3D打印技術(shù),又叫快速成型技術(shù)。原理是將一項(xiàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為3D數(shù)據(jù),然后將這些數(shù)據(jù)錄入3D打印機(jī),使用合適的添加劑進(jìn)行逐層打印,然后疊加到一起成為實(shí)物。由于能將設(shè)計(jì)直接轉(zhuǎn)化為實(shí)物,因此給人們的生活帶來諸多便利。
也因此,有人說3D打印機(jī)的神奇之處在于,它即將完全改變?nèi)藗儗鹘y(tǒng)制造的印象-原來制造業(yè)也可以告別車床、鉆頭、沖壓機(jī)、制模機(jī)等傳統(tǒng)工具。所以我們說,3D打印機(jī)將真正帶來以數(shù)字化為核心的第三次工業(yè)革命浪潮。
被視為顛覆傳統(tǒng)制造的技術(shù)革命
3D打印技術(shù)一直被人褒獎(jiǎng)為無所不能,有人譽(yù)為是繼蒸汽機(jī)、電腦、互聯(lián)網(wǎng)后又一項(xiàng)偉大的發(fā)明。更有甚者,有未來學(xué)家預(yù)言,3D打印技術(shù)將對人類生活、學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
3D打印還給設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的改變。“那些比較復(fù)雜的設(shè)計(jì),與人感覺相關(guān)的設(shè)計(jì),在3D打印機(jī)這里能夠較好地制作出來!庇3D打印能夠把那些需要設(shè)計(jì)得很微觀的模具或者鼠標(biāo)等形象地打印出來。不僅如此,“原來從設(shè)計(jì)到樣品制作出來需要兩三個(gè)月之久,但利用3D打印機(jī),只需要兩三天就可以了,這將給未來的設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)將帶來很大的變化。”
也有實(shí)踐證明,通過3D打印機(jī)設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品也“神奇般”地得到了應(yīng)用。2011年8月,英國南安普敦大學(xué)設(shè)計(jì)并試飛了世界上第一架“打印飛機(jī)”,飛行時(shí)速達(dá)100公里,其材質(zhì)質(zhì)地緊密程度超乎想象。同年9月,世界上第一輛“打印汽車”在加拿大亮相,單缸發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)功率8馬力,最高時(shí)速可達(dá)112公里。2012年7月,美國宇航局稱在研究“未來3D打印宇宙飛船”,此外還正在測試一種太空3D打印機(jī),供宇航員在太空打印所需物品。更有甚者,最新的第四代3D打印機(jī)除了能打印汽車和房子,還能打印珠寶、牙齒和血管,它對于人類的影響力已經(jīng)越來越大。
未來的生產(chǎn)將不再是大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的天下,只要手上有相關(guān)的模板、3D打印機(jī)以及配套的打印耗材,哪怕在家里也能夠自行完成整個(gè)打印流程,“生產(chǎn)”出自己想要的物品。但這也給傳統(tǒng)制造業(yè)敲響了警鐘:首先,數(shù)字化制造技術(shù)將大大減少直接從事生產(chǎn)的操作工人,勞動(dòng)力所占生產(chǎn)成本比例隨之下降。此外,數(shù)字化制造的個(gè)性化、快捷性和低成本能夠更快地適應(yīng)本地市場需求的變化,包括滿足小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。
如果未來中國制造業(yè)不能在以3D打印技術(shù)為代表的數(shù)字化制造技術(shù)上奪得一席之位,那么中國制造曾經(jīng)擁有的優(yōu)勢,都變得不再吸引,國內(nèi)制造業(yè)也可能會(huì)面臨重大打擊。
專家表示,發(fā)展3D打印技術(shù)要避免幾年前發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)那樣,沒有核心技術(shù)和國內(nèi)市場需求卻大規(guī)模擴(kuò)大產(chǎn)能。要想在3D打印領(lǐng)域突圍,擺脫低端制造的現(xiàn)狀,對政府而言,最重要的是改變思路。我國3D打印如果要得到好的發(fā)展,政府和企業(yè)需要共同努力。如果政府和企業(yè)能夠把握機(jī)會(huì)進(jìn)行新技術(shù)的學(xué)習(xí)和突破,這也將會(huì)成為中國制造業(yè)史上的一次升級(jí)契機(jī)。
技術(shù)突圍與規(guī);l(fā)展
雖然3D打印市場潛力巨大,以3D打印為代表的數(shù)字化、智能化制造以及新型材料的應(yīng)用,將推動(dòng)實(shí)現(xiàn)“第三次工業(yè)革命”,成為引領(lǐng)未來制造業(yè)趨勢的眾多突破之一。但是目前它并沒有人們所想象般的“萬能”。3D打印技術(shù)在美國正如火如荼地產(chǎn)業(yè)化,但目前在國內(nèi)還處于初級(jí)發(fā)展階段,目前還有不少問題存在。
目前3D打印亟待解決的技術(shù)難題包括:3D打印出來的產(chǎn)品物理性能、精度、強(qiáng)度等是否能與切削成型出來的部件一樣甚至更高;目前,適用3D打印的材料尚有限,僅以塑料及個(gè)別金屬、尼龍為主,3D打印技術(shù)的應(yīng)用取決于是否有更合適的新材料應(yīng)用到該領(lǐng)域,3D打印材料能否突破單一材料的限制,實(shí)現(xiàn)不同材料東西的混合,制造更加高復(fù)雜的產(chǎn)品。
技術(shù)上的屏障,使3D打印機(jī)性能還有待進(jìn)一步提升。有業(yè)內(nèi)人士反應(yīng)稱,由于3D打印機(jī)采用層層疊加工藝,層和層之間的粘結(jié)再緊密,也無法和傳統(tǒng)模具整體澆鑄的零件相媲美;同時(shí),每一層的厚度再薄,也是一層一個(gè)坎,外表面仍需打磨才能滿足精度要求。
而國產(chǎn)的性能相比海外,在高端品種上更是存在差距。比如說國產(chǎn)的打印機(jī)出來的‘絲’不如國外的干凈,材料的不光滑讓打印出來的產(chǎn)品看起來不那么漂亮。
與此同時(shí),價(jià)格因素也成為3D打印機(jī)發(fā)展的瓶頸。目前3D打印機(jī)的價(jià)格差距懸殊,低端的家用型價(jià)格低至數(shù)千元,但高端的價(jià)格可以高至數(shù)百萬元。不僅如此,打印所需原料價(jià)格也是差距甚大。低端原料國內(nèi)已經(jīng)能自產(chǎn),價(jià)格比較便宜,但高端的只能從國外進(jìn)口,價(jià)格很昂貴,導(dǎo)致成品價(jià)格也非常貴。僅以一個(gè)飛機(jī)小零件“3D打印”而言,打印這種部件的金屬粉末原料,一公斤需8萬元,這個(gè)零件從“3D打印”出來至少要賣2萬元,其價(jià)格之高令人乍舌。
在解決了上述一系列技術(shù)問題之后,3D打印未來的工業(yè)技術(shù)路線朝哪個(gè)方向走,現(xiàn)在可見的工業(yè)路徑大致有四條,一是向設(shè)備的零部件制造方向發(fā)展,特別是以3D打印技術(shù)徹底替代模具工藝和切削工藝;二是工業(yè)生產(chǎn)的最終產(chǎn)品直接由3D打印機(jī)來完成;三是走向消費(fèi)者家庭,成為家庭“微制造”的工具,如打印玩具、禮品、日用品等;第四是向醫(yī)藥衛(wèi)生、人體器官領(lǐng)域發(fā)展。
雖然3D打印能夠打印出各種新奇的設(shè)計(jì),但它卻無法應(yīng)用于工業(yè)化大批量生產(chǎn)。如果新研發(fā)一個(gè)新產(chǎn)品,單件小批量生產(chǎn),用3D打印肯定比傳統(tǒng)開模具生產(chǎn)要快。但如果批量生產(chǎn),3D打印顯然不適合。就和普通打印一樣,打印幾張紙用打印機(jī)很快,但如果印書,到印刷廠做成模板再印則快得多。
目前,最好的方式是利用這一領(lǐng)域的開源,我們可以把國外的圖紙、控制器都拿到國內(nèi),這樣國內(nèi)與國外就處于同一起跑線了,即便萬一這行業(yè)由開源走向封閉,那么國內(nèi)還可以根據(jù)之前的積累往前走。如果真正要解決一些技術(shù)上的問題,還需要大量的時(shí)間和精力去投入