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未來3D打印的發展趨勢

2019-08-28

摘要:3D打印技術作為第三次工業革命的代表技術之一,越來越受到工業界和投資界的重視。在分析全球3D打印技術商業化和應用領域的基礎上,展望了3D打印技術的應用趨勢。最后指出,三維打印技術將深刻改變傳統工業的產業模式,實現從傳統制造業向智能化制造的轉變。

關鍵詞:3D打印技術、智能制造、快速制造、靈活性

1 3D打印技術的概念

3D打印(3D打印)技術,也稱為"材料添加制造"(添加劑制造)技術。3D打印與傳統的材料處理方法完全相反?;谌SCAD模型的數據,采用逐層添加的材料制造方法。采用三維物理實體模型的制作方法,與相應的數學模型完全一致。3D打印技術的內容涵蓋了與產品生命周期前端“快速成型”和整個生產周期“快速制造”相關的所有打印工藝、技術、設備類別和應用。三維打印涉及CAD建模、激光、測量、接口軟件、材料、數控、精密機械等學科的集成。

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三維打印具有以下特點和優點。

數字化制造:借助CAD等軟件將產品結構數字化,將機器和設備加工制造轉化為設備。

(2)降維制造:即先將三維結構的對象分解成二維分層結構,再將三維對象逐層累積,使制造過程更加靈活。

直接制造:任何困難的零件都可以通過“打印”一次直接制造,而不需要模具或裝配、拼接和其他復雜的工藝來實現。

(4)快速制造:3D打印制造工藝短,全自動,可實現現場制造。

2 目前存在的主要問題

3D打印技術取得了顯著的進展,但仍存在以下問題。

耗材是制約3D打印技術廣泛應用的關鍵因素。目前,可印刷材料很少。

23d打印機本身。由于三維打印技術的發展不完善,快速成型零件的精度和表面質量不能滿足直接工程應用的要求,只能作為原型。

33D打印的價格。目前,3D打印沒有規模經濟的優勢,價格優勢不明顯。

4.保護知識產權。3D打印技術的意義不僅在于改變資金和工作的分配模式,而且在于改變知識產權的規則。

5 D打印機的操作技巧。3D打印技術需要依靠數字模型進行生產,但普通用戶仍然難以學會使用計算機輔助設計工具(CAD)。

政策。3 D技術的研發需要大量的政府投資或產業投入。

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3 應用領域與影響

3.1 全球商業化狀況

根據美國技術咨詢服務協會(American Association of Technical Advisory Services)沃勒協會(Wohlers Associates)發布的2012年年度報告,2011年全球3D打印行業銷售額為17.14億美元,目前該技術的市場滲透率為8%。因此,報告保守估計3D打印的市場機會為214億美元。樂觀主義者表示,目前的市場滲透率僅為1%,而3D印刷市場的機會為170億美元。目前,3D打印技術市場年增長率為29.4%。該行業的市場規模預計到2015年達到370億美元,到2019年將達到65億美元。

3D打印技術在中國起步并不晚。目前,我國3D打印技術的重要性已上升到戰略水平。政府出臺了一系列相關發展規劃,支持各行業特別是高、精、前沿領域3D打印技術核心關鍵技術的研發和推廣。

3.2 應用領域

三維打印機的應用對象可以是任何行業,只要這些行業需要模型和原型。目前,3D打印技術已應用于工業設計、文化藝術、機械制造、航空航天、軍事、建筑、家電、輕工、醫藥、雕塑、珠寶等領域。隨著技術本身的發展,其應用領域將繼續擴大。這些應用主要體現在以下八個方面:

(一)電子器件的設計和制造;

(2)制造工藝及裝配檢驗;

(3)功能樣品的制備和性能測試;

(4)快速工裝小批量制造;

建筑物整體結構和裝飾的評價;

(五)科學計算數據實體的可視化;

醫學和醫學工程;

⑧ 動漫造型評價。

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3.3 對人類生產生活方式的影響

3D打印技術的應用將從以下三個方面深刻改變傳統的制造形式。

首先,在制造過程中發生了深刻的變化。3D打印改變了原材料切割組裝的加工方式,節省了材料和加工時間。

二是推動制造業技術的跨越式發展。3D打印技術是集CAD/CAM技術、激光技術、光化學、控制、網絡和材料科學等多方面技術和知識為一體,促進相關產業發展的高新技術。

第三,制造業模式發生了革命性的變化。3D打印可以改變以第二次工業革命中生產的流水線為代表的大規模生產模式,使產品的生產轉向個性化和定制。

4 結束語

隨著3D打印技術和商業應用的發展,"大規模定制"將成為一個重要的生產模式。3D打印與現代服務業緊密結合,將形成新的細分產業和新的商業模式,創造新的經濟增長點。三維打印技術的發展所帶來的產品技術、制造技術和管理技術使企業有能力快速響應市場需求,實現遠程定制、遠程設計、本地生產和銷售的協同新生產方式,使生產模式、商業模式等發生根本性的變化。


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