3D打印被譽為是“改變世界的制造新技術(shù)”,是“增材制造”的主要實現(xiàn)形式。區(qū)別于傳統(tǒng)的“去除型”制造,“增材制造”能簡化產(chǎn)品的制造程序,縮短產(chǎn)品的研制周期,提高效率并降低成本。依托于多個學科領(lǐng)域的尖端技術(shù),3D打印在消費電子、航空航天、車輛、家電、生物醫(yī)學等領(lǐng)域得到了一定應用,對改善制造業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和制造水平起到了巨大作用,在工程和教學研究等應用領(lǐng)域也占有著獨特地位。
2010年全球3D打印市場規(guī)模為13.25億美元,2011年大幅增長到17.14億美元,增幅高達29.36%。從1994年到2011年,全球3D打印機市場規(guī)模一直保持高速增長態(tài)勢,復合增長率達到了17.6%。隨著產(chǎn)業(yè)從萌芽期向成長期轉(zhuǎn)移,預計未來3D打印市場仍將保持穩(wěn)定高速增長,預示著廣大的市場空間。2011年全球3D打印設(shè)備保有量區(qū)域分布分析顯示,美國以37.2%的份額位居第一,其次是歐洲、日本、中國和韓國。同時,根據(jù)出貨量區(qū)域分布分析,美國所占份額高達64.5%,遠遠超過其他國家和地區(qū)。
與全球相比,中國3D打印市場由于缺少原創(chuàng)的核心技術(shù)和材料資源的支持,行業(yè)整體體量較小,企業(yè)分散、社會影響力有限。2011年中國3D設(shè)備保有量僅占全球總量的8.6%,可見這一技術(shù)在中國應用領(lǐng)域的推廣相對緩慢,與歐美等國家仍存在一定的差距。但隨著技術(shù)及設(shè)備開發(fā)的不斷進步,中國3D打印市場也呈現(xiàn)良好發(fā)展勢頭,逐步實現(xiàn)了商品化,技術(shù)設(shè)備在產(chǎn)品設(shè)計、快速模具制造、鑄造、醫(yī)學等領(lǐng)域的應用也日趨深入。
2011年全球個人3D打印設(shè)備銷售量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長,銷售量從5987臺猛增至23265臺,增幅接近300%,大幅超過商用3D打印設(shè)備增速。3D打印個體創(chuàng)意需求正在迅速膨脹,有望創(chuàng)建一個屬于個體創(chuàng)意制造者的新時代。雖和標準化的流水線制造相比,3D打印在短期內(nèi)不具備規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)濟性,但當這一技術(shù)將專業(yè)技術(shù)封閉的制造大門向普通個體打開時,它能激發(fā)出的個性化創(chuàng)意設(shè)計是無法想象的。在網(wǎng)絡(luò)交易平臺和“云制造”的輔助下,這些創(chuàng)意可轉(zhuǎn)化為可以盈利的產(chǎn)品,或?qū)⒁詭缀渭墧?shù)的速度增長。3D打印技術(shù)有望與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動并實現(xiàn)更具顛覆性的第三次工業(yè)革命。
3D打印將引領(lǐng)新工業(yè)革命
西方國家在3D技術(shù)研發(fā)上掌握著先機。這項技術(shù)也受到美國總統(tǒng)奧巴馬的稱贊,他稱其為復興美國制造業(yè)的機會。這當然是有可能的,但鑒于此項技術(shù)已經(jīng)流傳到中國這樣的國家,它能在多大程度上如奧巴馬所說復興美國制造業(yè),還是個未知數(shù)。因為,中國也有自己的計劃。
3D打印參照的是打印機技術(shù)原理,并分層加工,即將計算機設(shè)計出的物體分解成若干層平面數(shù)據(jù),然后把金屬、陶瓷等粉末材料按平面數(shù)據(jù)燒結(jié),形成一個平面形狀,再通過層層累積疊加,生成一個立體物體。
與傳統(tǒng)的材料加工技術(shù)不同,3D打印將多維制造變?yōu)楹唵蔚挠上轮辽系亩S疊加,從而大大降低了設(shè)計與制造的復雜度。同時,3D打印還可以制造利用傳統(tǒng)方式無法加工的奇異結(jié)構(gòu),尤其適合動力裝備、航空航天、汽車等高端產(chǎn)品上關(guān)鍵零部件的制造。
打印機會把一層層很薄的打印物質(zhì)(如塑料、碳或金屬)疊加起來,最后制造出一件實物。只要為打印機設(shè)定相應的打印程序,那么無論堅硬的還是柔軟的產(chǎn)品就都能制造出來,甚至可以制造出活動部件,而不只是一整塊堅硬的東西。
有專家認為,3D打印技術(shù)或許具有蒸汽機或電話那樣的劃時代意義,很可能預示著新的工業(yè)革命。3D打印技術(shù)可以直接在產(chǎn)生需求的地點進行生產(chǎn),因此具有環(huán)保潛力,而且能夠以更低廉的成本進行小規(guī)模生產(chǎn),不會因為制造大量產(chǎn)品而導致浪費。這種技術(shù)的用途不只是用來復制業(yè)已存在的物品而已。
據(jù)了解,3D打印技術(shù)已廣泛用于新機設(shè)計試制過程。全國政協(xié)委員、中航工業(yè)副總工程師、殲-15總設(shè)計師孫聰曾透露,于2012年10月至11月首飛成功的機型,廣泛使用了3D打印技術(shù)制造包括整個前起落架在內(nèi)的鈦合金主承力部分。3D打印技術(shù)經(jīng)過20余年的發(fā)展,在全球范圍內(nèi)已經(jīng)形成了一個規(guī)模達16.8億美元的新興產(chǎn)業(yè)。
3D打印技術(shù)要想替代傳統(tǒng)制造方式,還有很長的路要走。但在中國,就如同在美國、歐洲一樣,這項技術(shù)已經(jīng)在改變產(chǎn)品的研發(fā)和制造方式。隨著投入門檻的降低,3D打印必將孕育中國新一代制造業(yè)者群體。
3D打印技術(shù)將創(chuàng)造新一代智能制造業(yè)
作為新一代技術(shù)革命的領(lǐng)導者,3D打印概念屢次在A股市場“翻云覆雨”;近日,科技部公布了《國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)以及國家科技支撐計劃制造領(lǐng)域2014年度備選項目征集指南》,其中備受關(guān)注的3D打印產(chǎn)業(yè)首次入選。分析人士指出,有了國家資金的支持,3D打印由虛變實便初具條件,接下來國內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)將迎來快速發(fā)展期;而3D打印入選863計劃更是為行業(yè)發(fā)展提供了契機。
中國的大型3D打印機功能強大。利用3D打印技術(shù)制造飛機是屬于機械工程學上的高端,但這項技術(shù)在中國其實早就應用于其他領(lǐng)域,例如將熔化的塑料拉絲制成玩具、手機外殼和汽車配件等。
3D打印技術(shù)要想替代傳統(tǒng)制造方式,還有很長的路要走。但在中國,就如同在美國、歐洲一樣,這項技術(shù)已經(jīng)在改變產(chǎn)品的研發(fā)和制造方式。隨著投入門檻的降低,3D打印必將孕育中國新一代制造業(yè)者群體。
目前,廣東東莞已初步具備3D打印產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)要素。目前,華南理工大學、東莞理工學院、東莞電子科大電子信息工程研究院正積極籌備3D打印制造技術(shù)實驗室,廣東省工業(yè)設(shè)計中心、廣東電子工業(yè)研究院也在松山湖組建了模具與快速成型平臺。
今年年初