3D打印农业方面的发展现况
农耕是一项非常辛劳的工作,中国是全世界人口最多的国家,中国是传统的农业大国,如何制作出有效的农具,提高农作物种植生产效率,是一个很迫切的问题,南极熊之前报道过几例通过3D打印技术来改进农具的案例,3D打印机最大的优势体现在产品研发和试验阶段。长期以来,由于农业机械工作对象的复杂性,在科研、开发过程中,以水泵叶轮为代表的模具形状复杂。这些原型的制作非常麻烦,往往是先开模具,然后再做出样品,而运用3D打印技术,无需开模具,可以把制造时间降低。
农业机械的作业对象为生物及其生长的环境,如种子、作物、土壤、肥料、农药等,由于它们品种繁多、形状复杂、物理机械性质多变并且软弱易伤,所以为满足各项作业的农业技术要求,农业机械的研发相当复杂。同时,农业机械作业过程中许多的作业环节,因各地自然条件、作物构成和耕作制度的差异,造成了农业机械的多样性。使得农业机械研发项目必然种类繁多、研发面广、成本高。
长期以来,由于农业机械工作对象的复杂性,在科研、开发过程中,以水泵叶轮为代表的模具形状复杂。这些原型的制作非常麻烦,往往是先开模具,然后再做出样品,而运用3D打印技术,无需开模具,可以把制造时间降低。周惠兴认为,3D打印可以改变传统的设计流程和制作工序。在设计方案综合比较时,运用3D打印直接打印出设计模型,不仅可以直观地进行结构方案比较,而且还可以多角度进行技术分析。
随着汽车模型的旋转,周惠兴说到:“在样机设计时,传统方法主要考虑生产工艺能否实现,而运用3D打印,将会颠覆这一设计思路,样机设计时不再过份考虑生产工艺问题,而可以进行优化设计。在复杂件制作这个环节,传统的方法往往是先做模具,再做出样品,运用3D打印无需模具,就可以短时间制造出实际零件出来。”
山西省农业机械化科学研究院副院长裴进灵曾公开表示,一些好的设计理念,无论其结构和工艺多么复杂,均可利用3D打印技术,短时间内制造出来,从而极大地促进了产品的创新设计,有效克服我国农机工业设计能力薄弱的问题。
对于3D打印应用于农业机械研发中,对农机设备产生的影响。裴进灵将其概括为四个可以:可以使设计模型更加直观,设计更有效率;
可以使研究中零件的三维实体设计更容易变为实物,提高研究阶段效率;
可以使样机试制更快捷地完成,缩短样机试制周期;可以为田间试验故障零件,短时间改进、制造、替换;
可以快速更改技术细节,提高生产效率。
北京市中农富通园艺有限公司(以下简称“中农富通”)是一家以中国农业大学、中国农业科学院、北京市农林科学院、北京农学院等科研院校为技术依托的农业高科技企业。同时,也是国内最早投入农业3D打印研究的企业,在2016年10月份举办的北京国际农业农产品展览会上,中农富通展出的“3D生物打印机吸引了不少人的眼球。他们的研究顾问便是周惠兴。周惠兴早期的研究是直线电机和精密运动控制,2013年他首先将直线电机技术应用于3D生物打印领域。2015年10月份由国家863项目支持,周惠兴及四川蓝关英诺联合研制的首台3D生物血管打印机问世。同时,他开始将3D打印技术应用于不同的工业领域。
2013年,周惠兴在学校组织的一次会议上听同事说到,我国的农机装备造价高昂,工艺复杂,不能很好的满足我国农业发展的要求。同事的话给长期从事3D打印研究工作的周惠兴提了个醒——何不用3D打印技术完成农机装备的复杂部件制造工作。由此,周惠兴开始了农业领域的3D打印技术研究。2015年,通过同校老师的推荐,中农富通了解到周惠兴在做3D打印的研究工作,便邀请他去公司做演讲。演讲之后,周惠兴成为了中农富通3D打印技术的研究顾问。并且在2016年年初,中农富通正式拨款启动研发项目,中农富通负责3D打印项目的工作人员说:“目前,公司主要在农机装备、园艺观赏、食品等三个方面进行研究。食品的3D打印尚未成熟,但是农机装备和园艺观赏已经有了一定的系统性研发,我们会根据客户需要来进行定制化打印,这样会更符合市场一些。尤其是农机装备零部件的打印更是如此。”中农富通将为农机及国内创新教育领域提供3D打印技术服务。
3D打印改变农机制造农业机械的作业对象为生物及其生长的环境,如种子、作物、土壤、肥料、农药等,由于它们品种繁多、形状复杂、物理机械性质多变并且软弱易伤,所以为满足各项作业的农业技术要求,农业机械的研发相当复杂。同时,农业机械作业过程中许多的作业环节,因各地自然条件、作物构成和耕作制度的差异,造成了农业机械的多样性。使得农业机械研发项目必然种类繁多、研发面广、成本高。
随着汽车模型的旋转,周惠兴说到:“在样机设计时,传统方法主要考虑生产工艺能否实现,而运用3D打印,将会颠覆这一设计思路,样机设计时不再过份考虑生产工艺问题,而可以进行优化设计。在复杂件制作这个环节,传统的方法往往是先做模具,再做出样品,运用3D打印无需模具,就可以短时间制造出实际零件出来。”
对于3D打印应用于农业机械研发中,对农机设备产生的影响。裴进灵将其概括为四个可以:可以使设计模型更加直观,设计更有效率;
可以使研究中零件的三维实体设计更容易变为实物,提高研究阶段效率;
可以使样机试制更快捷地完成,缩短样机试制周期;可以为田间试验故障零件,短时间改进、制造、替换;
可以快速更改技术细节,提高生产效率。
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