3D打印技術是指由計算機輔助設計模型(CAD)直接驅(qū)動的,運用金屬、塑料、陶瓷、樹脂、蠟、紙、砂等材料,在快速成形設備里分層制造任何復雜形狀的物理實體的技術。基本流程是,先用計算機軟件設計三維模型,然后把三維數(shù)字模型離散為面、線和點,再通過3D打印設備分層堆積,最后變成一個三維的實物。
傳統(tǒng)制造技術是“減材制造技術”,3D打印則是“增材制造技術”,具有制造成本低、生產(chǎn)周期短等明顯優(yōu)勢,被譽為“第三次工業(yè)革命最具標志性的生產(chǎn)工具”。3D打印將多維制造變成簡單的由下而上的二維疊加,從而大大降低了設計與制造的復雜度。同時,3D打印還可以制造傳統(tǒng)方式無法加工的奇異結(jié)構(gòu),尤其適合動力設備、航空航天、汽車等高端產(chǎn)品上的關鍵零部件的制造。
上一輪的工業(yè)革命中,制造業(yè)主要通過批量化的流水線制造和集約生產(chǎn)來降低生產(chǎn)成本,實現(xiàn)規(guī)模效益。原來是制造商和消費者分離,現(xiàn)在是制造商和消費者合為一體,開展自工業(yè)化。3D打印將引發(fā)真正意義上的制造業(yè)革命,產(chǎn)業(yè)組織形態(tài)和供應鏈模式都將被重新構(gòu)建,帶來無窮的創(chuàng)新空間。
1、3D打印仍處于前沿科學
根據(jù)2012年Gartner技術成熟曲線顯示,目前3D打印技術處于“過高期望的峰值”(PeakofInflatedExpectations):在此階段的特征就是早期公眾過分關注。
回顧過去10年,2000年3D打印出現(xiàn)一輪高潮,當時的概念為“快速成型”,全國很多地方都建立相應的生產(chǎn)力促進中心,主要購買光固化設備。但是后來受到CNC技術(數(shù)控加工,是數(shù)字化加工的一種,屬于去除加工的形式)的競爭,很多快速成型的工藝,CNC也能做,且快速成型生產(chǎn)的產(chǎn)品在精度和效率方面都高于3D打;之后3D打印在工業(yè)上慢慢萎縮。當然,過去10年3D打印技術也在發(fā)展,目前已經(jīng)達到與鑄造精度相媲美的技術水平,但與一般的工業(yè)應用仍有距離。目前,3D打印是作為CNC技術的一個補充。
目前3D打印仍待解決的問題包括:1)材料,開發(fā)專用材料的成本大。2)行業(yè)標準待建立。3)涉及到法律法規(guī)及倫理領域的問題。