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3D打印的“前世”与“今生”
来源: 日期:2017-1-3 9:25:14 浏览次数:26

3D打印的“前世”与“今生”


你能想象汽车从打印机里打印出来吗?你能相信巧克力也可以打印吗?你能做到手机也可以直接打印?是不是感觉像科幻?像做梦?但是,3D打印机确实给人类带来了前所未有的震撼!


3D打印的“前世”与“今生”


如果当初西游的时候,八戒也带上这样一台3D打印机,他是否会摸着滚圆的肚皮说:“师父,以后吃穿不愁了,也不用大师兄出去化缘了。”


3D打印机真的如此神奇吗?3D打印机到底是何方神圣?3D打印的“前世”与“今生”又是如何的呢?


3D打印机,即快速成形技术的一种机器。


它有三个最基本的要素:第一,需要数字模型文件为基础,简称“印前建模”;第二,需要粉末状金属或塑料等可粘合材料,简称“打印原料”;第三,打印机通过逐层打印的方式来构造物体,简称“3D原理”。简单地说,就是把数据和原料放进3D打印机中,机器会按照程序把产品一层层造出来。由此可见,对于八戒来说,大师兄还是需要出去化缘的,因为缺乏足够的“打印原料”。而“印前建模”则可完全省去,因为八戒对食物的造型大概没有太高的要求。


3D打印源自100多年前美国研究的照相雕塑和地貌成形技术,上世纪80年代已有雏形,其学名为“快速成型”。到20世纪80年代后期3D打印技术发展成熟并被广泛应用。1995年,麻省理工创造了“三维打印”(3D打印)一词,当时的毕业生JimBredt和TimAnderson修改了喷墨打印机方案,变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案,而不是把墨水挤压在纸张上的方案。


2003年以来三维打印机的销售逐渐扩大。2013年5月22日,NASA已选中总部位于得克萨斯州的系统和材料研究公司,向其投资12.5万美元,研发能为宇航员制造“营养可口”食品的3D打印机。


越往后看,我们越觉得科幻、疯狂,但是3D打印机的确潜力无限,否则,不会上至企业政府下至贩夫走卒都对它兴致盎然。它的整个发展历程向我们表明,它是“19世纪的思想,20世纪的技术,21世纪的市场”。


3D打印技术发展到如今,席卷了欧美市场,并逐渐深入到亚太地区,尤其是中国。


2013年9月全球两大3D打印之一的Stratasys公司与素以办公用品闻名的台湾震旦集团展开战略合作,拓展中国3D打印市场;另一家德国设计导向集成(e-Manufacturing)科技公司EOS也在华建立总部及研发中心。两大打印巨头的投资和布局绝不是盲目和偶然的,他们发现了一个惊人的趋势:亚太地区的3D打印市场正经历从无到有的过程——由于3D打印诞生于美国,在美国发展20多年以后,第一波的尝鲜需求可能日益饱和,未来渗透率的提高主要依靠更高性打印设备和耗材对3D打印应用边界的拓展,以及与云制造相关的商业模式的再创新。但亚太地区市场规模正处于从无到有的扩张阶段,未来有望保持60%以上的高速增长。这两大3D巨头正是看到了中国地区巨大的财富和市场契机,于是,在中国3D市场萌芽阶段就迅速布局,以掘得第一桶金。中国企业若还不动手,只怕以后连“喝汤”的机会都没有了。在市场营销这场没有硝烟的战争中,抢占市场机会有着至关重要的作用。


根据WohlersAssociates的数据显示:2012年,全球3D打印产业的销售收入规模已达22.04亿美元,比去年增长28.6%,如果从1993年算起,年均复合增速为17.7%,最近两年同比增速升至25%。以这个速度发展,我们没有理由怀疑中国3D打印是否有市场,而只是不清楚这个市场未来将发展到多大规模。根据现有发展趋势和资料数据,我们可以肯定的是:3D打印必将在中国的市场上占据一个重要地位,它将是21世纪中国市场的“新宠”!


产业化呼唤3D打印


1、工业生产变革的需要


3D打印技术能带来工业生产的变革。


3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何已有模具,就能直接从计算机模型数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产效率并降低生产成本。


与传统打印技术相比,3D打印技术通过摒弃生产线而降低了成本并大幅减少了材料浪费;它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形,让人们可以更有效地设计出美观实用的物品;另外,在具有良好设计概念和设计过程的情况下,3D打印技术还可以简化生产制造过程,快速有效又廉价地生产出单个物品;在3D打印技术中,原材料能全部运用到生产所需要的产品上,它生产出的零件更加精细轻盈,与机器制造出的零件相比,打印出来的产品的重量要轻60%,并且同样坚固。


简而言之,3D打印技术能帮助工业生产缩短生产周期,节省生产材料,并能生产出“个性化”、无形状限制的产品或零件,还能保证产品的质量。3D打印技术是否能颠覆传统产业,现在还很难说,但它的确为工业生产带来了有力的变革,尤其是工业技术的变革。


众所周知,中国正处于工业转型升级的关键时期,3D打印技术的发展为中国带来了巨大机遇,产业运用3D打印技术可享受更快捷和高效的制造过程。正如震旦集团所称道的,在打样、开模阶段,平均可降低约50%的制造费用,缩短70%的加工周期,并能将复杂设计制造一体化。2013年10月17-19日在珠海航展馆举行的3D打印应用及数码图文快印展览会成功吸引多家中国3D打印的龙头企业参展,试问,如果3D打印在中国没有什么市场,为什么如此多的企业会蠢蠢欲动,欲分3D打印市场的一杯羹?


2、个性化生活消费的需要


3D打印技术的“个性化”定制能更好地满足人们的需求。


市场与销售,最终都要回归到消费者的需求。


上海首家3D照相馆"EPOCH时光机"于2013年5月5日现身上海。该照相馆由一群“80后海归”共同创立,引进国际最先进的工业级全彩3D打印设备,运用最前沿的3D科技及独创的后期制作工艺,记录与重现最重要的时光。在整个3D体验过程中,设计师会将顾客的全身外形扫描至电脑,再根据顾客的设想进行定制化设计,并通过全彩3D打印及一系列精细的手工雕琢,最终呈现出拥有顾客独特印记并能表达自我与内心的作品。为了让顾客与独立设计师一起进行灵感创作,"EPOCH时光机"采用定制化理念,通过艺术和科技结合的方式更纯粹地展现顾客的想法,每天只接受10位顾客预约。对EPOCH而言,顾客的体验和心灵的碰撞与作品本身一样重要。3D打印技术脱离了传统二维的空间束缚,进入到三维空间,这是EPOCH能进行定制化设计的技术保证。在定制化设计过程中,前期精准的数据建模,后期耐心的精雕细琢是个性化产品优质的保证。而整个环节中起决定作用的是顾客与设计师的全程、全面的互动,正是这种互动,使消费者最直接最清晰地表达出自己对产品的想法与要求,而设计者也在第一时间最清晰地理解了客户的需求,使他能做出最有益于顾客的调整。


还有苏州的华漫信息服务公司旗下的漫品印象就是专注于3D形象服务的品牌。华漫信息服务成立于2009年,是由来自中科院、清华、浙大等著名高校的一群博士组成的技术创业型公司。创始人彭博士是在国内最早开展人脸体征识别的研究者,华漫公司将人脸识别建模与3D技术结合在一起,研制出具有领先的DTC3D照相系统及系列产品。“漫品印象”为华漫旗下3D照相馆品牌,秉承为用科技与艺术的智慧创造生活乐趣理念服务消费者,已成为国内3D照相行业的开拓者,并致力于成为个性化3D形象领先的服务商。


由此可见,未来中国3D打印的个性定制化这块要做好两个方面的事情:第一,“硬件”技术要过关,无论是3D打印技术本身还是后期的雕琢技术;第二,“软件”服务要到位,这是重心,指的是互动。然而,无论是硬件还是软件,它们所指向的中心却只有一个——消费者的需求,只是个性化定制能够更大程度地满足消费者需求,能黏住更多忠实的客户。


由此可见,3D打印技术对中国是一种立体式的渗透,它并不局限于哪一个行业,这让人想起了第一次工业革命时蒸汽机的广泛运用,也让人想起了第二次工业革命时电力的广泛运用一样。3D打印是否会成为第三次工业革命的标志,我们还要拭目以待,然而不可否认的是,它对中国乃至世界各行各业已经造成不可小觑的影响。


从技术到产业的关键一步


据麦肯锡研究报告表明,到2025年,3D打印产生的经济影响将达2300亿美元。在我国,3D打印已列入国家科技计划,目前主要应用在航空、汽车,医疗等行业。未来几年内,航天军工、民用消费、模具设计三驾马车将驱动我国3D打印需求跨越式增长,3D打印即将拉开与发达国家竞争的序幕。


全球经济形势不断回暖,全球3D打印市场多年的积累并持续不断地向亚太地区渗透,以及中国市场对3D打印技术的内在需求和政策、资金的支持,我们完全有理由相信:中国3D打印市场的春天即将到来,关键要看中国企业是否能把握住机会,是否有勇气和魄力摘下这个市场的皇冠。


所以,3D打印在中国的梦想与现实的距离并不太遥远,但是,也面临许多重要的挑战,关键的关键就是产业化和市场化,比如3D打印技术有待进一步改进、“打印原料”价格偏高、缺乏强大金融支持等。


从技术上来说,3D打印技术能否在精度上,达到传统机械加工零件需达到的微米级别,同时还要以同样高的效率生产出来,这都是技术难题。而“批量化”生产对3D打印技术来说,正是它的“软肋”,与传统的工业技术相比,在规模化生产上,它完全不占优势。


从原材料上来看,低端3D打印机市场上,人们普遍采用的是单色热塑性挤出技术,这种方法是通过打印头将少量高温加热的ABS塑料丝挤出,进而塑造成立体模型。但这种方法存在很多弊端,其中最大的一个问题就是原材料成本太高,ABS塑料的价格目前仍在34美元~45美元/公斤上下浮动。而高端3D打印机市场上,高精度、高强度、能够长期应用、耐疲劳的“打印原料”以及工艺标准都存在巨大问题和挑战。


从资金链上来说,3D打印产业的发展不仅取决于技术、原料,还取决于金融支持,目前急需整合资源、资金链条。这就需要国内良好的政策导向、金融支持和规模投资。资金一旦跟得上3D打印产业发展的脚步,那么,技术与原料上存在的压力将会得到有效的缓解,实现3D打印产业的良性发展。


上海先予工业自动化设备有限公司是一家集非标制定、研发、生产、销售、工程服务为一体的工业装备制造企业。公司以自主核心技术和系统集成优势为依托,针对企业用户在生产过程控制中的各种复杂控制要求,采用DCS和PLC等控制系统为企业量身定制,技术先进、可靠性高、经济实用的电气和自动化控制,生产,输送,包装、清洗系统,提供完整的非标制定自动化生产解决方案,从而有效为企业降低劳动力成本、提高品质、提升效率。



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