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3D新聞

工信部:3D打印實現(xiàn)大規(guī)模制造有點懸

星之球科技 來源:中國電子報2013-07-01 我要評論(0 )   

增材制造技術(shù)(俗稱3D打印)并非新鮮的技術(shù),在上世紀80年代就得到了發(fā)展和推廣,而在近兩三年卻受到了包括美國、中國等國家的高度重視。為什么時隔30年之后3D打印突然變...

       增材制造技術(shù)(俗稱3D打印)并非新鮮的技術(shù),在上世紀80年代就得到了發(fā)展和推廣,而在近兩三年卻受到了包括美國、中國等國家的高度重視。為什么時隔30年之后3D打印突然變得火熱?它能解決什么問題?有沒有產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)?

  6月26日,工業(yè)和信息化部部長苗圩在“新工業(yè)革命與增材制造國際研討會”上談到,今天3D打印已經(jīng)形成比較完整的技術(shù)體系,應用范圍不斷拓展,產(chǎn)業(yè)鏈初步形成,市場規(guī)??焖僭鲩L??萍疾坎块L萬鋼認為,由于3D打印在復雜化結(jié)構(gòu)零部件加工、個性化定制等方面具有獨特技術(shù)優(yōu)勢,其在航空航天、汽車、電子等領(lǐng)域?qū)⒕哂邢喈攺V闊的應用前景。

  信息技術(shù)驅(qū)動3D打印

  在二三十年前,3D打印技術(shù)就已經(jīng)能用樹脂或膠等材料制作產(chǎn)品。近幾年,由于3D打印可處理的材料范圍擴大到了金屬材料,而且成功地將幾十年前就有的工藝技術(shù)重新組合利用,例如結(jié)合信息技術(shù),使用激光和電子束進行表面工程和增材制造。此外,由于激光和電子槍等關(guān)鍵元器件品質(zhì)不斷提高等原因,使得3D打印技術(shù)更加成熟。而美國總統(tǒng)奧巴馬振興美國制造的新舉動——成立3D打印創(chuàng)新研究院,則推動3D打印立馬在全球“火”了起來。

  北京航空制造工程研究所總工程師李志強告訴《中國電子報》記者,3D打印技術(shù)具備諸多優(yōu)點:第一是直接,從材料最簡單原始的形態(tài)到直接成形,跨越了傳統(tǒng)工藝的鍛造、焊接、粗加工等環(huán)節(jié);第二是快速,減少了物流環(huán)節(jié),制造周期縮短;第三是綠色,少了中間環(huán)節(jié)之后,基礎(chǔ)零件不用再被反復冷卻,降低了能耗;第四是柔性,可以發(fā)揮想象力設計出任意的文件;第五是賦予了傳統(tǒng)制造業(yè)變革的可能性,影響傳統(tǒng)的流水線和大工廠生產(chǎn)模式,形成網(wǎng)絡化生產(chǎn)。

  李志強認為,3D打印之所以突破瓶頸得以快速發(fā)展,主要驅(qū)動力是信息技術(shù),而不是工藝技術(shù),數(shù)據(jù)處理能力的急速提升是很重要的因素。Materilise公司執(zhí)行副總裁巴特先生舉了一個例子,打印一個20厘米長的鉛筆盒,可能會需要2G到3G的數(shù)據(jù),這就需要在打印的同時,在極短的時間內(nèi)通過多重軟件工序,處理掉這么龐大的數(shù)據(jù)。

  中國工程院院士盧秉恒向記者透露了3D打印技術(shù)發(fā)展的路線圖:從3D打印發(fā)展到4D打印,再發(fā)展到5D打印。4D打印是通過智能材料打印成一個結(jié)構(gòu),在溫度、環(huán)境發(fā)生變化以后,這種材料可以發(fā)生變形,變成在工作狀態(tài)下需要的結(jié)構(gòu)。5D打印是指細胞打印,活體器官以“打印”的方式,通過生長因子,由干細胞繁殖變成母體。

  但是眼下,3D打印發(fā)展到今天,本身還存在不少發(fā)展瓶頸。

李志強表示,首先是沒辦法保證零件是合格的。高端的零件沒有打印標準,需要大量數(shù)據(jù)的積累、檢測,快速形成過程中產(chǎn)生的一些微小的缺陷找不出來。其次是無法保證連續(xù)熔化形成的組織的強度是穩(wěn)定和足夠的?,F(xiàn)在3D打印出來的絕大多數(shù)組織還需要精加工、再加固,不是最終成型產(chǎn)品。最后是成本,現(xiàn)在基礎(chǔ)零件增材制造的成本較高,不過這個需要看具體的應用領(lǐng)域。例如制造飛機部件,3D打印更加經(jīng)濟,而對于多數(shù)普通產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn),傳統(tǒng)制造方法仍然優(yōu)勢更多。

  中國市場增長最快

  記者在同時舉行的3D打印展會上看到,來自3D打印上下游相關(guān)的研發(fā)企業(yè)、軟件設計企業(yè)、制粉企業(yè)、設備提供商、服務商等展示了各自的產(chǎn)品和服務案例,既有側(cè)重于使用樹脂、塑料等材料的3D打印企業(yè),也有金屬3D打印企業(yè),既有偏重工藝品、金屬零部件應用的3D打印企業(yè),也有偏重打印牙齒、接骨板等醫(yī)療應用的3D打印企業(yè),從純樹脂材料到樹脂與金屬材料結(jié)合,再到純金屬材料的打印產(chǎn)品,均有所展現(xiàn)。

  北京太爾時代科技有限公司總裁郭戈告訴記者,工業(yè)領(lǐng)域一直是3D打印技術(shù)最早最重要的應用領(lǐng)域,從產(chǎn)品的外形設計到復雜的基礎(chǔ)零件的直接制造,很多地方都已經(jīng)用到了3D打印技術(shù)。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展,各個民用領(lǐng)域也開始使用這個技術(shù),比如醫(yī)療領(lǐng)域,可以用3D打印技術(shù)制造患者的組織器官模型,幫助醫(yī)生做手術(shù)規(guī)范;比如時尚領(lǐng)域,越來越多的設計師開始使用3D打印技術(shù)制造與眾不同的時尚產(chǎn)品,像比基尼、高跟鞋,甚至是整套的服裝。

  3D打印的產(chǎn)業(yè)化最早出現(xiàn)在工業(yè)設計、牙科和醫(yī)療、航空航天、汽車等領(lǐng)域。世界知名的3D打印公司,多數(shù)都有打印牙齒、骨骼或是輔助臨床醫(yī)療等類型的制造業(yè)務,例如美國的Stratasys公司,比利時的Materilise公司等。

  3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域起到了不可估量的作用,可以更好地實現(xiàn)個體化、精準化、微創(chuàng)化和遠程化的治療。上海交通大學數(shù)字醫(yī)學教育部工程研究中心的王成燾教授給記者舉了個例子:曾經(jīng)有1個女患者左腿嚴重畸形,運用常規(guī)的醫(yī)療手段無法為她實施矯正手術(shù)。醫(yī)院方面根據(jù)實際情況使用了3D圖像和打印技術(shù),打印出1∶1的腿部模型供醫(yī)生研究,從而制定手術(shù)方案。手術(shù)1個月后,該患者就能下地走路。這種特定醫(yī)療案例還有很多,“3D打印技術(shù)在醫(yī)學界給患者帶來了更大的收益。”他說。

  市場對于3D打印的未來似乎非??春?。據(jù)預測,到2025年,3D打印技術(shù)潛在的經(jīng)濟影響將達到2300億美元~2500億美元。中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院副院長楊拴昌表示,雖然2012年全球3D打印的產(chǎn)值只有22.04億美元,但是過去3年,3D打印的市場規(guī)模年均增速超過了25%,而且可能會迎來幾何級的爆發(fā)性增長。其中中國國內(nèi),大約產(chǎn)生了5億元人民幣的銷售收入。中國市場是外企非??春玫氖袌?。Stratasys公司亞太與日本地區(qū)總經(jīng)理Jonathan Jaglom向記者透露,中國將是3D打印很重要的市場,而且這個想法在不斷被證實是正確的。Stratasys公司在全球73個國家都有3D打印產(chǎn)品的銷售,而中國市場是這73個國家市場里面增長最快的一個。

  尚不能大規(guī)模生產(chǎn)

  不過,和市場對3D打印火熱的關(guān)注相比,不得不說的是目前的3D打印還在幼稚期。萬鋼認為,3D打印還處于初始發(fā)展期,涉及到的軟件、服務等若干關(guān)鍵技術(shù)還有待攻克。

  對于3D打印,爭議比較多的是它是否會引起生產(chǎn)模式的變化。比如一件復雜產(chǎn)品的設計變成了數(shù)據(jù)模型,工藝由打印機完成,普通大眾不用學習傳統(tǒng)的復雜制造工藝,只需要操作電腦就可以生產(chǎn)出產(chǎn)品,這樣大工廠的流水線生產(chǎn)模式可能又能回歸到原始的家庭作坊。對此,巴特指出,3D打印可以生產(chǎn)的產(chǎn)品實際上還是受限制的,達不到大規(guī)模生產(chǎn)的地步,后者仍需要通過傳統(tǒng)的集中生產(chǎn)來進行。但是,對一些使用比較少的部件,3D打印應該是一個比較好的方式。

  3D打印所起到的作用更多的是個性化生產(chǎn),而不是大規(guī)模制造。“千萬不要有3D打印的出現(xiàn),就有否定傳統(tǒng)的制造工藝的想法。對于大規(guī)模制造而言,鑄造鍛造都不可替代,成本上競爭不過,質(zhì)量上、穩(wěn)定性上更不用說,所以在現(xiàn)階段,3D打印是在某些特定情況下使用。”李志強坦言。

  李志強認為,發(fā)展3D打印技術(shù)需要注重全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)調(diào)發(fā)展,首先是材料的問題必須同步或是提前解決,其次是裝備,例如激光器、電子槍的性能還不是很高,設備也不夠智能化,對軌跡的控制、熔化的控制還不是那么準確,最后是國產(chǎn)的處理數(shù)據(jù)的軟件也存在或多或少的缺陷。

  當前,3D打印處于研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展并行階段。楊拴昌建議,推動3D打印快速發(fā)展,一是需要加強頂層設計和宏觀引導,制定技術(shù)路線圖,明確產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃;二是將之納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、國家科技重大專項,加快發(fā)展;三是凝聚行業(yè)力量推進政策和標準制定;四是加強地方引導,希望地方政府能夠明確發(fā)展重點,避免盲目發(fā)展和重復建設。

 

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