3D打印能否在成本上与传统制造竞争？Evolve选择热塑性电子照相工艺潜力巨大

南极熊导读：几十年前，人们可能不曾想到，随着CNC数控机床的出现，会替代传统的手工作业方式。但是，当新技术出现时，总会有一些质疑的声音，同时也有一些人，可以捕捉机会脱颖而出。下一个会不会是3D打印呢？

Evolve Additive Solutions公司表示，只要有可能，3D打印的设计优势就会发挥作用。目前，该公司已开始使用3D打印技术高速生产聚合物部件。

△STEP工艺，使用从高速成像中借用的技术。它可以以高达每小时286立方英寸的沉积速率，实现批量打印零件

该公司正在为3D打印在成本上，可直接替换传统制造方法（尤其是注塑成型）工艺而做准备。事实上，公司联合创始人、首席执行官兼总裁Steve Chillscyzn表示，以部分成本，而不是设计自由为主导，是3D打印工艺寻找机会的最佳方式。在南极熊总结的《这20项3D打印技术，中国几乎空白》,这种技术也已入选。

△3D打印对于传统工艺，具有节约成本、更快的制造速度、减小库存压力、解决供应链、提升设计性能等点

迄今为止，3D打印的进步，一直是通过满足其他生产工艺无法满足的需求，来证明自己的商业价值。其中有许多与零件合并、轻量化、复杂形式、定制和小批量生产有关。在大多数情况下，该技术可以证明通过改变原始设计，实现提高性能的优势，即使单位成本被提高，客户觉得也是合理的。

但未来能不能有一种更平衡的可能，即实现高速批量生产，又可以实现更低成本呢？
所以，已经有人正向着与传统工艺，更具有竞争力的新方法进行创新，如Evolve开发了一种新的3D打印技术STEP（选择热塑性电子照相工艺），能够以更高的速度生产，且价格更接近传统工艺生产聚合物部件。

△Steve Chillscyzn是Evolve公司首席执行官。该公司正在为3D打印工艺，寻找可替代传统工艺的制造速度，以及成本方式

Evolve这些机器和生产流程，已经花费了数年的时间进行研究。概括的说是3D打印借鉴了高速2D打印，但该过程不是打印文档，而是使用电子照相成像来打印材料层。

X、Y和Z的高速闭环控制，通过快速构建零件和支撑材料以及在单个零件中，快速应用材料组合来确保精确的分辨率和一致性。其Model SVP 3D打印系统能够以每小时 286 立方英寸的速度建造，这意味着一台机器每年，可以交付约8吨的3D打印塑料部件，首席执行官说。

选择性热塑电子照相3D打印技术（STEP）原理

Selective Thermoplastic Electrophotographic Process这个名字，本身由4个单词组成。①“Selective ”选择性。具有以非常精确的方式放置粒子的能力。将每个特定材料体素（每个3D像素堆叠）精确地打印放置在层中；而且，能够将两种不同材料的两个单独的体素并排放置在同一层中；甚至，能够在单层中并排放置不同颜色的体素。 这种选择性能力在全球领先，为材料选择、材料属性和颜色选择开辟了一个全新的世界。
②“ Thermoplastic”热塑性。能够3D打印标准工程热塑性塑料制成的零件，例如ABS、尼龙、TPU甚至性能更高的热塑性塑料，例如PEAK、PEK等。
③“Electrophotographic”电子照相，它是激光打印机的专业词汇。 利用世界上最强大的2D打印引擎柯达NexPress™，对每个图层进行打印成像。
在3D打印中使用电子照相技术非常罕见，它是允实现多种材料和多种颜色3D打印零件的关键要素之一。
④“Process”过程。 结合专有的硬件和软件，实现可控的、可重复的制造能力。 在质量、速度、成本和生产率之间取得很好的结果。

其实，其3D打印的工艺原理，可以概括为三大过程

△三大过程

第一步：选择性放置零件材料和支撑材料粉末，并转印到硒鼓。这是传统的非常成熟的电子照相成像技术。
第二步：对转印进行严格控制，层与层之间进行对准，保证质量；
第三步：使用高温，并施加压力，对材料进行融合堆叠，3D打印成型。

△Evolve的STEP 3D打印机

△STEP工艺的打印过程

制造成本具有巨大优势

△为选定的客户提供测试样机，它们能够帮助新设备进行评估，和提供优化反馈

Chillscyzn说，零件成本将是赢得STEP工艺认可的最快方式。与注塑成型相比，3D打印的优势非常吸引人，包括设计优势和免于加工等。但更高的单件成本，迫使用户权衡这些优势与利弊。

所以，该技术需要在成本上克服这个障碍。数字制造服务提供商Fathom，将成为接收下一个测试样机的客户之一。Evolve和Fathom将开发一种STEP成本计算工具，以更容易地计算和分析应对解决方案。

△这是一个生产部件，但现在只有3D打印技术才能制造这种支架，包括接头扎带。因此，该技术在特殊构建上，具有特殊的优势

目前，乐高和Stanley Black&Decker，已是Evolve的投资者之一。在特殊结构加工中，例如，一个内置水密球阀的3D打印集流体歧管，以及一组9个相关的托架，这些都可以使用该技术轻而易举的实现，同时，因为可以实现按需制造，减小了库存压力。

但Chillscyzn表示，在很多情况下，新创意目标是该技术的第二要务。目前做重要的，技术必须凭借自身的优点，赢得作为生产过程的认可，才能改变零件加工中更广泛的使用。

南极熊认为，3D打印与传统制造有着本质的不同，简化后的生产方式突破传统结构设计的限制，将生产复杂结构与优化产品性能成为可能。这提升了厂家的生产弹性、缩短生产周期，并将真正的创新思维带入产品之中。

但就像Chillscyzn所表示的那样，目前第一要素，可能首要考虑如何将成本降低，让更多的传统加工使用该技术。但随着该技术和材料的进步，未来这些都会被解决。