解析3D打印技术对格力组合式空调发展的影响

亚洲工业网讯 3D打印技术与传统的减材制造技术或者等材制造技术相比，因其具有无限制的成型能力和快速制造及节省材料的特点，在日用电器、航天航空、建筑、汽车、医疗器械等领域得到快速发展。随着3D打印技术的发展，组合式空调的生产制造工艺技术也必然会被其改变，并且作为化定制产品的组合式空调特别适用于3D打印技术。

传统制造存在的问题

组合式空调是中央空调系统的重要组成部分。其功能是实现对空气进行降温、加热、加湿、除湿以及净化过滤等。组合式空调是根据机组使用场合和客户要求的风量、静压、功能要求、控制要求以及机房安装尺寸限制等因素进行开发的产品。其传统的开发流程如图1所示。

在制造环节，传统的制造活动模型如图2，其过程是，购买原材料或毛坯，利用加工设备和工具在能源驱动作用下，使原材料或毛坯的几何形状或物理化学性能发生变化，然后将加工的零部件和采购的零部件通过装配的方式最终形成产品[3]。目前比较突出的问题主要体现在零件加工和产品品质上。

1.1.零件加工

在批量化、规模化、标准化产品生产环境中，其客户化定制的特点，使得组合式空调机组显得特别不“合群”。由于组合式空调机组是定制产品，无法实现批量生产。因此在零部件加工上，无法使用模具，只能使用数控加工。零件加工流程如图3所示。

这种加工技术弊端明显：

1.1.1.加工工序繁琐

由图2加工流程可知，由于加工技术的限制，零件加工需经历多道加工工序，并且每道工序可能需要一种或是多种加工设备，例如：钣金结构件成型工序的折弯、拉伸、叠边、翻边等成型需要使用的设备均不相同。

1.1.2.加工设备制约设计及制造

对于因形状特殊或者尺寸超出设备加工能力范围的零部件需要设计人员对零部件进行拆分处理，然后再借助焊接等加工方式将零部件拼接起来。这样带来的后果是零部件结构强度下降，同时增加装配工序。

1.1.3.材料利用率不高

零件批量小，原材料无法根据零件进行标准化，导致材料利用率不高。以某生产商全年生产消耗材料统计如表1可知，钣金作为组合式空调主要材料的利用率仅为86.5%，材料浪费非常大。

由此可知，如果企业想要实现产品快速开发就必须自制全部零部件，自制零部件必须购置大量专业加工设备及建造厂房，很显然这样会增加很多成本。虽然专业化生产(即不同零部件交由不同专业生产商生产)可以使问题得到缓解，但是也摊薄了企业利润。

1.2.产品品质不高

密封性能、隔热性能和洁净度等是衡量组合式空调品质优劣的重要指标。目前漏风、凝露已成为组合式空调机组的顽疾，无法得到很好的控制。具体原因有：

1.2.1.制造技术限制

现有加工技术的弊端，导致空调箱体需拆分成多类零部件。现在空调箱体分为有框架和无框架两种形式，两种空调箱体各有优缺点：

有框架的空调箱体由框架型材、保温面板、隔热条、密封条及其他零部件组成如图4，其缺点在于框架的防冷桥性能不高，保温面板与框架型材之间的接触面以及框架型材拼接处的密封难以控制，同时还存在装配工序繁琐，生产效率低的问题。

无框架的空调箱体基本构成包括框架型材、保温面板、隔热条、密封条及其他零部件等，不同之处在于其将框架型材和隔热条及密封条集成到保温面板上如图5所示。通过保温面板搭接的方式组成空调箱体，虽然在装配工序上有所减少，但缺点在于保温面板搭接组成箱体时，保温面板搭接处的隔热效果和密封效果难以控制。

1.2.2.产品体积庞大
产品体积庞大导致产品受运输条件的限制及机房安装尺寸限制。组合式空调必须分为多个物理段运输或者将零部件运输到工程场地安装。由于工程场地限制和施工环境恶劣及安装人员不专业等因素在物理段对接时，对接处的防冷桥和密封措施往往不受控，机组的密封性能和隔热性能无法保证。

3D打印技术的有益效果

2.1.设计无限制

传统制造工艺技术和生产设备往往制约产品设计。3D打印由于采用了分层加工叠加成型的制造方式，产品的制造难度不再受制于其结构复杂程度。不但可用3D打印常规形状的零件或产品，而且3D打印对于那些结构特征复杂、尺度过大抑或传统加工方式无法加工的零件也可轻松完成加工。3D打印技术的无限制的制造能力将彻底解放设计环节。产品设计将不再以制造为核心，而是更加注重产品性能。加之智能设计技术的应用，设计环节不再需要建立庞大的零件数据库和零件程序数据库。