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2012-12-06 00:19 出处:PConline原创 作者:羊羊 责任编辑:ranguang
13D打印制造的“神话”与现实回顶部

  【PConline 产业观察】说到3D打印,最近老火了。一度成为百度热门词汇,有超过1690万条搜索结果,上过各大媒体的头版头条,被美国《时代》周刊列为“美国十大增长最快的工业”,英国《经济学人》杂志则认为它将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”,就连和3D打印有一点点关联的国内A股,都遭遇爆炒,连续涨停。更意外的是,老父亲前些时候问笔者,以后如果有个3D打印机就能自己造手枪,那还不乱套。

  有人认为,3D打印机的出现改变了制造行业,你不再需要庞大的工厂,也无需跟工会打交道,只需在你屏幕上点击一个键——打印,就能重造了一个庞大的产业。

  3D打印达到了人们对其期望值的顶峰。


3D打印已经被传得神乎其乎

  3D打印的内衣,将彻底解决女性的不合身和舒适问题;3D打印的玩具,不会再有孩子拆开包装,不知道如何拼装机器人;3D打印的AK47,也许会打破这个世界旧有的观念和立法,拥有武器会成为一项普遍的权利。人体的每个部位和器官,3D打印都能完美复制,使得人体可以像机器一样随意替换一个“零件”,生命极限由此将再次得到突破。


无所不能大3D打印机能够造出“新鲜”的肾脏

  这将是人类生产力的又一次“大爆炸”景象,但今时今日还仅仅停留在好莱坞导演们的电脑里。

  转化生产力寥寥无几

  3D打印概念起源于美国,作为快速成型中一类技术统称,其打印的流程被称为“加成式制造”。首先制作者使用计算机软件将物体模型化后,把数据输送给3D打印机并选择相应的打印材料;然后3D打印机会利用材料分层加工,让产品逐渐成形。和这种“加成法”工艺相对应的“减成法”工艺,属于传统的制造方法,即在原材料的基础上削减不需要的部分。

  来自科技行业独立咨询公司WohlersAssociates的数据显示,2011年全球3D打印市场规模为17.1亿美元,预计2012年将增长25%至21.4亿美元,2015年将达到37亿美元。不过,这一数字仍然仅占全球制造市场0.02%。用一个词来形容,那就是“忽略不计”。

  虽然这段时间,3D打印在国内炒得非常火,国内不少媒体采访了深圳、东莞、杭州、武汉等地较早涉足3D打印行业的公司,但绝大部分还处于技术研发状态,口中说的是一套神器,但真正看到的或是半成品,或是试验品,处于“打印”玩具、模具等塑料制品的阶段,体积也受到限制。至于漂亮的营收,很大一部分是三维扫描业务产生的,一般人我不告诉他。


3D打印其实才刚刚起步

  如果大家不相信的话,不妨去万能的淘宝搜索,输入关键词“3D打印机”,弹出的“相关宝贝”只有700件左右,如果缩小搜索范围,只剩下不到一百件,其中国产货占多数,价格都在万元以内,真正能够产出经济效益,具有实用性的洋品牌,都是天价。

  种种迹象表面,数字化制造业时代正在慢慢临近,但距离工业规模应用甚至飞入寻常百姓家,还有一段很长的路要走。>>

 

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23D打印的优缺点同样突出回顶部

  3D打印的优缺点同样突出

  上海同济大学教授、现代制造技术研究所名誉所长张曙认为:“过去,我们只是当3D打印是一种快速成形技术,但现在工业领域的应用,可以让设计、创意与生产分开,可以实现减少库存的生产,等于提供了新的商务模式,就势必会引起制造业的变革。但3D打印的技术还存在很多难题,加工精度、材料应用等方面,在制造业的应用不是一时半刻能够实现的”。


3D打印原理之一

  从技术角度来看,3D打印是快速成型技术的一种,快速成型工艺目前有立体平板印刷术(SLA法)、分层激光烧结法(SLS法)、逐层轮廓成型法(LOM法)、光掩膜法(SGC法)、融化沉积法(FDM法)、陶瓷壳发(DSPC法)等。

  之前中央十套《我爱发明》(点击查看视频)节目中提到就是分层激光烧结法,用来烧结塑料制品效果不错,后来又实验来做了个钻头,效果就很差了。


3D打印的作品质量差强人意

  从这里其实可以看出3D打印主要的适用范围以及缺点。对于一般要求较低、专业性不强的部件,3D打印可以满足要求,设计师能通过这种方法将电脑上的图形快速转换成物理实物模型,方便对设计和功能进行验证,缩短产品开发周期,及时发现问题,如果用传统方法,需要经过绘图、工艺设计、模具制造等多个环节,花费较多的时间和较高的成本。


3D打印实际就是快速成型技术

  如果是做钻头这种高硬度的产品,3D打印明显力不从心。这个不是改进技术就能够解决的,因为快速成型技术本身存在本质性缺陷和局限性。>>

33D打印身上的三座大山回顶部

  3D打印身上的三座大山

  首先是材料性能差,强度、刚度、机械加工性等都远不如传统加工方式。房子、车子固然能“打印”出来,但是否能抵挡得住风雨,是否能在路上顺利跑起来,够呛。手枪真的能发出子弹?至少在国外原文中,只是提到枪身是3D打印的而已,至于膛线和枪管,并不是的。




3D打印的枪支不堪使用

  由于采用层层叠加的增材制造工艺,层和层之间的粘结再紧密,也无法和传统模具整体浇铸而成的零件相媲美,这意味着在一定外力条件下,打印的部件很可能会散架。虽然现在出现了一些新的金属快速成型技术,但是要胜任大部分机械用途,比如要承力、传递扭矩等,或者进一步机加工的话,还不太可能,充其量只能做原型使用,不能作为功能性部件。


3D打印的成品通常无法作为功能性部件而使用

  其次是材料局限,成本高。目前供3D打印机使用的材料非常有限,主要是石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。如果真要打印房屋或汽车,光靠这些材料是远远不够的,金属构件,恰恰是3D打印的软肋(仅设备投入就要在500万元以上)。

  就拿一个金属的电机外壳为例,打印这种样品的金属粉末耗材一斤就要卖4万元,计算价格时成型材料和支撑材料都要算入,所以3D打印样品至少要卖四万元,但如果采用传统的工艺去工厂开模打样,一万出头就能搞定。


3D打印的汽车多数用于电影中做道具

  第三精度问题。由于分层制造存在台阶效应,每个层次虽然很薄,但在一定微观尺度下,仍会形成具有一定厚度的一级级“台阶”,如果需要制造的对象表面是圆弧形,那么就会造成精度上的偏差。还有些工艺需二次强化处理,当表面压力和温度同时提升时,3D打印的杰作必然会引起材料的收缩与变形,造成精度降低。>>

43D打印发展需从小做起回顶部

  3D打印发展需从小做起

  谈工业革命,这些离我们太过遥远,要知道每一项新技术的应用,都会经历很长的市场培育期。3D打印技术虽然在已有近20年的发展历程,但仍未进入成熟期,不仅技术存在缺陷,成本也很难控制。


3D打印在个人领域有较大的发展空间

  当然,我们并不否认,3D打印相比传统制造的优势,包括制造速度快,一次性完成而非分步优化,产品形状想象空间更大,可以用软件做出传统制造不方便完成的形状。此外,修改成本小,只需要在软件中修改部分参数,就可以快速生产出新版。


日本利用3D打印技术推出的相关服务

  我们觉得短期内,个人3D打印机才是3D打印技术普及的重要力量。

  以美国Makerbot公司推出的1299美元至2700美元的3D打印机为代表,相比几万甚至几百万美元工业级3D打印机,亲民的价格让更多普通爱好者有机会亲自动手做一些小玩意。

  目前在日本,就有不“洗”照片“洗”公仔的3D打印“照相馆”,“洗”出来的不再是照片,而是身高为10—20公分的立体公仔!虽然价格较贵,但还是受到很多年轻的青睐。去年科幻大片《铁甲钢拳》中,为了让片中的主角机器人看起来更逼真,特效公司使用3D打印机制作了1:5大小的模型,呈现出了活灵活现的主角们。此外,荷兰时尚设计师IrisvanHerpen的服装作品全部使用3D打印机一次成型,突破了传统服装剪裁的限制,帮助设计师完整地展现其灵感。


最小的3D打印机,其实更像是一个玩具

  未来一段时间,3D打印会在电子消费品、教育、模具检测、医疗及牙科正畸、文化创意等领域爆发。>>

5国内3D打印落后起跑线回顶部

  国内3D打印落后起跑线

  目前国内3D打印技术与国外差距主要在于精度、速度和打印的尺寸。这是由于我国工业研发投入比例较低,研发人才数量不足所致。


国内第一家3D打印公司内景

  据统计,目前工业研发投入占销售收入的比例为1.2%,分别比美国、德国、日本低3.5%、2.6%和1.7%。装备制造业研发投入占销售收入的比例在2%左右,而发达国家基本在10%%,有的甚至超过30%。

  占据3D打印产业主导地位的美国3Dsystems等公司,每年都投入1000多万美元研发新技术,研发投入占销售收入的10%左右。这些公司不仅研发设备、材料和软件,而且以签约开发、直接购买等方式,获得大量来自企业外部的相关细分技术、专利,已掌握一批关键核心技术。


国内3D打印机“还原”的文物作品

  虽然已经有企业和高校能够自主制造3D打印设备,但规模普遍较小,低端产品能达到一定水平,前3个月打印出的产品和进口的无异,但3个月后很可能就会发生各种问题。而高端领域,不少核心技术国外对我们是严密封锁的,软件核心目前国内尚停留在实验室阶段,主要研发力量集中在高校,没有得到市场认可。

  最后的总结:2D打印也不是一夜之间就取得成功的,从最开始文件格式不兼容,设备打印速度很慢、品质令人质疑,到价格开始下降,运行稳定性越来越高,耗材变得丰富。3D打印正在经历这个过程,它激活的是人的创造力,让制作个性化的产品不会花费很高的成本,同时大幅提高生产效率和简化设计流程。


3D打印市场还需要更多的时间

  正如开头我们说的那样,3D打印达到了人们对其期望值的顶峰,但今时今日更多停留在好莱坞导演们的电脑里,能否真的改变世界,颠覆制造行业,现在下定论还为时尚早。

  如果真有一天,笔者最想打印的是切糕……[返回频道首页]

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