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3D打印 制造业的“新春天”

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-04-20  来源:本站  作者:admin  浏览次数:923
毋庸置疑,3D打印技术,作为新兴产业,已然成为可预见未来的核心技术革命之一,其发展如日中天,颠覆了人们对制造技术的固有想象,震惊了社会各界,必将成为未来制造行业的翘楚。
可以想象,我们未来使用的产品都出自3D打印技术之手,那将是一番什么样的景象!走出街巷,我们看到的琼楼玉宇;进入餐厅,我们吃到的美味佳肴,只需要一台3D打印机和打印耗材,就可以实现。小孩不必为了吃不到的糖果而哭泣,夫妻不必为了想要的生活而争吵,人们不必为了想穿的衣服而绞尽脑汁,只要我们有需求,只要我们的想象力够天马行空,我们就可以打印出自己想要的一切。现在,我们要的只需等待,等待一段可以突破3D打印技术难关的时间。
那么什么是3D打印呢?3D打印的概念早在19世纪末就已出现,俗称“增材制造”,是一种三维立体成型技术,以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。早前这种技术常常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,现在正专用于一些产品的直接制造,这也意味着这项技术正在普及。


3D打印汽车

一、3D打印技术概况

1.3D打印的市场规模
根据前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国3D打印产业市场需求与投资潜力分析报告》,2009年全球3D打印市场规模为10.69亿美元,此后三年保持在20%以上的速度增长,至2012年市场规模达到22.04亿美元。2013年全球3D产业的发展更是突飞猛进,增速达到81.49%,市场规模达40亿美元。其中,美国、日本、德国占据了3D打印市场的主导,尤其是美国占据了全球近40%的比重。从行业发展的角度来看,整个3D打印产业链都存在巨大的潜在发展空间;从未来长期的需求增长看,上游打印材料和个人3D打印设备的制造企业前景良好。整体来说,中国3D打印行业虽然与国外差距较大,并且发展面临诸多困难,但是具有广阔的未来发展前景。

2009-2013年全球3D打印市场规模趋势图(单位:亿美元,%)

2.3D打印的优势

《经济学人》杂志曾这样评价:“伟大发明所能带来的影响,在当时那个年代都是难以预测的,1450年的印刷术如此,1750年的蒸汽机如此,1950年的晶体管也是如此。而今,我们仍然无法预测,3D打印将在漫长的时光里如何改变这个世界。”与传统的制造技术相比,3D打印技术的最大优势就在于优化和重塑了生产流程,使复杂部件的加工速度提高,从而提高了效率,降低了生产成本。另外,3D打印过程无需实时操作从而大大降低了人工费用。但是就制造加工简单的部件而言,因为专业的3D打印设备较为昂贵,而且耗材成本也不低,加上材料无法循环使用,以致某些企业可望而不可及。
听到传统制造业这个名词,我们的脑海中往往会浮现环境污染的画面,而3D打印技术减少了加工部件时所产生的垃圾和二氧化碳等污染,有效地保护了环境;而且,3D打印基本上都是按需取材,从而降低了材料浪费;另外,有些3D打印设备采用可降解塑料来加工制造产品,这些无疑会对环境产生积极的影响。
有专家认为,3D打印作为一项颠覆性的制造技术,谁能够最大程度地研发、应用,就意味着掌握了制造业乃至工业发展的主动权。但是,就现阶段而言,3D打印技术并不能完全替代传统的铸造建模技术,两者是一种相辅相成的关系。

3.3D打印的应用领域

在英美等发达国家,3D打印技术的应用领域已相当广泛,涵盖汽车、航天航空、日常消费品、医疗、教育、建筑设计、玩具等领域,制造厂家借着3D打印的东风,焕发出新的生命力。相比国内,3D打印技术仍处于初步发展时期,并未实现在工业及个人消费领域大规模推广,存在着部分核心技术与材料依赖进口、产业资源“小而散”的局限,目前仅有几家公司在从事3D打印机研发制造,例如,太尔时代、华署高科、极光尔沃、三纬国际等,并且规模相对较小、技术水平也与国外企业有一定差距。

3D打印应用领域分布图


二、3D打印技术前景

1.国内3D打印的现状

虽然在3D打印技术的研发上,我国并没有逊色于其他国家,甚至在某些领域还处于世界领先地位。特别是在利用选择性激光烧结(SLS)技术制造大型零部件这一技术上,我国更是走在3D打印技术发展最为成熟的美国之前,领先于全球。但是,我国的3D打印技术发展,仍有诸多难题需要解决:(1)耗材问题。3D打印的耗材非常有限,现今市场上的耗材多为石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。耗材的缺乏,直接关系着3D打印的价格。 (2)制造加工工艺精度低,利用某些材料加工出来的零件表面质量差,使得无法和传统模具整体浇铸而成的零件相媲美,往往成型完还要进行后处理,这一点我觉得随着技术发展应该会有比较大的提升,但是要达到现在精密加工的精度还是不太现实。
(3)我国尚未对3D打印行业建立一个统一的共性标准。目前国内的3D打印企业大多各自为战,产业整合度较低,主导的技术标准、开发平台尚未确立,技术研发和推广应用还处于无序的状态。
(4)许多3D设计印刷图纸在网站上都可以找到,因为没有申请专利保护,人们可以随意的复制或销售,这无疑也会降低设计师们的创作热情。

2.3D打印发展前景

现阶段,我国的3D打印技术尚处于初步发展时期,3D打印企业大多是以材料供应、设备制造和打印服务的综合形式存在。这是因为3D打印行业发展初期技术推广和市场规模的限制所致。因此,首先我们要做的就是打开中国市场,让更多的中国人了解3D打印技术。
我们可以:(一)建立一个真正集资讯、商城、线下活动于一体的线上门户网站。整合行业门户资讯,打造专业的3D打印公共服务平台。利用网络平台,更好地为合作企业和个人提供相关服务;利用微博、微信、搜索引擎和网站,为合作企业做好网络全媒体推广;举办3D打印产品的会展,并随时进入商场超市、社区、学校和公共活动场合进行推广。这样,实现线上与线下的双重客户体验,让3D打印更快地映入国人的眼帘。
(2)统筹产业链,并建立一个统一的共性标准。

3D打印产业产业链结构图


(3)青少年是未来社会发展的核心,他们的审美需求一定程度上代表了社会的潮流。随着社会的进步和发展,他们对产品的要求愈来愈苛刻,更加追逐个性、新颖,以此来吸引眼球。因此,对3D打印来说,个性化、定制化将会是未来发展的主要方向之一。另外,青少年离现代科技产品的距离更近,他们能更好地利用网络对3D产品进行推广宣传,例如,把个性化的3D产品通过朋友圈、微博等工具上传网络,达到以点带面的网状辐射效果,无形中让人们了解3D打印。另外,让3D打印走进校园,举办个性化的3D打印产品展览或者讲座,让同学们体现3D打印带来的奇妙乐趣。

(4)3D产业愈来愈受到政府的重视及政策扶持,而且,国内已有多省市成立了地方3D打印产业联盟,并在相关政策中提及要重点发展3D产业。教育部也正在制订方案,让3D打印机走进学校。科技部也将3D打印编入《国家高技术研究发展计划(863计划)》、《国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》。不仅如此,各地方政府也于2013年提出了对于支持3D打印发展的各项规划与政策。政府的重视及政策扶持无疑会加快促进中国3D打印产业的发展。

三、展望

虽然3D打印技术在我国尚处于初步发展时期,仍面临着诸多问题,但3D打印技术的未来发展市场前景广阔,技术应用范围之广将超乎我们的想象,甚至有可能颠覆我们的生产和生活方式,这是值得期待的。而且,随着科技进步与社会发展,3D关键技术的突破将不是梦,人人都将能掌握3D打印技术。如此,在不久的将来,唯一能限制我们的,不是我们的需求,而是我们的想象力,因为只要我们能想到,3D打印就会还原我们脑海里的想象。3D打印技术必将开创一个全民制造的崭新时代,迎来制造业的“新春天”。

 
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