首先我们来认识什么是3D打印技术,以及3D打印技术对传统产业带来哪些革命性的颠覆。其次,我们再看3D打印技术究竟是一场技术革命还是一场真正的工业革命。
3D打印技术又称“三维打印技术”或“快速制造技术”,也有学者认为是“增材技术”,是指通过可以“打印”出真实物体的3D打印机,采用分层加工、迭加成形的方式逐层增加材料来生成3D实体。而“打印机”与我们传统使用的平面打印机是不一样的, 3D打印是立体打印。
之所以使用“打印”一词,其原理与传统打印机是相似的,都是通过电脑操作来完成。但是本质上还是有许多区别。传统打印机里面装的是墨粉,而3D打印机里面则是一个庞大的材料系统。这个系统里面是根据产品需要而配备各种高技术的新材料。
3D打印机是一个庞大的系统工程,涉及到软件开发与应用、新材料,还涉及到打印装备、自动化控制系统,不是传统打印机看起来那么简单。
3D打印技术最突出的优点是无需模具就能够成型,也不需要机械加工,就能直接从设计好的计算机图形数据中生成任何形状的物体。而传统的制造业最核心的一个环节就是要造模,很多高端产品能够设计出来,最大的困难是生产不出来成品,原因就出在造模环节,且耗时很长。而3D打印机则跨越了造模这个环节。
值得科学家兴奋的是,只要你能够设计出来,你就能够通过3D打印技术打印出任何你想要的产品。
现在,我们不用怀疑,3D打印技术是否被神话,无论国内还是国外,从事3D打印技术研发的科研单位和企业已经成功地将这一重要发明运用到生产实践中,并改变了我们的生产方式。美国3D打印服务企业Shapeways已拥有15万个会员及超过6000个用户,已为顾客打印过上百万件产品,其打印材质包括陶瓷,塑料和钢化玻璃等30余种材料。
以色列3D打印系统提供商Objet 3D打印机的彪马公司,其运动鞋模型生产时间可缩短四分之三。而捷豹、路虎等汽车生产商则表示其所用环氧树脂基复合材料所制部件中已有超过三分之一通过3D打印机生产。
不仅国外3D打印技术一片火热,国内也早已启航。目前,华中科技大学、北京航空航天大学、西北工业大学的研发实力最强,并在产业化方面迈出了一定的步伐。
华中科技大学快速制造中心的史玉升研究团队先后获得国家科学技术进步奖和国家发明奖,在“大工作面粉床预热温度场均匀控制装置及方法”和“高强度大型激光烧结制件的粉末材料制备及成形工艺”等影响大型复杂制件整体成形的关键技术方面取得了重大突破,成功研制工业级的1.2米×1.2米快速制造装备,这是世界上最大成形空间的此类装备,超过德国EOS公司最大成形空间0.73米×0.38米和美国3D系统公司0.55米×0.55米的同类产品,使我国在快速制造领域达到世界领先水平。
北京航空航天大学同我国主要飞机设计研究所等单位“产学研”紧密合作,瞄准大型飞机、航空发动机等国家重大战略需求,历经17年研究顽强拼搏和自主创新,在国际上首次全面突破了钛合金、超高强度钢等难加工大型复杂整体关键构件激光成形工艺、成套装备和应用关键技术。提出了钛合金等高活性难加工金属大型结构件激光直接制造成套装备“新原理”,已研发出具有“原创”核心技术、零件成形能力迄今世界最大(达4000×3000×2000mm)、具有“结构简单、稳定高效、制造和维护使用成本低廉”等优点、适合钛合金等高活性难加工金属大型结构件直接成形的系列化激光直接制造工程成套装备并已研发出五代、10余型装备系统在飞机大型构件生产中已经受近十年的工程实际应用考验。突破了大型整体金属构件激光成形过程零件变形与开裂“瓶颈难题”和内部缺陷和内部质量控制及其无损检验关键技术,飞机构件综合力学性能达到或超过钛合金模锻件,使我国成为迄今世界上唯一掌握大型整体钛合金关键构件激光成形技术并成功实现装机工程应用的国家。
3D打印技术已经成功地将传统复杂的生产工艺简单化,将材料领域的疑难问题程序化,并开始渗透到我们生产、生活的方方面面。
过去工业化最大的成就就是通过机械化,实现了规模化大生产。而我们今天的3D打印技术则将规模化大生产可能演变为若干个体,打破集约化生产的传统模式。只要一台3D打印机,我们就可以在家里生产任何我们需要的东西,而且可以不断变化款式、样式。那么,未来某些领域我们的服务对象可能就变成自己,自己既是生产商,也是顾客。不过,按照社会分工将愈来愈细分的趋势,每个人还是会回到各自的工作体系中,干自己的事情。绝大多数产品还是由专业的厂家来完成,不过新的生产方式已经发生了重大改变,传统的生产制造业将面临一次长时间的“洗牌”。
有专家认为,未来我们的模具制造行业、机床行业、玩具行业、轻工产品行业或许都可能被淘汰出局,而取代他们的就是3D打印机。当然,这需要一个过程,主要是人们适应和接受新事物的过程,也有产业自身完善成长的过程。不过10年,20年是一个分水岭。一般新技术就会变得非常成熟起来,并被广泛应用。r5L制造业经理人网
由于我国没有完成工业化,传统的粗放式的工业发展模式已经严重阻碍了生产力发展,产业升级和结构调整成为一项长期的艰巨任务。而3D打印技术的产业化无疑为我国新型工业化建设和促进传统产业的升级将发挥十分重要的引领作用。r5L制造业经理人网
至于3D打印技术是否能够推动第三次工业革命,我们认为并不重要。3D打印技术作为一次重大的技术革命,已经成为共识。
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