3D打印:技術到(dào)產業(yè)的一步之遙?

點擊量:414 發布時(shí)間:2017-01-20 作者:草莓视频ios(上海)增材製(zhì)造技術有限公司

    你(nǐ)能想象汽車從打印機裏打印出來嗎?你能相信巧克(kè)力也可以打印嗎?你能做到手機也可以直接打印?是不是感覺像科幻?像做夢?但是,3D打印機確實給人類帶來了前(qián)所未有的震撼!

3D打印

3D打印的“前世”與“今生”

     如果當初西遊(yóu)的時候,八戒也帶上這樣一台3D打印機,他是否(fǒu)會(huì)摸著滾圓(yuán)的(de)肚皮說:“師父,以後吃穿不愁了,也不用大師兄出去化緣了。”

3D打印機(jī)真的如此神奇嗎?3D打(dǎ)印機到(dào)底是何方(fāng)神聖?3D打(dǎ)印的“前世”與“今生”又(yòu)是如何的呢?

3D打印機,即快速成形技術的一種機(jī)器。

     它(tā)有三個最基本的(de)要素:第一,需要數(shù)字模型文件為基礎,簡稱“印前建模”;第二,需要粉末狀金屬或塑(sù)料等可粘(zhān)合材(cái)料,簡稱“打(dǎ)印原料”;第三,打印機通過逐層(céng)打印的方式來構(gòu)造物體,簡(jiǎn)稱“3D原理”。簡單地說,就是把數據和原料放進3D打(dǎ)印機中,機器會按照程序把產品(pǐn)一層層造出來。由此可見,對(duì)於八戒來說,大師兄還是(shì)需要出去化緣的,因為缺乏足夠的“打印原料(liào)”。而“印前建模”則可完(wán)全省去,因為八戒對食物的造(zào)型大概沒有太高的要求(qiú)。

     3D打印源自100多年前美國研究的照(zhào)相雕塑和(hé)地貌成形技術,上世紀80年代已有雛形,其學名為(wéi)“快速(sù)成型”。到20世紀80年代後期(qī)3D打印(yìn)技術發展(zhǎn)成熟並被廣泛應用。1995年,麻省理工創造了“三維打(dǎ)印”(3D打印)一詞,當(dāng)時的畢業生Jim Bredt和Tim Anderson修改了(le)噴(pēn)墨打印機(jī)方案,變為(wéi)把約束溶劑擠壓到粉末床的解決(jué)方(fāng)案,而不是把墨水擠壓(yā)在紙張上(shàng)的方案。

2003年以來三維打印機(jī)的(de)銷售逐漸擴大。2013年5月22日,NASA已選(xuǎn)中總部位於得克薩斯州的係統和材料研(yán)究公司,向其投資12.5萬美元,研發能為宇航員製造“營養可口”食品的3D打印機。

越往後看(kàn),我們(men)越覺得科幻、瘋狂,但是3D打印機的確潛(qián)力無限,否則,不會上至企業政府下至販夫(fū)走卒都對它興致盎然。它的整(zhěng)個發展曆程向我們表明,它是“19世(shì)紀的思想,20世紀的技術,21世紀的市(shì)場”。

3D打印技術發展(zhǎn)到(dào)如今,席卷了歐美市場,並(bìng)逐漸深入到亞太地區,尤其(qí)是中國。

2013年(nián)9月全球兩大(dà)3D打印之一的Stratasys公司與(yǔ)素以辦公用品聞名的台灣(wān)震旦集團展開戰略(luè)合作,拓展中國3D打印市場;另一家(jiā)德國設計導向集成(e-Manufacturing)科技公司EOS也在華建立總部及研發中心。兩大打印(yìn)巨頭的投資和布局絕不是盲目和偶(ǒu)然的,他們發現了一個驚人的趨勢:亞太地區的(de)3D打印市場(chǎng)正經曆從無到有的過程——由於3D打印誕生於美國,在美國發展20多年以後,第一波的嚐鮮需(xū)求可能日益飽和,未來滲透率的提(tí)高主要依靠更高性打(dǎ)印設備(bèi)和耗材對3D打印應用邊界的拓展,以及(jí)與雲(yún)製造相關的商業(yè)模式(shì)的再創新。但亞太(tài)地區市場規(guī)模正處於從無到有的(de)擴張階段,未來有(yǒu)望保持60%以(yǐ)上的高速增(zēng)長。這兩大3D巨頭正是看到了中國地(dì)區巨(jù)大的財富和市場契機,於是,在中國3D市場萌芽階段就迅(xùn)速布局,以掘得第一桶金。中國企業(yè)若(ruò)還不動手,隻怕以後連(lián)“喝湯”的機會都(dōu)沒有了。在市場營銷這場沒有硝煙的(de)戰爭中(zhōng),搶(qiǎng)占市場機(jī)會有著至關重要的作用。

根據WohlersAssociates的(de)數據顯示:2012年,全球3D打印產業的銷售收入規模(mó)已達22.04億美元,比去年增長28.6%,如果從1993年算起,年均複合增速為17.7%,最近兩年同比增速升至25%。以(yǐ)這個速度發展,我們沒有理由懷疑中(zhōng)國3D打印(yìn)是否有市場,而隻是(shì)不清楚這個市場未來將發(fā)展到(dào)多大規模。根據現有發(fā)展趨勢和資料數據,我(wǒ)們可以肯定的是:3D打印必將在中國的市場上占據一個重要地(dì)位,它將是21世紀中國市場的“新寵”!

產業化呼喚3D打印

1、工業生產變革的需要

3D打印技術能帶來工業生產的變革。

3D打印技術最突出的優點是無需機械加工或(huò)任何已有模具,就能(néng)直接從計算機模型數據中生成任何形狀的零件,從而極大地縮短(duǎn)產品的研(yán)製周期,提高生產效率並降低生產成(chéng)本。

與傳統打印技術相比,3D打印技術(shù)通(tōng)過摒棄生產線而(ér)降低了成本並大幅減少(shǎo)了材料浪費;它還可以(yǐ)製造(zào)出傳統生產技術無法製造出的(de)外形,讓(ràng)人們可以更有效地設計出美觀實用的物品;另(lìng)外,在具有良好設計概念和設計過程的情況下,3D打印技術還可以簡化生產製造過程,快速有效又廉價地生產出(chū)單個物品;在3D打印技術中,原材料能(néng)全部運用到生產所需(xū)要的產品上,它生產出(chū)的零(líng)件更加精細輕盈(yíng),與機器製造出的零件(jiàn)相比,打印出來的產品的重量要輕60%,並且同樣堅固。

簡(jiǎn)而(ér)言(yán)之,3D打印技術(shù)能幫助工業生產縮短生產周期,節省(shěng)生產材料(liào),並能生產出“個性(xìng)化”、無(wú)形(xíng)狀限製的產品或零件,還能保證(zhèng)產品的(de)質量。3D打(dǎ)印技術是否能(néng)顛覆傳統產業,現在還(hái)很難說(shuō),但它的確為工業生產帶來了有力的變革,尤其是工業技術的(de)變革。

眾所周知,中國正處於工業轉型升級的關鍵時期,3D打印(yìn)技術(shù)的發展為中國帶來了巨大機遇,產業運用3D打印技術可享受更快捷和高效的製(zhì)造(zào)過程。正如震旦集團所稱道的,在打樣、開模階段,平均(jun1)可降低約50%的製造費用,縮短70%的加工周期,並能將複雜設計製造一體化。2013年10月17-19日在珠海航展館舉行的(de)3D打印應用及數碼圖(tú)文快印展覽會成功吸引多家中國3D打印的龍頭企業(yè)參展,試(shì)問,如果3D打印在中(zhōng)國沒有什麽市(shì)場,為什(shí)麽(me)如此多的企業會蠢蠢欲動,欲分3D打印市場的一杯羹?

2、個性化生活消費的需要

3D打印技術的“個性化”定製能更好地滿足人們的需求。

市場與銷售,最終都要回歸(guī)到消費者的需求。

上海首家3D照相館"EPOCH時光機"於2013年5月5日現身上(shàng)海。該照(zhào)相館由一群“80後海歸”共同創(chuàng)立,引進國際最先進的工業級全彩3D打印設備,運用最前沿(yán)的3D科技及獨創的後期製作工藝(yì),記錄與重現最重要的時光。在整個3D體驗過程(chéng)中,設計師會將顧客的全身外形掃描至電腦,再根據顧客的設(shè)想進行定製化設計,並通(tōng)過全彩3D打印及一係列精細的手工雕琢,最終呈現出擁有顧客獨特印記並(bìng)能表達(dá)自我與內心的作品。為了讓顧客與獨(dú)立(lì)設計師一起(qǐ)進行靈感(gǎn)創作,"EPOCH時光機"采用定製化理念,通過藝術和科技結合的方(fāng)式更純粹地展現顧客的想法,每天隻接受10位顧(gù)客預約。對EPOCH而言,顧客的體驗和心靈的碰(pèng)撞與作品本身一樣重要。3D打印技術(shù)脫離了傳統二維的空間束縛(fù),進入到三維空間,這是EPOCH能進行定製化設計的技術保證(zhèng)。在定製化設計過程中,前期精準的數據建模,後期耐心的精(jīng)雕(diāo)細琢是個性化產品優質的保證。而整個環節中起決定作(zuò)用的是顧客與設計師的全(quán)程、全麵的互動,正是這種互動,使消費者最直接最清(qīng)晰地表達出自己對(duì)產品的想法與要求,而設計者也在第一時間最清晰地理解了客戶的需求,使他能做出最有益於顧客的調整。

還有蘇州的華漫信息服(fú)務公司旗下的漫品印象就是專注於3D形象服務的品牌(pái)。華漫信息服務成立於2009年,是由來自中科院、清華、浙大等著(zhe)名高校(xiào)的一群博士組成的技術創(chuàng)業型公司。創始人彭(péng)博士是在國內最早開展人臉體征識別的研究者,華漫公司將人臉識別建(jiàn)模與3D技術結合在一起(qǐ),研製出具有領先的(de)DTC3D照相係統(tǒng)及係列產品。“漫(màn)品印象”為華漫旗下3D照相(xiàng)館(guǎn)品牌,秉承(chéng)為用科技與(yǔ)藝術的智慧(huì)創造生活樂趣理念服務消費(fèi)者,已(yǐ)成為國內3D照相行業的開拓者,並致力於成為(wéi)個性化3D形(xíng)象領先的(de)服務商。

由(yóu)此可見,未來中國3D打印的個性定製化這塊要做好兩個方麵的事情:第一,“硬件”技術要過關,無論是3D打印技術本身還是後期的雕琢技術;第二,“軟(ruǎn)件”服務要到位,這是(shì)重心,指的是互動。然而,無論(lùn)是硬件還是軟件,它們所(suǒ)指向的中心卻隻有一個——消費者的需求,隻(zhī)是個性化定(dìng)製能夠更大程度地滿足(zú)消費者需求,能黏住更多忠實的客戶。

由此可見,3D打印技術(shù)對中(zhōng)國是一種立體式的滲透,它並(bìng)不局限於哪一個行業(yè),這讓人想(xiǎng)起了第(dì)一次工業革命時蒸汽機的廣泛運用,也讓人想起了第二次(cì)工業革命時(shí)電力的廣泛運用一樣。3D打印是否會成為第三次工業(yè)革命的標誌,我們還要拭目以待,然而(ér)不可否認的是,它對中國乃至世界各(gè)行(háng)各業已經造成不可(kě)小覷的影響。

從技術到產業的關鍵一步

據麥肯錫研究報告表(biǎo)明,到2025年,3D打印產生的經濟影(yǐng)響(xiǎng)將達2300億美元。在我國,3D打印已列入國家科技計劃,目前主要應用在航空、汽車,醫療等行業。未來幾年內,航天軍工、民(mín)用消(xiāo)費、模具(jù)設(shè)計三駕馬車將驅動(dòng)我國3D打印(yìn)需求(qiú)跨越式增長,3D打印即將拉開(kāi)與發達國家競爭的(de)序幕。

全球經濟形勢不斷回暖,全球3D打印市場多年的積累並持續(xù)不斷地向亞太地區滲透,以及中(zhōng)國市場對3D打印技術的內(nèi)在需求和政策、資金的(de)支持,我們完全有(yǒu)理(lǐ)由相信:中國3D打印市場的春天即(jí)將(jiāng)到來,關鍵要看(kàn)中國企業(yè)是否能把握住機會,是否有勇氣和魄力摘下(xià)這(zhè)個市(shì)場的皇冠。

所以,3D打印(yìn)在中(zhōng)國的夢想與現實的距離並不太遙遠,但是,也麵臨許多重(chóng)要的挑戰,關鍵的關鍵就是產業化和(hé)市場化,比如3D打印技術有待進(jìn)一步改進、“打印原料”價格偏高、缺乏強大(dà)金融支持等。

從技術上來說,3D打(dǎ)印技術能否在精度上,達到傳統機械加工零件(jiàn)需達到的微米級別,同(tóng)時還要(yào)以同樣高的效率生產出來,這(zhè)都是技(jì)術難題。而“批(pī)量(liàng)化”生產對3D打印技術來說,正是(shì)它的“軟肋”,與傳統的工業技術相比,在規模(mó)化生產上,它完全不占優勢。

從原材料上來看,低端3D打印機市(shì)場上,人們普(pǔ)遍采用的是單色熱塑性擠出技術,這種方法是通過打(dǎ)印頭將少量高溫加熱的ABS塑料絲擠(jǐ)出,進而塑造成立體模型。但這種方法存在很多弊端,其中最大的一個問題就是原(yuán)材料成本太高,ABS塑料的價格目前仍在34美元~45美元/公斤上下浮動(dòng)。而高端(duān)3D打印機市場上,高精度(dù)、高強度、能夠長期應用、耐疲勞的“打印原(yuán)料(liào)”以及工藝標準都存在巨大問題和挑戰。

從資金鏈上來說,3D打印(yìn)產業的發展不僅取決於技(jì)術、原料,還取決於金融支持,目(mù)前急(jí)需整(zhěng)合資源、資金(jīn)鏈條。這就需要國內良好的政策導向、金融支持和規模投資。資金一旦跟得上3D打印產業發展的腳步(bù),那(nà)麽(me),技術與原料上存在的壓(yā)力將會得到有效的緩解(jiě),實現3D打印產業的良(liáng)性發展。

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