曾经被称为工业生产的下一场革命的3D打印 现在如何了?

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2017
10/16
17:59
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“钱”景可预期 但暂不明晰
如果你喜爱看电影,那么对《碟中谍4》这一个镜头肯定有印象:特工伊森用3D打印技术在短时间内制作了一个和真人相貌一样的面具!于是,略带科幻色彩的3D打印技术给了人们无限的遐想空间:要结婚啦?打印一座别墅做新居;想买新车?打印一台兰博基尼跑车;不小心淘宝过猛被剁手啦?打印一只手接上……海量温馨场景,未来生活似乎无限美好。不过,电影距离现实还有一段距离,虽然3D打印的概念提出了很多年,应用端却没有真正爆发。从技术层面说,它就是一种快速成型技术——以数字模型文件为基础,以塑料或粉末状金属等可粘合材料为原料,通过逐层打印的方式来构造物体。1986年,美国人Charles Hull发明了世界上第一台3D打印机,而他所成立的3D Systems公司也成为了美国3D打印产业的巨头。9年后,北京一家公司研发出了国内首台快速成型机。
随着市场宣传的增多,3D打印的概念也正被越来越多的人知道。现在,在京东、淘宝等电商平台上就能买到这类“桌面级别”的3D打印机,价格几千元到几万元不等。
但是,除了价格高,3D打印毕竟是技术活,其核心在于数据模型文件,而这些数据资料在网上目前非常有限,暂时还满足不了大部分人的个性化需求,同时,如果消费者希望自己动手设计,还要学习专门的设计软件。
另外,打印所需的材料也是价格偏高,以3D打印普遍使用的塑料为例,市场价一般在200元/kg。目前国内家用3D打印机普遍只能用一种颜色的塑料打印,还停留在“造型”阶段,“造色”技术尚未成熟。
美国独立调查机构Wohlers Associates公司的一项报告显示,价格低于5000美元的桌面级民用3D打印机市场,2008年至2011年4年间,平均每年环比增长高达346%。相较美国市场,中国民用3D打印市场的规模则是“九牛一毛”。
3D打印技术的确在很多领域都可以应用,但是什么才是合适的市场,目前业界却没有一个准确的方向。罗军对此深有感触:“四处都是市场,看得见,却摸不着。”毕竟,这项技术不同于被使用广泛应用于生产制造、商务办公领域的电脑,这注定了3D打印在国内民用市场的瓶颈与制造业应用的高度预期并不协调。
即使“桌面级别”的3D打印机现在被更多消费者关注,但国内的3D打印机数量很少,大多集中在工业设计师和电子产品爱好者手中。他们主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。甚至有汽车专家打印出了汽车零部件,然后根据塑料模型去订制市面上买不到的零部件。
据了解,在工业应用领域上3D打印技术多用在打印样本上,即快速呈现设计师的构思,而非直接用于生产。不同于传统工艺的“设计——模具——生产”流程,3D打印直接从设计到生产,这也决定了3D打印在制造样板时的高效率,毕竟打印一个塑料模型只需要3、4个小时!
不过,有业内人士表示,相比制造业发达的德国,中国3D打印的工业应用还处于萌芽阶段。
3D打印行业优势何在?
当然,也有人猜测,是不是3D打印已经过气,理由是:既然3D打印好用,苹果公司为什么不打印苹果手机,波音和空客为什么不打印飞机。对此,罗军指出,这是一种误读。
罗军说:“其实他们的理解是有问题的。过去我们设计最优化的东西往往做不出来,3D打印机的强项就是解决这些传统制造业的短板。比如说我们内部结构非常复杂的汽车冷却水道,里面是弯弯拐拐的很多水道,传统的模具是基本上开发不出来的,我们用3D打印机很简单,几天就把它直接打印出来了。”
3D打印行业的发展态势如何?
而对于3D打印行业的发展,国家也比较重视。正在建设的国家增材制造创新中心,就是我国第二个国家制造业创新中心。中科院计算技术研究所上海分所所长孔华威认为,一些贴近老百姓生活和健康的领域,有望成为中国3D打印未来发展的优势。
孔华威指出:“现在做得比较好的有几个东西,第一个就是医疗用的定制性非常强的产品,比如骨头;第二个就是牙齿、牙套;第三种就是现在也有很多的鞋厂准备用3D织布的方式直接用于生产。因为3D打印本身是一种制造工艺,所以说应该在中国有非常好的机会,这些机会需要制造产业本身有更多压力。”
当前,3D打印多是采用激光技术来实现,很多3D打印设备已经实现了0.1毫米以下精度,但材料依然是阻碍3D打印发展的瓶颈。在材料方面,家用低端打印以尼龙固体塑胶材料为主,工业样品打印多以树脂为主,部分高端产品采用金属材料。总体而言,在材料种类的供应上面,目前依然很有限。
目前3D打印的发展瓶颈除了材料,还体现在设备和应用上,而设备端的瓶颈又体现在打印尺寸、控制系统和算法上面。
在设备端,打印尺寸仍难突破,打印15cm产品规格的3D打印设备,已经占据不小的空间(一台饮水机那么大),而要打印更大尺寸商品,占用的空间则更大。此外,激光喷头、控制系统以及算法是一台3D打印机的核心所在,目前市场产品参差不齐,不同价格等级的设备在这三大关键点的选配也不同,技术上仍有提升的空间。
在设备售价方面,家用消费类或学校课教类3D打印机,一般在3000到10000元不等,产品打印尺寸在15cm以内,材料多选用尼龙塑胶;工业样品多采用树脂材料,对应3D打印机的售价在7到10万元,打印尺寸在15cm左右;金属3D打印机最为昂贵,售价百万元以上。虽然设备价格在逐年下降,但离真正普及仍有提升空间。
在应用端,3D打印除了在企业、学校普及使用外,也开始向个人经营的3D打印商铺也开始渗透。据介绍,一件用树脂材料打印出来的精度在0.1毫米的水杯,售价在70元左右。作为个性化定制商品,将来3D打印在消费级应用应该会是一个爆点。另外,在医疗应用上如骨架、支架之类的产品,完全可根据个体差异量身定制,而不是当前固定的尺寸和模板。
目前世界多个国家都对3D打印进行了密集的政策支持,近期出台的《中国制造2025》规划,也将3D打印列入未来重点突破的十大领域之一。可以预见,随着打印材料、设备以及应用端的逐渐成熟,3D打印由工业用拓展至民用会是必然的发展趋势,至于这个时间点在哪里,我们一起等待。
欢迎您关注OME微信公众号:OME智能3D打印。期待您的关注。
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