解析3D打印技术对格力组合式空调发展的影响

2.2.改变产品开发流程

2.2.1.改变产品制造模式

在制造环节，零部件加工与产品装配环节合并。3D打印使得零件制造不需要繁琐的生产工序，也不需要将零部件通过各种装配方式安装到机组上，而是将零部件按产品功能和装配关系直接打印。打印过程既是零件加工过程，也是产品装配过程。产品制造过程将变成原材料采购、零部件加工。

2.2.2.去掉产品运输和安装环节

因为产品制造环节的简化，使得产品制造不再需要配置大量的专业生产设备和生产厂房及大量的协同作业，而是将产品制造移步到工程现场。将原材料运输到工程现场通过3D打印实现产品制造、安装，如图6所示。

改变产品开发流程的前提是设计、制造实现智能化。目前基于产品模块化设计和参数化设计的方法可以实现智能化设计和智能制造，其基本流程如图7所示。产品模块化之后，在CAD软件应用参数化方法对模块化零件进行设计。模型尺寸不再用确定的数值表示，而是通过参数表示。之后将设计需求转化成产品参数，通过人机交互界面将产品参数转化成零件参数和装配参数，并导入到CAD软件，通过参数驱动生成零件模型和装配模型以实现智能设计[4]。进而通过参数化编程，并将模型参数传输到打印设备，从而最终实现智能制造。

因此， 3D打印不仅可以改变产品开发流程以提高生产效率，而且可以减少零件加工设备和产品装配工人及生产厂房以降低企业生产成本。

2.3.提升产品品质

组合式空调的漏风、凝露等顽疾将得到根除。3D打印技术的使用箱体的构成不再是传统的框架结构而是整体式结构，使其结构简单合理、整机冷桥系数更低、密封性能更好以及箱体内壁平整度和洁净度更高。

3D打印技术实现的整体成型空调箱体如图8，将箱体分为外隔热层、结构加强层、内隔热层如图9。外隔热层与内隔热层为独立的两个隔热层，外隔热层阻隔空调箱体外热能进入箱体内，内隔热层阻隔机组内热能传播到箱体外；结构加强层容置于外隔热层与内隔热层之间的间隙内，隔断外隔热层与内隔热层的热交换，同时起支撑和连接外隔热层和内隔热层的作用，还能够提高箱体强度。

隔热层分开为外隔热层和内隔热层，并且在外隔热层与内隔热层之间的间隙内放置结构加强层，有利于阻隔热交换，提高空调箱体制冷效率；结构加强层的大面积使用，有助于隔断热传导，避免形成冷桥，从而避免空调箱体凝露；外隔热层和内隔热层均是整体打印成型，避免箱体装配间隙的产生，使得空调箱体密封性能更好；隔热层整体成型使得箱体内壁平整，无缝隙，无毛刺，无段差，从而不会积尘积灰，机组可以达到更高洁净度；空调机组内部零部件的固定结构可植入到内隔热层，在内隔热层成型的同时，可固定内部零部件，同时消除零部件与箱体连接的间隙，避免了漏风，提高机组洁净度，而且加强了机组整体的结构强度。

3D打印技术的瓶颈

目前3D打印金属材料和高分子材料的打印技术已有大量研究并已有大量实际应用[5]，因此机组部分使用金属材料或者高分子材料的零部件可以通过3D打印技术实现生产。但是隔热保温材料作为组合式空调实现保温、防凝露的重要屏障，在3D打印上并没有太大进展。隔热材料已成为组合式空调实现3D打印的瓶颈之一。以目前的隔热保温材料而言，因岩棉具有密度小、导热系数低、不燃烧、熔点高等突出优点[6-8]，非常适合与金属材料打印构成保温层如图10。但在工艺上如何实现也是值得研究的课题。

目前比较成熟的3D打印方式是单一材料打印，还不做到能多打印机协同作业，因此生产效率并不高。群组机器人集体打印制造产品是提高3D打印效率的重要手段。就是一群3D打印机像蜜蜂一样共同执行任务。这样，打印机的尺寸跟产品尺寸无关，同时打印机的智能要求也可以大大降低。这种自组织自协调的群体智能方式也是现在人工智能的研究方向。

3D打印技术在许多行业或者领域的应用研究已大量开展，并且已得到实际应用。在组合式空调行业可以借鉴现有成熟技术制造部分零部件，但还是有许多方面值得深入研究，比如适合3D打印的隔热保温材料，是仍然使用岩棉还是开发其他种类的材料等等。这必然是一条很长的路，但3D打印技术作为一种具有颠覆性的新兴制造技术，其带来的效益是显而易见的。

作者：赵冬冬（珠海格力电器股份有限公司）