)的情況下，也需要 10天 ～14天安裝控制及混凝土工程。”

我向他簡(jiǎn)單介紹了輪廓工藝以及輪廓工藝在將來可能影響汽車衡安裝方式的情況，他說：“這太好了!第一天就能安裝衡器運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)和完成基礎(chǔ)制作，第二天將衡器安裝在基礎(chǔ)中，第三天就在衡器上面進(jìn)行灌澆。汽車衡在 l0天 內(nèi)就能使用，而無需等待 30天 ～45天。當(dāng)然，我認(rèn)為這種技術(shù)具有很大的優(yōu)點(diǎn)。”

我們沒有討論建設(shè)磅房，如果不采用預(yù)制房，建設(shè)磅房就可能需要數(shù)月。但是，如果衡器供應(yīng)商具有 3D輪廓工藝提供的機(jī)器人能力，就有機(jī)會(huì)為客戶建設(shè)磅房或者任何其它建筑物。

七、未來就是現(xiàn)在

3D打印在過去數(shù)年內(nèi)的跨越令人驚嘆。每個(gè)學(xué)科都已受到影響。在過去兩十年中，它從特殊制造過程發(fā)展為近 30億美元的行為。與許多新興技術(shù)一樣，3D打印在稱重行業(yè)中找到了立足點(diǎn)。

衡器行為的早期巨大轉(zhuǎn)變一自動(dòng)平衡秤、復(fù)式杠桿、比例秤桿、稱重傳感器一都有重量采集轉(zhuǎn)換時(shí)的支點(diǎn)。現(xiàn)在我們可以將 3D打印列入此清單 中。