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“突飞猛进”般的3D打印的未来行业趋势如何? [复制链接]

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发表于 2015-6-12 15:00:19 |显示全部楼层
  作为第三次科技革命最受瞩目的技术之一,3D打印在全球范围内的发展速度用"突飞猛进"来形容毫不为过。但需要注意的是,从经济性和技术角度看,其定位是对现有制造工艺的补充和完善,而不是对传统制造业的颠覆。对于3D打印发展现状和未来行业发展趋势,且看创客联盟整理和分析的资料。

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  目前,中国的3D打印已在航空航天、汽车、生物医疗、文化创意等领域得到了初步应用,但离实现大规模产业化、工程化应用还有一定距离。


  随着首个3D打印国家政策的出台,3D打印在工业领域的机遇和挑战又一次引发了业内的关注。据悉,卫星每减重一公斤,即可减少10万美元的发射成本。通过运用点对网的3D打印零件,卫星的减重比已达到30%,远超过去减重13%的期望。


  华中科技大学史玉升教授带领的团队向记者展示了一台其研发的大型工业级3D打印机。这台外观看起来像大柜子一样的3D打印机,内里分布着等同于一个制造车间的精密仪器,将物件的三维数据输入电脑并按下"打印"键后,这台"制造车间"就能在数小时内打印出工业级的零件。


  与此同时,3D打印在复杂结构的造型方面还具有独特优势。"过去设计师在设计零件时,要考虑工艺性,否则到车间制造时会做不出来。但现在基本只要想象比较合理的,就可以3D打印出来。"上海航天技术研究院高级工程师王联凤表示,能做一些传统工艺难以做到的"奇形怪状"的结构。

  东方航空技术有限公司日前发布消息称,其3D打印制造的飞机舱门手柄盖板、飞机座位指示牌等客舱部件,已成功配装到全新波音B777-300ER型客机上并执行正常航班飞行。一个小小的指示牌,等待周期从180天减至一个晚上,采购成本也从1000美元降至30元人民币。


  其实,大家能看到的3D打印应用只是冰山一角,某些军工领域早已成熟运用。而且诸如航空航天等高精尖领域对成本不敏感,零件多为单次小批量生产,恰恰与3D打印的特性相符。


  《国家增材制造产业发展推进计划(2015~2016年)》已经明确将增材制造作为航空航天制造等高端装备制造及修复的重要技术手段。结合重大工程需求,在航空航天等涉及国防安全及市场潜力大、应用范围广的关键领域和重要产业链环节实现率先突破,也是国家发展增材制造的基本原则之一。


  3D打印属于增材领域,所以材料发展是3D打印的物质基础,材料发展决定了3D打印的应用范围。而目前,3D打印的材料种类少很难满足需求,现在增材制造的材料仅100多种,而传统减材制造、等材制造的材料有数万种。这就导致了3D打印与工业应用的结合面太窄。出现了'叫好不叫座'的局面。


  其次,材料的性能还不够稳定,且材料的通用性比较差、成本高企,都制约着3D打印在工业领域应用的进一步发展。


  材料成本为何居高不下?业内人士指出,业内对3D打印材料的投入还不够,材料市场尚未形成充分竞争。剑桥大学工程学院制造研究所教授Bil O'Neil表示,不少3D打印巨头又做设备又做材料,材料与设备捆绑式销售,相对封闭的系统导致成本难以降下来。



  "我们现在的感受是,便宜的材料干不了事,能干事的价格又高。"一位从事3D打印的企业负责人对记者坦言。

  未来,3D打印能否"包打天下"?从事3D打印研发多年的清华大学教授颜永年并不这么认为,这位被称作中国3D打印第一人的老人对记者表示,3D打印不是替代传统的技术,而是补充传统制造技术的不足,其发展方向应该是和传统技术相结合。


  其实,突破材料限制的关键手段之一,就是与传统行业充分结合,并且应该用大型项目来推动3D打印工业领域的重大应用。颜永年团队多年实践证明,3D打印与传统铸造技术的结合,能补足3D打印韧性不足、易断裂的缺陷。"尤其在重型、大型装备制造方面,3D打印能推动大项目更有效率的进行。"颜永年解释,他们目前正在努力将3D打印应用在核电主设备制造中。如果用传统路径,对钢锭的材料利用率只有20%;而如果用重型3D打印+传统锻造的方式,其制造周期可以缩至过去的1/3,材料利用率将提升至80%。


  在王联凤看来,今天的3D打印就像上世纪90年代的互联网,前端技术、硬件已经积累到一定程度,一旦发展起来,后端的应用规模与产值将会爆发出难以想象的巨大能量。


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