3D打印:技術到產業的一步之遙?

點擊量:431 發布時(shí)間:2017-01-20 作者:狀(zhuàng)邁(上海)增材製造技術(shù)有(yǒu)限公司

    你能想象汽車(chē)從打印機裏(lǐ)打印出來嗎?你能相信巧克力(lì)也可以打印嗎?你能做到手(shǒu)機也可以直接(jiē)打印?是不是感覺像科幻?像做(zuò)夢?但是,3D打印機確實給人類帶來了(le)前所未有的震撼!

3D打印

3D打印的“前世”與“今生”

     如果當初西遊的時(shí)候,八戒也(yě)帶上(shàng)這樣一(yī)台(tái)3D打印機,他是否會摸(mō)著滾圓的肚皮說:“師父(fù),以後吃穿不愁了,也不用大(dà)師(shī)兄出去化緣了。”

3D打印機真的如此神奇嗎(ma)?3D打印機到底是何方神聖?3D打印的“前世”與“今生(shēng)”又是如何的呢?

3D打印機,即快速成形技術的一種機器。

     它有三個最基本的要素: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(zhuàng)金屬或塑料等可粘合材料,簡稱“打印(yìn)原料”;第三,打印機通過逐層打印的方(fāng)式來構造物體,簡稱“3D原理”。簡單地說,就是(shì)把數據和原料放進3D打印機中,機(jī)器會按照(zhào)程序把產品一(yī)層層造出來。由此可見,對於八戒來說,大師兄(xiōng)還是需要(yào)出去化緣的,因為(wéi)缺乏足夠(gòu)的“打印原料”。而“印前建模”則可完全省去,因(yīn)為八(bā)戒對食物的造型大概沒有太高的要求。

     3D打印源自100多年前美國研究的(de)照相雕(diāo)塑和地貌成形技術,上世紀80年代(dài)已有雛形,其學名為“快速成型”。到20世紀80年(nián)代後期3D打印技術(shù)發展成熟並被(bèi)廣泛應用。1995年,麻省理工創造了“三維打(dǎ)印”(3D打印)一詞,當時的畢業生Jim Bredt和Tim Anderson修改了噴墨(mò)打印(yìn)機方案,變為把約束溶劑擠壓到粉末床的解決方(fāng)案,而(ér)不是(shì)把墨水擠壓在紙張上的方案。

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

越往後看,我(wǒ)們越覺得科幻、瘋狂,但是3D打印機(jī)的確潛力無(wú)限,否則,不會上至企業政(zhèng)府(fǔ)下至販夫走卒都對(duì)它興致盎然。它的整個發展曆程向我們表明,它是“19世紀的思想,20世紀(jì)的技術,21世紀的市場”。

3D打(dǎ)印技術發展到(dào)如今,席卷了歐美市場,並逐漸深入到亞太地區,尤其是中國。

2013年9月(yuè)全(quán)球兩大3D打印之一的Stratasys公司(sī)與素以辦公用品聞名的台灣震旦集團展開戰略合作,拓展中(zhōng)國3D打印市場(chǎng);另一家德國設計導向集成(chéng)(e-Manufacturing)科(kē)技(jì)公司EOS也在華建(jiàn)立總部及研發(fā)中心(xīn)。兩大打印巨頭的投資和布局絕不是盲目(mù)和偶然的,他們發現了一個驚人的趨勢:亞太地區的3D打印市場正經曆(lì)從無(wú)到有(yǒu)的過程——由於3D打印誕(dàn)生於美國,在美國發展20多年以(yǐ)後,第一波的嚐鮮需求可能日益飽和,未來滲(shèn)透率的提高主(zhǔ)要依靠更高性打印設備和耗材對3D打印應用邊界的拓展,以及與(yǔ)雲製造相關(guān)的商業模式的再創新(xīn)。但亞太地區市(shì)場規模正處於從無到有的擴張階段,未來有望保持60%以上的高速增長。這兩大3D巨頭正是看到了中國地區巨大(dà)的(de)財富和市場(chǎng)契機,於是,在中國3D市場萌(méng)芽階段就迅速布(bù)局,以掘得第一桶金(jīn)。中國企業若還不動手,隻怕(pà)以後連“喝湯”的機會都(dōu)沒有了。在市場營銷這場沒有硝煙的戰爭中,搶占市場機會有著至關重要的作用。

根據WohlersAssociates的數據顯示:2012年,全球3D打印產業(yè)的(de)銷售收入規模(mó)已達(dá)22.04億(yì)美元,比去(qù)年增長28.6%,如果從1993年算起,年均(jun1)複合增(zēng)速為17.7%,最近兩(liǎng)年(nián)同比增速升至25%。以這個速度發(fā)展,我們沒有理(lǐ)由懷疑中國3D打印是否有市場,而隻(zhī)是不清楚(chǔ)這個(gè)市(shì)場未來將發展到多大規模(mó)。根據現有發展趨勢和資料數據(jù),我(wǒ)們可以肯定的是:3D打印必將在中國的市場上占據一(yī)個重要地位,它將是(shì)21世紀中國市場的“新寵”!

產業化呼喚3D打(dǎ)印

1、工業生產變革的(de)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(chū)的優(yōu)點是無需機械加工或任何已有(yǒu)模(mó)具,就能直接從計算機模(mó)型數據中生成任(rèn)何形狀的零件,從(cóng)而極大(dà)地縮(suō)短產品(pǐn)的研製周期,提高生產效率並降低生產成本。

與傳統打印技術相比,3D打印技術通過摒棄生(shēng)產線而降低了成本(běn)並大幅減少了材料浪費;它還可以製造出傳統生產技術無法製造出(chū)的外形,讓人們可以更(gèng)有效地設計出美觀實用的物品;另外,在具有良(liáng)好設計概念和設計過(guò)程的情況下,3D打印技術還可(kě)以簡(jiǎn)化生產製造過程,快速有效又廉價地生產出單個物品;在3D打印技(jì)術中,原(yuán)材料能全部運用到生產所(suǒ)需要(yào)的產品上(shàng),它生產出(chū)的零件更加精細輕(qīng)盈,與機器製造出的零件相比,打印出來(lái)的產品的重量要輕60%,並且同樣堅固。

簡而言之(zhī),3D打印技術能幫(bāng)助工業生產縮短(duǎn)生產周期,節省生產材料,並能生產出“個性化”、無形狀限製(zhì)的產品或零(líng)件,還能保證(zhèng)產品的質量。3D打印技術是否能(néng)顛覆傳統產(chǎn)業(yè),現在還很(hěn)難說,但它的確為(wéi)工業生產帶來了有力的變革,尤(yóu)其是工業技術(shù)的變(biàn)革(gé)。

眾所周知,中國正處(chù)於工業轉型升級的關鍵時期(qī),3D打(dǎ)印技術的發展為中國帶來了巨大機遇,產業運用3D打印(yìn)技術可享受更(gèng)快捷和高效的製造過程。正如(rú)震(zhèn)旦集團(tuán)所稱(chēng)道的(de),在打樣(yàng)、開模階段,平均可降(jiàng)低約50%的製造費用,縮短70%的加工周期,並能將複(fù)雜設計製造一體化。2013年10月17-19日在(zài)珠海航展館舉行(háng)的3D打印應用(yòng)及數碼圖文快印展覽會成功吸引多家中國3D打印的龍頭企業參展,試問(wèn),如果3D打(dǎ)印在中國沒有什麽市場,為什麽如此多的企業會蠢蠢(chǔn)欲動,欲分3D打印市場的一杯羹?

2、個性化生活(huó)消費的需要

3D打(dǎ)印技術的“個性化”定製能更好地(dì)滿足人們的需求。

市場與銷售,最終都要(yào)回歸到消費者的需(xū)求。

上海首家3D照相館"EPOCH時光機"於2013年(nián)5月5日現(xiàn)身上海。該照相館由一群“80後海歸”共同創立,引進國際最先進的工業級全彩3D打印設(shè)備,運用(yòng)最(zuì)前沿的3D科技及獨創的後期製作(zuò)工藝,記錄與重現最重要的時(shí)光。在整個3D體(tǐ)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(gù)客的設想進行定製化設計,並通過全彩3D打印及一係(xì)列精細的手(shǒu)工雕琢,最終呈現出擁有顧客獨特印記並(bìng)能表達自我與內心的作品。為了讓顧客與獨立設(shè)計師一起進(jìn)行靈(líng)感創作,"EPOCH時光(guāng)機"采用定製化理念,通過藝(yì)術和科(kē)技結合的方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撞與作品本身(shēn)一樣重要。3D打印技術脫離了傳統二維的空間束縛,進入到三維空(kōng)間,這是EPOCH能進行定製化設計的技術(shù)保證。在定製化設計(jì)過程中,前期精準的數據建模,後期耐心(xīn)的精雕細琢是個性化(huà)產品優質的保證。而整個(gè)環(huán)節(jiē)中起決定作用的是顧客與設計師(shī)的(de)全程、全麵的互(hù)動,正是這種互動,使消費者最直接最清晰地表達出自己對產品的(de)想法與要求(qiú),而(ér)設計者也在第(dì)一時間最清晰地理解了客戶的需求(qiú),使他能做出最有益於顧客的調整。

還有蘇州的華漫信息服務(wù)公司旗下的(de)漫品印象就是專注於3D形象服(fú)務的品牌。華漫信息服務(wù)成立於2009年,是由來(lái)自中科院、清華(huá)、浙大等著名(míng)高(gāo)校的一群博士組成的技(jì)術創業型公司。創始人彭博士是在國內最早開展人臉體征識別的研(yán)究者,華漫公司將人臉識別建模與(yǔ)3D技術結合在一起,研(yán)製出具有領先的DTC3D照相係(xì)統(tǒng)及係列產品。“漫品印象”為華漫旗下3D照相館品牌,秉承為(wéi)用(yòng)科技與藝術的智慧創(chuàng)造生活樂趣理念(niàn)服務消費者,已(yǐ)成為國內3D照相行業的開拓者,並致力於成為個性化(huà)3D形象領先的服務商。

由此可見,未(wèi)來中國3D打印的個性(xìng)定製化這塊要做好兩個方麵的事情:第一,“硬件”技術(shù)要過關(guān),無論是3D打(dǎ)印技術本身還是後期的雕琢技術;第二,“軟件(jiàn)”服務要到位,這是重心,指的是互動。然而,無論(lùn)是硬件還是軟(ruǎn)件,它們所指向的中心卻隻有一個——消費者的需求(qiú),隻是個性(xìng)化定製(zhì)能夠更大程度地滿足消費者需求,能黏住更多(duō)忠實的客戶。

由此可見,3D打印技術對中國是一種立體式的滲透,它並不局限於哪一個行業,這讓人(rén)想起了第一次工業革命時蒸汽機的廣泛運用,也讓人想起了第二次工業革命時電力(lì)的廣泛運用一樣。3D打印是否會成為第三次工業革命的標誌,我們還要拭目以待,然(rán)而不可否認的(de)是,它對中國乃至(zhì)世界各(gè)行各業已經造成不可小覷的影響。

從技術到產業的關鍵(jiàn)一步

據麥肯錫研(yán)究報告表明,到2025年,3D打印產生(shēng)的經濟影(yǐng)響將達2300億美元。在我國,3D打(dǎ)印已列入國家科技計(jì)劃,目前主要應用在航空、汽車,醫療等(děng)行業。未來幾年內,航天軍工、民(mín)用消費、模具設計三駕馬車將驅動我國3D打印需求跨越式增長,3D打印即將拉開與發達國家競爭的序幕。

全球經濟形(xíng)勢不斷回暖,全球3D打印市場多年的積累並持續不斷地向亞太地(dì)區滲透,以及中國(guó)市場對3D打印技術的內在需(xū)求和政(zhèng)策、資金的支持,我們完全(quán)有理由相信:中國3D打印市場的春天即將到來,關鍵要看(kàn)中國企業(yè)是(shì)否能(néng)把握住機會,是否有勇氣和魄力(lì)摘下這個(gè)市(shì)場的皇(huáng)冠。

所以,3D打印在中國的夢想與現實的距離(lí)並不太遙遠,但是,也麵臨許多重要的挑戰,關鍵的(de)關鍵就是產業化和(hé)市場化,比(bǐ)如3D打印技術有待進一步改進、“打(dǎ)印(yìn)原料”價格偏高、缺乏強大金融支持等。

從技術上來(lái)說(shuō),3D打印技術能否在精度上,達到傳統機械加工零件需達到的微米級別,同時還要以同樣高的效率生產出來,這都是技術難題(tí)。而“批量化”生產對3D打印技術來說,正(zhèng)是它的“軟肋”,與傳統的工業技(jì)術相比,在規模化生產上,它完全不占優勢。

從原材料上來看,低端3D打印機市場上,人們普(pǔ)遍(biàn)采用的是單色熱塑性擠出技術,這種方法是通過打印(yìn)頭將少量高溫加熱的ABS塑料絲擠出,進而塑造成立體模型。但這種方法存在很多弊端,其中最(zuì)大的一(yī)個問題就是原材料成本太高,ABS塑料的(de)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、高強度、能夠長期應用、耐疲勞的“打印原料”以及工(gōng)藝標(biāo)準都存在(zài)巨大(dà)問題和挑戰。

從(cóng)資金鏈上來(lái)說,3D打印產業的發展不(bú)僅取決於技術、原(yuán)料,還取決(jué)於金融支持,目前急需整合資源、資金鏈條。這就需要國內良好的(de)政策導向(xiàng)、金融支持和規模投(tóu)資。資金一旦跟得(dé)上3D打印產業發展的腳(jiǎo)步,那麽,技術與原料上存在(zài)的壓力將會得到有效的緩解,實現3D打印產業的良性發展。

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