3D打印 理想丰满现实骨感

快讯
对大众来说,似乎3D打印是个距离我们比较遥远的话题,事实上这项技术已经开始融入我们的生活,譬如现在很多地方出现了3D打印照相馆,医学上已经开始用3D打印技术生产人体器官,还有一些制造业也开始尝试用3D打印技术生产产品,3D打印已经距离我们越来越近。
什么是3D打印?按照官方的解释,3D打印(3D printing)是快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术,3D打印通常采用数字技术材料打印机来实现。3D打印技术主要包括立体光刻造型技术、熔融沉积成型技术、选择性激光烧结等技术等,这些技术使得打印出的产品在精度及质量等方面有大幅的提升,可以说3D打印为产品成型提供了整体解决方案。
业界为3D打印总结出十大优势:即制造复杂物品不增加成本,产品多样化不增加成本,无须组装,零时间交付,设计空间无限,零技能制造,不占空间,便携制造,减少废弃副产品,材料无限组合,精确的实体复制。总结一下的话,这十大优势主要表现为节省成本,生产更便携,生产效率提高,生产难度降低等几个方面,这几点正好契合生产制造业。
当前3D打印技术之所以被关注,主要也是因为其对生产制造业的影响。打个比方,将3D打印看成制造业的一种机器,如果生产车间的机器人解决的是流水线劳动力成本的问题,那么3D打印解决的则是生产流程与生产状态的问题,3D打印可以省略中间的生产流水线,实现从粉末材料到成品的一步跨越,可以大大节省成本投入,并能提高生产速度。当前我国制造业正处于转型及升级的阶段,3D打印技术对于我国的制造业具有重要的意义。
国内3D打印行业的现状
国内3D打印行业已经有30余年发展历史,但是早期的发展都被称为学院派,因为大部分都是在理论阶段,近年随着国外在3D打印技术的突破以及在某些领域的应用,也让国内的学院派走向实践道路,同时国内很多商家看着这个领域,一定成程度上推动了国内3D打印行业的发展。
1、“小而散”向资源整合过渡
国内3D打印行业过去一直是各自独立发展格局,并且学院派与技术派各自孤立,技术保守与技术歧视非常严重。2012年10月,国内成立了中国3D打印技术产业联盟,这意味着小而散”的局面正在向资源整合及技术交流的阶段发展,这有利于国内3D打印技术的进一步研发与突破。
2013年5月29日-31日,北京举办了首届世界3D打印技术产业大会,联合美国、新加坡及部分欧洲国家成立了世界3D打印技术产业联盟,全球3D打印行业零散的资源在一定程度上得到了整合;2014年6月19日-22日,还将在青岛举办第二届世界3D打印技术产业大会。产业大会的举办利于国内3D打印技术与国外先进技术的接轨,以推动国内技术的发展,这样就会促进各行业3D打印设备的研发。
2、国内3D打印企业面临威胁
互联网以及各种新技术的冲击,当前国内制造业正处于转型升级的阶段,除了新兴的机器人技术之外,3D打印技术同样是制造业追逐的热点,相比较来说,机器人是对流水线生产环节中劳动力的升级,3D打印则彻底改变了制造模式,是对制造业的一种颠覆。
国外的制造业有工业化基础,各种技术容易得到推广且能够快速应用,但是国内制造业要想转型是个难题,要攻克这个难题需要相对复杂的解决方案,同时中国是个制造大国,千万传统制造业企业亟待升级,商业嗅觉灵敏的国外3D打印企业自然看到了中国这个巨大的市场,想方设法进入国内市场。
按照3D打印技术产业联盟首席执行官罗军的说法,欧洲的几家大型3D打印企业已经完成了在欧洲的布局,并且已经通过代理商完成了在国内各主要城市的战略布局。等到3D打印的国内的应用市场启动起来,国内的3D打印企业就会被其甩在后面,第一轮的市场肯定会是国外企业的天下。
3、3D打印技术应用集中于五大领域
3D打印技术已经出现了多年,但是真正的应用领域却不多,当然这与技术的成熟性、成本高有一定的关系,但是3D打印设备生产的产品具有生产周期短、成本低等优势,目前很多对产品要求高的行业已经开始应用3D打印技术,目前国内主要应用于高端制造、教育、建筑设计、医疗航空航天、文化创意等领域。
当然,其他行业也正在积极尝试3D打印技术的可行性,与人们生活相关的是有些衣装实现了3D打印;另外一些地方也出现了3D打印相馆,打印立体人物造型非常方便,价格自然也是不菲,因为大部分设备与材料都需要国外进口;国内一些医院已经开始使用3D打印技术制造钛合金等资料的人体器官构造,其实如果材料技术成熟,完全可以制造仿人体的器官,虽然是轻质金属器官,仍然能够为老百姓造福,比以往的假肢假器官要方便的多;除此之外,汽车制造企业已经开始利用3D打印技术生产汽车零部件了。
另外,教育行业用户利用3D打印技术将虚拟的物体转变为真实物体,用于教学;设计师和艺术家的作品制作阶段也由传统的外包制作方式转为3DDIY打印方式;在航空领域,中国已成为全球第二个能够在该领域利用3D打印技术制造飞机零件的国家。
4、3D打印概念股受追捧
随着3D打印技术的应用落实,市场也在逐年增大,业内对3D打印概念股的热情开始上升。据统计,目前两市的3D打印概念板块上市公司已经达28家。这里根据产业链列举其中的几家:上游的典型上市公司是银邦股份,主要从事高密度、高精度粉末冶金零件、粉末材料、医疗器械零部件、各类新材料与复杂部件的研发及生产;中游的典型公司如金运激光,金运激光拟以3000万元投资设立全资子公司,并实施“3D打印云工厂计划”;产业链下游的典型公司是中航重机,参与组建的中航激光公司,对激光快速成形技术实施工程产业化的推进,具有重要意义。
国内3D打印行业规模与国外的区别
目前而言,国内专家的看法是3D打印技术与国外差别不是很大,但是在3D打印行业的进度上已经有了很大的区别,主要表现在产业规模与应用上。欧美等国家的3D打印从技术上比国内要成熟,在工艺技术、研发投入、人才基础、产业形态、材料等领域都比国内要强。
在规模上,2013年全球3D打印市场规模大概接近40亿美金,美国大概15亿美金,欧洲大概10亿美金,国内大概3亿美金。从2012年到2013年,规模大概增长了一辈,按照这个增长速度,从投入、推广及应用方面国外会大大超过国内。
3D打印需要解决的难题
3D打印需要考虑3个问题:一是设备的问题,理论上3D打印机可以打印各种产品,只要打印空间够大,甚至连房屋住宅也可以打印,3D打印机设备朝着两个方向发展,一是高大上的产品级设备,这种设备用于生产大型物品,二是精密的产品级设备,主要用于精密器件等产品的生产。最主要的问题是每一种产品的生产都需要研发一套设备,这对技术的要求非常高,因此短期内得不到快速发展。
二是材料的问题。目前国内3D打印领域所使用的粉末材料都是从国外进口,不但价格高,也非常容易形成技术垄断,因此国内的材料分解技术水平仍旧需要提高,分解材料行业的发展可以直接推动3D打印技术的发展,应该列为行业发展重点。
三是软件的问题。软件的问题与设备问题是相同的,因为不同的3D打印设备的构造也是不同的,这就需要软件的重新开发,即便大部分功能类似,在设备的某些特定的功能的实现上还需要软件的支持,也就是说,目前尚不能实现3D打印软件的标准化
3D打印技术于对于工业化的意义
目前人们所探讨的3D打印机,在工业化方面主要偏向于的两点,一是在传统生产工艺不能解决的问题,譬如类似整体开模这样的技术,3D打印设备能够实现不用螺丝等固定拼接的零部件,这能大大的提高产品的耐用性,一般而言精密设备更需要这样的生产工艺。
二是整体加工的产品,采用打印技术加工产品,不再需要传统的生产线,生产流程简单的缩短为软件建模与设备打印,没有生产线的生产车间可以降低人力等生产成本,这对制造业的转型有很重要的意义。
3D打印遭受质疑
任何一种新技术的产生总是会伴随这反面的声音,就如上个世纪生物领域克隆技术兴起的时候,整个社会都在谴责克隆技术,如果实现人体克隆,那么对整个社会的人权及安全都是一种挑战。但是,社会的发展仍旧不能阻止这种先进技术的发展,克隆技术仍旧应用于医学等领域,为广大伤患病者造福。
3D打印技术同样面临质疑,生物领域也在积极研究3D打印技术,同样如果如果打印出生物器官或者活体组织,是否有违道德?我们又改如何处理呢?再就是通过打印合成的食品能否像自然生长的食物一样食用,会不会有副作用?诸如此类问题还有很多,需要各领域正在从事3D打印技术研究的专家学者给出解答,这样才能保证3D打印技术的快速发展。
本文简单总结当前3D打印行业当前的发展情况,意在吸引制造业及更多领域的专业人士的关注,大家共同来下这盘棋,争取让中国3D打印技术及规模早日世界步入世界前列。
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