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3D打印?中国未来的新生力量

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-05-21  来源:本站  作者:admin  浏览次数:561
3D打印技术在国内发展越来越迅速,越来越多的国人开始对3D打印感兴趣。三帝世界迪妞妞了解到3D打印其实是一项有些古老的技术,它起步于70年代末,已经有三十几年的发展历史,以下是一些重要的里程碑: 1986年,Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。 1993年,麻省理工学院获3D印刷技术专利。 1995年,美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。 2005年,市场上首个高清晰彩色3D打印机Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。 2010年11月,世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。 2011年6月6日,发布了全球第一款3D打印的比基尼。 2011年7月,英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。 2011年8月,南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。 2012年11月,苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。 2013年10月,全球首次成功拍卖一款名为“ONO之神”的3D打印艺术品。 2013年11月,美国德克萨斯州奥斯汀的3D打印公司“固体概念”(SolidConcepts)设计制造出3D打印金属手枪。 从以上的重要大事件我们可以看出来3D打印的理论和技术来自美国,国外也发明了很多个第一名、第一台、第一架等3D打印物品。但要说普及和应用,中国绝对是最早开始的,迪妞妞有图为证。
糖人
玉米筒  以上两张图看起来跟人们印象中神秘的3D打印没有任何相关性,但其本质是一样的,都是增材制造——即通过材料堆积形成物体。3D打印技术诞生之初,其目的毫无疑问是要解决传统制造技术的瓶颈问题。因此衍生出了各种各样的应用方向,如制造、创意、医疗、生物等等。 传统制造技术有哪些瓶颈问题呢?   1.传统制造方法的材料浪费问题。 既然3D打印叫“增材制造”。传统的制造方法可以对应叫做“减材制造”——即通过去除材料的方法进行制造,螺丝制造就是利用这种方法。
  以这个产品为例,通过去除材料的方式将毛坯加工成成品,材料浪费在15%~20%。这意味着有五分之一左右的材料变成了铁屑。这对制造企业而言是很大的成本,中国制造业平均的利润率才5%,如能节省这部分材料,利润率肯定会有所提高。  可能有人会说了,这些铁屑之类的材料不是可以回收的吗,怎么会浪费呢?实际上很多企业也在回收利用这些材料,但是回收利用的成本太高,大多还是当垃圾扔掉或者低价处理掉。 雷军的“一款钢板的艺术之旅”就演示了一块钢板变成小米手机壳的减材制造过程。
理想状态的制造应该是没有材料浪费的制造,这就是增材制造(3D打印)的终极目标。增材制造采用材料逐渐累加的方法制造产品,需要多少材料就使用多少材料,增之一分则太长,减之一分则太短。与传统的金属制造技术相比,3D打印机制造金属时产生较少的副产品。传统金属加工的浪费量惊人,90%的金属原材料被丢弃在工厂车间里。3D打印制造金属时浪费量减少。随着打印材料的进步,“净成形”制造可能成为更环保的加工方式。就传统制造而言,物体形状越复杂,制造成本越高。对3D打印机而言,制造形状复杂的物品成本不增加,制造一个华丽的形状复杂的物品并不比打印一个简单的方块消耗更多的时间、技能或成本。 除了材料浪费之外,传统制造方式的每一个步骤都会产生成本,通过批量生产和大规模制造,这些成本被摊销到可以接受的范围,形成了价廉物美的产品。因此大规模制造是传统制造业成功的关键。 正如硬币的正反面,这也恰恰是其短板和瓶颈。 2、产品个性化定制问题。 看惯了千篇一律的产品,很多人越来越喜欢个性化的产品,从汽车到手机,从建筑到珠宝,个性化的趋势越来越明显,与众不同已成为这个时代的标签。“创客”这个词现在很火,因为现在是大众创新万众创业的时代,“创客”能创造出不一样的东西。  消费的个性化趋势要求制造业必须响应个性化的需求,制造业也不断在往这个方向进化,大规模定制、工业4.0等概念层出不穷,但传统的制造业很难解决这个问题,除非来一场彻底的革命。3D打印就有可能是改变世界的第三场工业革命。 大规模定制的基本思想是把产品的定制生产问题全部或者部分转化为批量生产,以大规模生产的成本和速度,为单个客户或小批量多品种市场定制任意数量的产品。 典型的例子就是汽车的车型配置,你可以从可供选择的列表中选择进口还是国产的发动机,机械还是自动的变速箱,带不带天窗,从而形成一款你需要的车型。但这些选择的条件是固定的,是有限的。再来看一个服装制造行业大规模定制的例子:
著名的服装品牌优衣库最近上线了一个网上虚拟试衣的系统,以一个虚拟的模特为模板,输入自己的身高体重及三围尺寸,可以生成一个与你的体型基本一致的人体模型,然后你就可以选择衣服裤子裙子,挑选喜欢的颜色和尺码,实时看到衣服穿到身上的效果(模特是3D的,你可以360度看到试穿的效果)。这就可以说是3D打印在服装行业的应用。顾客在试穿之后就可以直接跳转到优衣库的天猫旗舰店去购买。3D打印技术让人们的生活越来越便捷。   3、传统制造业对创新和创意的限制。 我们看到和用到的产品,都是基于可制造性前提而生产出来的产品,可制造的概念有两个方面:一是技术上的可制造性,这由硬件设备(如机床)来决定;二是经济上的可制造性,这由生产成本所决定。产品从设计开始就必须考虑可制造性的问题,再好的设计不能满足可制造性要求,就不会被制造出来。   3D打印的出现大大缩短了产品制造的周期,从而让一切的创意都成为可能。把创意在电脑里设计出来,然后接上3D打印机打印出来,你的想法就呈现在你的面前。 比较客观的说法,3D打印是传统制造业的改良者而非颠覆者,两者是互补关系而非竞争关系。这种互补的优势在很多行业得到验证,如飞机、军工、汽车、艺术等领域,3D打印快速实现创意,然后通过批量制造实现普及。在将来的某一天这种互补关系也许会转变为竞争关系,但现在的一段时间想要实现这种竞争关系还是有很长的路要走。竞争是基于两个实力相近的人而言,现阶段的3D打印相比于传统制造业,更像是一个婴儿,它需要时间和营养来慢慢的变得强壮。2014年仅中国制造业的产值就超过百万亿,而全球3D打印的总产值才几百亿的规模。 中国有句俗语说得好:“有苗不怕长”,3D打印就像一颗幼苗,但只要悉心照顾,它总会长成一颗参天大树,所需要的只是时间。
 
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