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全面解读:3D打印的现状与未来!

供稿:中国工控网 2016/6/14 9:16:48

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  • 关键词: 3D打印
  • 摘要:近日,麻省理工学院的研究人员与波士顿儿童医院的医生联合研发出一种利用3D打印技术打印心脏模型图的医学系统。该系统以核磁共振成像为蓝本,只需扫描心脏的8个横截面轮廓,通过设计好的算法,一小时内就能打印好心脏模型,不必再像以前一样花费近10个小时且多次扫描。3D打印技术目前已应用于多种领域,使得科技向前迈进一大步。英国《经济学人》杂志则认为3D打印技术将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”,不过,3D打印技术也有许多方面尚不成熟。

近日,麻省理工学院的研究人员与波士顿儿童医院的医生联合研发出一种利用3D打印技术打印心脏模型图的医学系统。该系统以核磁共振成像为蓝本,只需扫描心脏的8个横截面轮廓,通过设计好的算法,一小时内就能打印好心脏模型,不必再像以前一样花费近10个小时且多次扫描。3D打印技术目前已应用于多种领域,使得科技向前迈进一大步。英国《经济学人》杂志则认为3D打印技术将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”,不过,3D打印技术也有许多方面尚不成熟。

3D打印技术“能者多劳”,已在众多领域应用广泛

3D打印技术出现于20世纪90年代中期,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,通过电脑控制将其层层叠加。最终将计算机上的蓝图变成实物。3D打印技术与普通打印工作原理基本相同,只不过所用的打印材料是金属陶瓷、尼龙纤维、铁、钛合金、磨砂等。

3D打印材料应用的领域广泛,涉及航天航空、军事、医疗、服装等诸多领域。

1、航天领域

航天领域对零件的精准度和精密性有极高的要求,而零件加工难度大、特殊材料利用率低等问题一直长期困扰着这一行业,也成为航空航天事业发展的桎梏。3D打印技术的特性恰好能解决这些问题,故而被广泛地应用于航天航空领域。3D打印技术在这一领域主要有两大应用:迅速制造出复杂的零部件与迅速修复零部件。目前已有美国宇航局的3D打印火箭喷射器、俄罗斯技术集团的3D打印无人机等利用这一技术制造出的成品。中国航天科技集团公司也已联合上海航天技术研究院研制出了一款多激光3D打印机,它能够打印出形状不规则且极其微小复杂的部件。3D打印技术极大地提高了资源利用率,而且最大限度地节省了时间。

2、军事领域

在今年的9.3阅兵式中,很多战机的零部件都采用了3D打印技术。其实,3D打印与军方有着很大“渊源”:该技术正是出自军方的“快速成型”技术。早在上世纪90年代,军方就已提出技术研发构想,只是近几年才取得突破性进展。3D打印技术的优势在制造武器装备时,能够提高装备性能并降低成本、缩短时间,还可以很好地进行维修。这对军事领域来说是很重要的。

3、医疗领域

3D打印的特性使得其在医疗领域也有“用武之地”。日本筑波大学的3D打印肝脏模型、北京大学用3D技术打印脊椎植入十二岁男孩儿身体、纽约长老会医院

3D打印心脏救活了两周大的婴儿都是这项技术的功劳。此外,它还可以打印人身体上的各种器官,甚至可以复制子宫中的胎儿。

4、服装及其他领域

除了这些专业领域之外,3D打印对我们生活的更有品质也是有所帮助的。有时我们很难买到一件既合身又合心意的衣服,3D打印技术可以为我们解决这一困扰。经历了“单量单裁”与大规模生产的时代,今天的服装行业不只要求速度,更要求个性。而3D打印技术符合潮流,能够按照设计打印出成品,做到“图样进去,服装出来”,满足了个性化需求。并且能够快速成型,节省了时间与原料。

3D打印的服装以前只限于T台展示等场合,但近日,荷兰教育文化和科学部的部长JetBussemaker女士身穿3D打印的衣裙、鞋子还有手提包出现在9月的荷兰亲王日上。她表示“我之所以选择在这个时候穿着这套很有科技含量的服饰,就是为了向国民展示荷兰的高科技和创意产业获得的成果。”同理,在食品、家居等生活方面,3D打印技术的特性也使得其在这些领域发挥更大的优势。

3D打印技术发展过程中存在诸多问题

1、产业核心技术尚待革新

3D打印技术尚处于初级阶段,技术还不够成熟。在工作效率方面,3D打印零部件需要花费数小时,速度甚至低于传统制造业;在材料开发方面,3D打印耗材仅有石膏、光敏树脂、塑料、陶瓷等十几种材料,无法满足各领域对于材料多样性的要求;在技术方面,3D技术打印出的金属制品致密度、精度达不到要求,需要加工,一旦打印具有复杂曲面的零部件时,其支撑材料难以去除,就无法制造出符合要求的零部件。

尽管3D打印在生活中也有所应用,但由于其价格高、材料难以获得,所以尚未普及,故而技术的革新是使3D打印技术得到广泛应用的必要环节。

2、产业市场需求不够强大

富士康董事长郭台铭曾说:“如果3D打印真有用,我的‘郭’字倒过来写。”这种观点虽然偏激,但却不是毫无根据的,目前,3D打印市场需求极小,做3D打印的企业也呈现出难以维系之态。武汉滨湖机电是国内第一批涉及3D打印业务的公司,至今亏损依然大于盈利,其总经理周建国透露:“目前,大部分同行生存都很艰难。”被视作国内规模最大的3D打印公司的紫金立德董事长连宁也表示:“我们目前的现金流和资金结构仅能维持企业正常运转。但若要扩大规模、新增投资或回收前期投资成本,基本上不可能。”由此可见市场需求的疲软。

一个产业要想发展壮大,市场需求是必不可少的原动力。所以培育市场需求、扩大市场规模是发展3D打印行业的重要任务。

专业领域大有可为,也可能延伸至消费级市场

目前,3D打印概念被炒得热火朝天。但由于技术、材料、市场等诸多因素的限制,3D打印技术在未来一段时间内为专业领域服务的可能性会更大一些。要使这项新兴技术得到发展与普及,延伸至消费级市场,仅有热情远远不够,更不是大量的资本涌入可以解决的。除了技术的发展与革新之外,还需要商业模式的清晰。3D打印行业应根据自身的特点来决定自己的发展道路。做精做细才是这一产业的长远发展模式。

据前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国3D打印产业市场需求与投资潜力分析报告》显示, 2013年全球3D产业的增速达到81.49%,市场规模达40亿美元。我国3D打印技术起步虽晚但升温快,仍停留在科研阶段,尚未实现其他领域普及。

3D打印产业也许会带来下一次工业革命,但这需要各个领域各尽所长,共同努力。也许随着技术的成熟与时间的发展,3D打印技术会像当年的电脑一样,意想不到地大规模进入消费级市场,走入大众的生活。



来源:文/sunnylan(简书作者)


审核编辑(王静)
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