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中國有望成為3D打印制造技術的最大受益者

時間:2013-12-10

來源:網絡轉載

導語:3D打印只是產品制造中最后的加工環節,前面原材料的生產是否也具有同樣節能減排效果呢?還應注意的是3D打印設備與工藝的緊耦合現象,即3D打印設備很難做成通用設備,這在非金屬熔融固化工藝中比較突出,要根據不同的打印原料更換相應的打印頭,甚至打印機。

Brule日本分公司社長杉本健人表示:“中國的3D打印技術早已趕超日本,無論是品質還是銷售網絡都能與美國抗衡。”

根據美國3D打印行業研究機構WohlersAssociates公布的一項關于3D打印的權威報告指出,中國華中科技大學擁有全球實力最強的3D打印研發小組。報告指出,截至目前華中科技大學已經獲得了多項能夠實現低成本高性能開發3D打印機的研究成果,此外像西安交通大學、清華大學等也取得了一些研發成績。

根據報告顯示,2012年中國的3D打印機普及數量已經達到了美國的四分之一,預計2016年中國的3D打印市場規模將達到100億元人民幣,成長速度居世界第一。

目前,3D打印沒有成為主流工業設計和制造企業的優先選擇。即便是對于復雜結構或者特殊材質的產品,聰明的中國人也有自己的辦法——比如,有制造業人士告訴記者,經驗豐富的技師可以使用整塊的鋁合金在機床上快速制作一個模具,雖然這種快速模具拿來生產三四個產品就會報廢,但同樣可以花很少的時間和很低的成本來制作一些復雜結構和特殊材質的產品。

顛覆傳統的制造技術

專家一致認為,3D打印技術作為制造業領域的一次重大技術革命,已經廣泛應用到航空、航天等軍事領域和大型復雜構件的一次成型制造,是傳統制造技術與新材料的完美結合。通常,制造業特別是金屬制造業采用的是減法工藝,即通過車、銑、刨、磨、鉆等金屬切削工藝對被加工件進行減材制造。而3D打印反其道而行之,采用的是加法工藝,即通過不斷地進行材料的有序堆積,最終加工出成品。因此,3D打印也被稱為增材制造。

而3D打印與傳統加工工藝的差別也就體現在這增減上。而3D打印的特有優勢也體現在這加法工藝上。比如說幾乎可以百分之百地利用原材料,制造傳統工藝無法實現的特殊結構的產品,因節省開模費用而在小批量生產上具有成本優勢,在產品研發過程中可以快速制造樣機,可以實現分布式制造等。

的確,3D打印這些優異的加工特點無疑是傳統制造工藝難以實現的。如果一臺3D打印機具備這些特點,無疑將會對傳統的制造工藝帶來強勁的沖擊,甚至顛覆性的變化。

但是,至今為止,人們常常規避3D打印在規模制造中的經濟性這一關鍵指標。比如說,飛機舷窗樣機制作中3D打印的成本是傳統開模成本的十分之一,同時省去很長的開模具的時間。但是飛機高昂的研發成本是靠批量攤薄的,這個數字應該遠遠不止十架,傳統加工方式的優勢就顯現出來。再如飲譽二戰的遠洋貨輪“自由輪”,戰時共制造了2751艘。

隨著工藝和管理水平的提升,“自由輪”的建造時間從最初的244天,縮短到平均42天,最快記錄是4天15小時30分鐘,這是大規模工業化制造的經典之作。我們還應從整個制造過程看3D打印。當人們從使用的角度看,光伏產品確實是綠色、節能產品,但光伏產品的核心材料——多晶硅的西門子生產法卻是高耗能、高污染。

同樣道理,3D打印只是產品制造中最后的加工環節,前面原材料的生產是否也具有同樣節能減排效果呢?還應注意的是3D打印設備與工藝的緊耦合現象,即3D打印設備很難做成通用設備,這在非金屬熔融固化工藝中比較突出,要根據不同的打印原料更換相應的打印頭,甚至打印機。

這種非通用的特點削弱了3D打印的分布式制造色彩,畢竟,并不是所有3D打印的支持者,都有經濟實力來購置多臺3D打印設備的。如果3D打印不能在足夠多的制造領域替代傳統的工藝,那么,就要慎言3D打印將顛覆整個傳統制造業了。

事實上,既然3D打印無法完全替代傳統制造工藝,那么,從產業高度看,傳統制造技術和3D打印技術就應該是互補技術,只不過在不同的制造領域或者不同的產品制造上,兩者在產品制造過程中工藝占比不同罷了。

3D打印帶來新挑戰

如今,3D打印對于越來越多的人來說,已經不再陌生。在金融危機復蘇以來所提倡的制造業復興過程中,美國人以及越來越多的中國人都已經慢慢接觸到了這個仿佛在一夜之間興起的技術名詞。許多媒體甚至將3D打印技術看作是終結以“中國制造”為代表的傳統制造業的最新技術。

就像互聯網對于華爾街和華盛頓來說絕不僅僅是一項技術一樣,3D打印同樣也絕不僅僅是一項技術革新。如果說互聯網的核心市場價值就是信息的價值和信息分享的價值,那么3D打印的價值,就是定制化的價值。

個性化的定制服務,這個在傳統大工業生產中被認為與大批量生產背道而馳的理念,在未來3D打印產業中有望得到實現,使得“批量生產”與“個性定制”在未來的3D打印車間里得到完美結合。其對于制造業的革新程度,堪比互聯網技術對于計算機領域的革新。當然中國也沒有坐以待斃。它正在積極購買西方的3D打印技術,自己制造輕型機器賣給消費者。工業和信息化部已撥款2000萬英鎊資助10家研究中心,并成立了40家公司。

目前,國內3D打印主要有清華大學、華中科技大學、西安交通大學、華南理工大學、北京航空航天大學等高校教授帶領的科研團隊。在他們的引領下,中國3D打印取得了一定的成效,不少3D打印聯盟相繼成立,3D打印企業也層出不窮,3D打印也能打印出無人駕駛小型飛機、文物、小零件、食物、自行車、小建筑等,令人耳目一新。

隨著3D打印概念股在資本市場上演火爆行情,這一產業逐漸吸引了人們關注的目光,一些企業則已經成功將概念產業化。以3D打印技術為基礎的智能制造為我國追趕先發國家打開了一扇“機會窗口”。目前,各國3D打印產業基本處于同一起跑線,發達國家在3D打印產業有優勢,但我國的差距并不很大,為此,我國應當實施先發戰略,著力以3D打印引領智能制造,實現趕超。

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