3D打印与机器人结合推动全球新一轮产业革命

【编者按】目前，国内很多科研院校已迈出了实质性的步伐，部分企业也在3D打印技术应用领域有所斩获，3D打印技术正被社会大众所接受，并被广泛地运用到航空航天、汽车零部件、重大装备、文化创意、生物医学等领域。

3D打印是增材制造的俗称，其核心是数字化、智能化制造与材料科学的结合，是一种崭新的市场从萌芽期进入成长期的转折点。激光快速成型在航空航天、汽车、船舶制造领域的优势巨大和在其他领域的扩展，以及该技术带来的新市场，激光快速成型技术的空间巨大，具有广泛的应用前景。加快3D打印产业发展，推动我国由“工业大国”向“工业强国”的转变，发展3D打印产业，可以在提升我国工业领域的产品开发水平的的同时有助于功克技术难关，并且易形成新的经济增长点。

目前，国内很多科研院校已迈出了实质性的步伐，部分企业也在3D打印技术应用领域有所斩获，3D打印技术正被社会大众所接受，并被广泛地运用到航空航天、汽车零部件、重大装备、文化创意、生物医学等领域。

中央政府对3D打印技术等新兴产业高度重视，去年工信部就曾表示将加大对3D打印产业支持力度，不过目前仍处于摸底阶段，并无具体的扶持政策出台。但是，一些地方政府已经先试先行，江苏省等就已经出台了相关产业发展的配套政策。

3D打印技术与机器人结合，被认为是推动全球新一轮产业革命的重要推动力。无疑，3D打印技术与机器人都代表了未来全球制造业发展的方向，也是我们之所以相继成立中国3D打印技术产业联盟和中国机器人产业创新联盟的主要原因，希望充分整合这两个行业的资源，能够尽快形成合力，集中攻克技术难关，推动资源共享，在我国产业升级和结构调整中发挥引领作用。

用机器人去实现全自动化3D打印

智能家电供货商iRobot认为，上述问题可能会成为未来3D打印机与个人自动化生产活动的阻碍，因此提出了一个全自动化机器人3D打印机(fullyautomatedrobotic3Dprinter)专利申请，这类系统可在不需人工介入的情况下完成所有零件的印制，也可以搭载品质控管功能，以降低使用印制组合零件可能导致的成品故障风险。

机器自动化3D打印

iRobot的3D打印机不仅可以打印物体，还可以组装它们。制造Roomba的iRobot公司已经申请了一项3D打印机专利。这种打印机可以自动制造出最终产品，不需要你再手工装配。因此，它可以进一步简化3D打印所需的人工活动，并生产出更完整的产品，避免装配中的人为错误。

举例来说，3D打印机通常可以打印一辆玩具车的车轮、车身和车轴，然后你再把它们组装成一个成品。但是使用iRobot公司的专利，打印机可以利用接头、接缝、紧固件把部件组合在一起——据说在产品制造过程中，这正是“经常出问题”的一个环节。

根据iRobot的专利申请书，该种3D打印机有两个六轴机械手臂(主与副)负责在生产过程执行特定任务。其中主机械手臂的主要目的是支撑那些正在经由FDM制程或挤压机印制的零件，然后让它们在不同的工具头(负责打磨、钻孔等工序)之间移动；副机械手臂可协助捡拾与布置那些零件、压力测试硬件、外加线路，并与主手臂协同合作调整那些零件摆放的方向。

iRobot的专利申请书也指出，使用者能采用陶瓷、ABS、硅胶、橡胶、塑料以及各种化合物材料来制作物品，亦可采用低熔点的导电金属取代缆线。为了提升印制零件的品质，该公司还提议为打印机配备扫描仪或是摄影机，用以检查零件缺陷；两个机械手臂能协助移动成品通过雷射扫描仪或摄影机，以比对物体形状尺寸是否与计算机绘图样本相符，并产出分析报告以在未来提升制作精密度。

由于iRobot专利申请书中描述的3D打印机具备全自动化功能，可望提升这种设备在商业与工业化领域的接受度，也会是一些创业者的理想选择。据了解，军事领域也对这样的设备有兴趣──事实上，iRobot就是与美国国防部契约合作商Raytheon一起合作开发该打印机。目前并未有官方消息指出这种3D打印机何时问世，但专利申请书显示目前已有原型产品。

机械自动化

在目前的工厂自动化制造过程中，大多数机器人的装配功能都很有限。iRobot打印机的优势则在于可以保持装配的灵活性，只要有指令就可以自动完成工作。当然，这种打印机不会很快进入家庭，但它可能会给需要灵活装配产品的工厂带来重大影响。

用3D打印机去制造机器人

在机器人学领域有一种新的进步正在成型。这种新兴科学——软机器人学，旨在消除仍然存在于人离开和机器人之间的物理差异。

直到目前，机器人仍然外观坚硬，材质比人体软组织强硬无数倍。因而机器人在通常的形态上与人类没有丝毫相似之处。

使用3D打印和生物金属取得了进展，可能距离使用多材料3D打印创造出真实的工作智能机器人将不再遥远。使用这样的系统可以使设计师将刚性3D打印骨骼和关节无缝连接到灵活的3D打印制成的软组织上-通过生物金属伸进和肌腱提供动力，精确地嵌在复杂分支旁道内部。

3D打印机器人

日前法国一位名叫盖尔·朗葛文的雕塑家仅花了800美元（约合人民币4975元）就自创了一台真人大小的机器人，所需材料仅包括一台3D打印机、一些电机以及电路板等。

朗葛文是2012年开始利用业余时间制造这台机器人的，并给它取名为InMoov。目前InMoov已经有了头部和手臂，其身体躯干部分也即将完成，这些身体组成部分可以使机器人移动。

朗葛文承认自己在制造机器人方面还是一个新人，为了让机器人的手臂可以移动，在制造过程中朗葛文还自学微控制器的使用方法。尽管朗葛文的发明看起来有些像科幻小说里的机器人，不过他对InMoov的看法却是相当地有趣。

3D打印和机器人都是现代热门的技术，并受到制造业的大力追捧。3D打印有着无所不能的制造力和无限的创作空间，而机器人是未来智能制造的代名词，两项行技术都被视为每三次工业革命的主要内容，相信其发展前景将是十分可观。3D打印技术能帮助制造不同类型的机器人，机器人技术又能用于3D自动化制造，两者互相结合，其巨大的制造力和广泛有应用将为未来制造业带来一个全新的格局。

任何一个人拿到由消费级 3D 打印机生产的粗糙产品或是观看新一代机器人拆包裹，都会觉得小题大做了。消费级 3D 打印机的成品看上去太业余了(外表太粗糙了，组装之后可能更惨)，新一代机器人的工作效率看起来更是慢得不行，笨手笨脚。

但是如果认为这些技术没什么前途，那么就重复了所有技术革命之前都会出现的一个模式：在等待完美方案时错过了“只是够好”的技术。供应链行业的期望仍旧局限在现有的产品当中，就像信息技术和通讯专家的思维仍旧捆绑在主干网和电话线的时代一样。而实际上，个人电脑和移动电话这些看上去低端、不可靠的玩具已经崛起，直到它们完全统治了计算和通讯市场。

3D 打印塑料可能看起来不那么漂亮，但是对于上百万种工业产品来说已经足够了，甚至对于一些消费类产品的隐含部件来说也已经够好了。同样道理，新一代组装机器人可能是有点慢，但是批评者们忘了，它们可以连续不间断工作，不需要人的监控，而且没有额外增加的成本。

正像电脑和移动革命一样，软件定义的供应链也有自己的“杀手级应用”，只是还没有完全发挥威力：那就是速度、规模和定制化。制造一款独特的产品，而不需要担心零部件的存储或是开发周期，这场革命刚刚开始。