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　　3D打印與機器人結合 推動全球新一輪產業革命

　　國際金屬加工網

　　先進制造 ◇ 系列技術講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機器人行業典型研討會

　　【編者按】目前，國內很多科研院校已邁出了實質性的步伐，部分企業也在3D打印技術應用領域有所斬獲，3D打印技術正被社會大眾所接受，并被廣泛地運用到航空航天、汽車零部件、重大裝備、文化創意、生物醫學等領域。

3D打印是增材制造的俗稱，其核心是數字化、智能化制造與材料科學的結合，是一種嶄新的市場從萌芽期進入成長期的轉折點。激光快速成型在航空航天、汽車、船舶制造領域的優勢巨大和在其他領域的擴展，以及該技術帶來的新市場，激光快速成型技術的空間巨大，具有廣泛的應用前景。加快3D打印產業發展，推動我國由“工業大國”向“工業強國”的轉變，發展3D打印產業，可以在提升我國工業領域的產品開發水平的的同時有助于功克技術難關，并且易形成新的經濟增長點。

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目前，國內很多科研院校已邁出了實質性的步伐，部分企業也在3D打印技術應用領域有所斬獲，3D打印技術正被社會大眾所接受，并被廣泛地運用到航空航天、汽車零部件、重大裝備、文化創意、生物醫學等領域。

　　中央政府對3D打印技術等新興產業高度重視，去年工信部就曾表示將加大對3D打印產業支持力度，不過目前仍處于摸底階段，并無具體的扶持政策出臺。但是，一些地方政府已經先試先行，江蘇省等就已經出臺了相關產業發展的配套政策。

　　3D打印技術與機器人結合，被認為是推動全球新一輪產業革命的重要推動力。無疑，3D打印技術與機器人都代表了未來全球制造業發展的方向，也是我們之所以相繼成立中國3D打印技術產業聯盟和中國機器人產業創新聯盟的主要原因，希望充分整合這兩個行業的資源，能夠盡快形成合力，集中攻克技術難關，推動資源共享，在我國產業升級和結構調整中發揮引領作用。

用機器人去實現全自動化3D打印

　　智能家電供貨商iRobot認為，上述問題可能會成為未來3D打印機與個人自動化生產活動的阻礙，因此提出了一個全自動化機器人3D打印機(fullyautomatedrobotic3Dprinter)專利申請，這類系統可在不需人工介入的情況下完成所有零件的印制，也可以搭載品質控管功能，以降低使用印制組合零件可能導致的成品故障風險。

　　機器自動化3D打印

iRobot的3D打印機不僅可以打印物體，還可以組裝它們。制造Roomba的iRobot公司已經申請了一項3D打印機專利。這種打印機可以自動制造出最終產品，不需要你再手工裝配。因此，它可以進一步簡化3D打印所需的人工活動，并生產出更完整的產品，避免裝配中的人為錯誤。

　　舉例來說，3D打印機通常可以打印一輛玩具車的車輪、車身和車軸，然后你再把它們組裝成一個成品。但是使用iRobot公司的專利，打印機可以利用接頭、接縫、緊固件把部件組合在一起——據說在產品制造過程中，這正是“經常出問題”的一個環節。

　　根據iRobot的專利申請書，該種3D打印機有兩個六軸機械手臂(主與副)負責在生產過程執行特定任務。其中主機械手臂的主要目的是支撐那些正在經由FDM制程或擠壓機印制的零件，然后讓它們在不同的工具頭(負責打磨、鉆孔等工序)之間移動；副機械手臂可協助撿拾與布置那些零件、壓力測試硬件、外加線路，并與主手臂協同合作調整那些零件擺放的方向。

iRobot的專利申請書也指出，使用者能采用陶瓷、ABS、硅膠、橡膠、塑料以及各種化合物材料來制作物品，亦可采用低熔點的導電金屬取代纜線。為了提升印制零件的品質，該公司還提議為打印機配備掃描儀或是攝影機，用以檢查零件缺陷；兩個機械手臂能協助移動成品通過雷射掃描儀或攝影機，以比對物體形狀尺寸是否與計算機繪圖樣本相符，并產出分析報告以在未來提升制作精密度。

由于iRobot專利申請書中描述的3D打印機具備全自動化功能，可望提升這種設備在商業與工業化領域的接受度，也會是一些創業者的理想選擇。據了解，軍事領域也對這樣的設備有興趣──事實上，iRobot就是與美國國防部契約合作商Raytheon一起合作開發該打印機。目前并未有官方消息指出這種3D打印機何時問世，但專利申請書顯示目前已有原型產品。

　　機械自動化

　　在目前的工廠自動化制造過程中，大多數機器人的裝配功能都很有限。iRobot打印機的優勢則在于可以保持裝配的靈活性，只要有指令就可以自動完成工作。當然，這種打印機不會很快進入家庭，但它可能會給需要靈活裝配產品的工廠帶來重大影響。

　　用3D打印機去制造機器人

　　在機器人學領域有一種新的進步正在成型。這種新興科學——軟機器人學，旨在消除仍然存在于人離開和機器人之間的物理差異。

　　直到目前，機器人仍然外觀堅硬，材質比人體軟組織強硬無數倍。因而機器人在通常的形態上與人類沒有絲毫相似之處。

使用3D打印和生物金屬取得了進展，可能距離使用多材料3D打印創造出真實的工作智能機器人將不再遙遠。使用這樣的系統可以使設計師將剛性3D打印骨骼和關節無縫連接到靈活的3D打印制成的軟組織上-通過生物金屬伸進和肌腱提供動力，精確地嵌在復雜分支旁道內部。

　　3D打印機器人

　　日前法國一位名叫蓋爾·朗葛文的雕塑家僅花了800美元（約合人民幣4975元）就自創了一臺真人大小的機器人，所需材料僅包括一臺3D打印機、一些電機以及電路板等。

　　朗葛文是2012年開始利用業余時間制造這臺機器人的，并給它取名為InMoov。目前InMoov已經有了頭部和手臂，其身體軀干部分也即將完成，這些身體組成部分可以使機器人移動。

朗葛文承認自己在制造機器人方面還是一個新人，為了讓機器人的手臂可以移動，在制造過程中朗葛文還自學微控制器的使用方法。盡管朗葛文的發明看起來有些像科幻小說里的機器人，不過他對InMoov的看法卻是相當地有趣。

　　3D打印和機器人都是現代熱門的技術，并受到制造業的大力追捧。3D打印有著無所不能的制造力和無限的創作空間，而機器人是未來智能制造的代名詞，兩項行技術都被視為每三次工業革命的主要內容，相信其發展前景將是十分可觀。3D打印技術能幫助制造不同類型的機器人，機器人技術又能用于3D自動化制造，兩者互相結合，其巨大的制造力和廣泛有應用將為未來制造業帶來一個全新的格局。

任何一個人拿到由消費級 3D 打印機生產的粗糙產品或是觀看新一代機器人拆包裹，都會覺得小題大做了。消費級 3D 打印機的成品看上去太業余了(外表太粗糙了，組裝之后可能更慘)，新一代機器人的工作效率看起來更是慢得不行，笨手笨腳。

　　但是如果認為這些技術沒什么前途，那么就重復了所有技術革命之前都會出現的一個模式：在等待完美方案時錯過了“只是夠好”的技術。供應鏈行業的期望仍舊局限在現有的產品當中，就像信息技術和通訊專家的思維仍舊捆綁在主干網和電話線的時代一樣。而實際上，個人電腦和移動電話這些看上去低端、不可靠的玩具已經崛起，直到它們完全統治了計算和通訊市場。

3D 打印塑料可能看起來不那么漂亮，但是對于上百萬種工業產品來說已經足夠了，甚至對于一些消費類產品的隱含部件來說也已經夠好了。同樣道理，新一代組裝機器人可能是有點慢，但是批評者們忘了，它們可以連續不間斷工作，不需要人的監控，而且沒有額外增加的成本。

　　正像電腦和移動革命一樣，軟件定義的供應鏈也有自己的“殺手級應用”，只是還沒有完全發揮威力：那就是速度、規模和定制化。制造一款獨特的產品，而不需要擔心零部件的存儲或是開發周期，這場革命剛剛開始。

3D打印是增材制造的俗稱，其核心是數字化、智能化制造與材料科學的結合，是一種嶄新的市場從萌芽期進入成長期的轉折點。激光快速成型在航空航天、汽車、船舶制造領域的優勢巨大和在其他領域的擴展，以及該技術帶來的新市場，激光快速成型技術的空間巨大，具有廣泛的應用前景。加快3D打印產業發展，推動我國由“工業大國”向“工業強國”的轉變，發展3D打印產業，可以在提升我國工業領域的產品開發水平的的同時有助于功克技術難關，并且易形成新的經濟增長點。

　　目前，國內很多科研院校已邁出了實質性的步伐，部分企業也在3D打印技術應用領域有所斬獲，3D打印技術正被社會大眾所接受，并被廣泛地運用到航空航天、汽車零部件、重大裝備、文化創意、生物醫學等領域。

　　中央政府對3D打印技術等新興產業高度重視，去年工信部就曾表示將加大對3D打印產業支持力度，不過目前仍處于摸底階段，并無具體的扶持政策出臺。但是，一些地方政府已經先試先行，江蘇省等就已經出臺了相關產業發展的配套政策。

3D打印技術與機器人結合，被認為是推動全球新一輪產業革命的重要推動力。無疑，3D打印技術與機器人都代表了未來全球制造業發展的方向，也是我們之所以相繼成立中國3D打印技術產業聯盟和中國機器人產業創新聯盟的主要原因，希望充分整合這兩個行業的資源，能夠盡快形成合力，集中攻克技術難關，推動資源共享，在我國產業升級和結構調整中發揮引領作用。

　　用機器人去實現全自動化3D打印

智能家電供貨商iRobot認為，上述問題可能會成為未來3D打印機與個人自動化生產活動的阻礙，因此提出了一個全自動化機器人3D打印機(fullyautomatedrobotic3Dprinter)專利申請，這類系統可在不需人工介入的情況下完成所有零件的印制，也可以搭載品質控管功能，以降低使用印制組合零件可能導致的成品故障風險。

　　機器自動化3D打印

　　iRobot的3D打印機不僅可以打印物體，還可以組裝它們。制造Roomba的iRobot公司已經申請了一項3D打印機專利。這種打印機可以自動制造出最終產品，不需要你再手工裝配。因此，它可以進一步簡化3D打印所需的人工活動，并生產出更完整的產品，避免裝配中的人為錯誤。

　　舉例來說，3D打印機通常可以打印一輛玩具車的車輪、車身和車軸，然后你再把它們組裝成一個成品。但是使用iRobot公司的專利，打印機可以利用接頭、接縫、緊固件把部件組合在一起——據說在產品制造過程中，這正是“經常出問題”的一個環節。

根據iRobot的專利申請書，該種3D打印機有兩個六軸機械手臂(主與副)負責在生產過程執行特定任務。其中主機械手臂的主要目的是支撐那些正在經由FDM制程或擠壓機印制的零件，然后讓它們在不同的工具頭(負責打磨、鉆孔等工序)之間移動；副機械手臂可協助撿拾與布置那些零件、壓力測試硬件、外加線路，并與主手臂協同合作調整那些零件擺放的方向。

iRobot的專利申請書也指出，使用者能采用陶瓷、ABS、硅膠、橡膠、塑料以及各種化合物材料來制作物品，亦可采用低熔點的導電金屬取代纜線。為了提升印制零件的品質，該公司還提議為打印機配備掃描儀或是攝影機，用以檢查零件缺陷；兩個機械手臂能協助移動成品通過雷射掃描儀或攝影機，以比對物體形狀尺寸是否與計算機繪圖樣本相符，并產出分析報告以在未來提升制作精密度。

　　由于iRobot專利申請書中描述的3D打印機具備全自動化功能，可望提升這種設備在商業與工業化領域的接受度，也會是一些創業者的理想選擇。據了解，軍事領域也對這樣的設備有興趣──事實上，iRobot就是與美國國防部契約合作商Raytheon一起合作開發該打印機。目前并未有官方消息指出這種3D打印機何時問世，但專利申請書顯示目前已有原型產品。

　　機械自動化

在目前的工廠自動化制造過程中，大多數機器人的裝配功能都很有限。iRobot打印機的優勢則在于可以保持裝配的靈活性，只要有指令就可以自動完成工作。當然，這種打印機不會很快進入家庭，但它可能會給需要靈活裝配產品的工廠帶來重大影響。

　　用3D打印機去制造機器人

　　在機器人學領域有一種新的進步正在成型。這種新興科學——軟機器人學，旨在消除仍然存在于人離開和機器人之間的物理差異。

　　直到目前，機器人仍然外觀堅硬，材質比人體軟組織強硬無數倍。因而機器人在通常的形態上與人類沒有絲毫相似之處。

　　使用3D打印和生物金屬取得了進展，可能距離使用多材料3D打印創造出真實的工作智能機器人將不再遙遠。使用這樣的系統可以使設計師將剛性3D打印骨骼和關節無縫連接到靈活的3D打印制成的軟組織上-通過生物金屬伸進和肌腱提供動力，精確地嵌在復雜分支旁道內部。

　　3D打印機器人

日前法國一位名叫蓋爾·朗葛文的雕塑家僅花了800美元（約合人民幣4975元）就自創了一臺真人大小的機器人，所需材料僅包括一臺3D打印機、一些電機以及電路板等。

　　朗葛文是2012年開始利用業余時間制造這臺機器人的，并給它取名為InMoov。目前InMoov已經有了頭部和手臂，其身體軀干部分也即將完成，這些身體組成部分可以使機器人移動。

　　朗葛文承認自己在制造機器人方面還是一個新人，為了讓機器人的手臂可以移動，在制造過程中朗葛文還自學微控制器的使用方法。盡管朗葛文的發明看起來有些像科幻小說里的機器人，不過他對InMoov的看法卻是相當地有趣。

3D打印和機器人都是現代熱門的技術，并受到制造業的大力追捧。3D打印有著無所不能的制造力和無限的創作空間，而機器人是未來智能制造的代名詞，兩項行技術都被視為每三次工業革命的主要內容，相信其發展前景將是十分可觀。3D打印技術能幫助制造不同類型的機器人，機器人技術又能用于3D自動化制造，兩者互相結合，其巨大的制造力和廣泛有應用將為未來制造業帶來一個全新的格局。

　　任何一個人拿到由消費級 3D 打印機生產的粗糙產品或是觀看新一代機器人拆包裹，都會覺得小題大做了。消費級 3D 打印機的成品看上去太業余了(外表太粗糙了，組裝之后可能更慘)，新一代機器人的工作效率看起來更是慢得不行，笨手笨腳。

但是如果認為這些技術沒什么前途，那么就重復了所有技術革命之前都會出現的一個模式：在等待完美方案時錯過了“只是夠好”的技術。供應鏈行業的期望仍舊局限在現有的產品當中，就像信息技術和通訊專家的思維仍舊捆綁在主干網和電話線的時代一樣。而實際上，個人電腦和移動電話這些看上去低端、不可靠的玩具已經崛起，直到它們完全統治了計算和通訊市場。

　　3D 打印塑料可能看起來不那么漂亮，但是對于上百萬種工業產品來說已經足夠了，甚至對于一些消費類產品的隱含部件來說也已經夠好了。同樣道理，新一代組裝機器人可能是有點慢，但是批評者們忘了，它們可以連續不間斷工作，不需要人的監控，而且沒有額外增加的成本。

正像電腦和移動革命一樣，軟件定義的供應鏈也有自己的“殺手級應用”，只是還沒有完全發揮威力：那就是速度、規模和定制化。制造一款獨特的產品，而不需要擔心零部件的存儲或是開發周期，這場革命剛剛開始。

　　( 文章來源：互聯網 )

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