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3D打印機技術是中國未來的新生力量

發布日期:2017-12-13 作者: 點擊:

      3D打印機技術在國內發展越來越迅速,越來越多的國人開始對3D打印感興趣。三迪時空迪妞妞了解到3D打印其實是一項有些古老的技術,它起步於70年代末,已經有三十幾年的發展曆史,以下是一些重要的裏程碑:


      1986年,Charles Hull開發了第一台商業3D印刷機。

      1993年,麻省理工學院獲3D印刷技術專利。

      1995年,美國ZCorp公司從麻省理工學院獲得唯一授權並開始開發3D打印機。

      2005年,市場上首個高清晰彩色3D打印機Spectrum Z510由ZCorp公司研製成功。

      2010年11月,世界上第一輛由3D打印機打印而成的汽車Urbee問世。

      2011年6月6日,發布了全球第一款3D打印的比基尼。

      2011年7月,英國研究人員開發出世界上第一台3D巧克力打印機。

      2011年8月,南安普敦大學的工程師們開發出世界上第一架3D打印的飛機。

      2012年11月,蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝髒組織。

      2013年10月,全球首次成功拍賣一款名為“ONO之神”的3D打印藝術品。

      2013年11月,美國德克薩斯州奧斯汀的3D打印公司“固體概念”(SolidConcepts)設計製造出3D打印金屬手槍。

      從以上的重要大事件黄瓜app色版可以看出來3D打印的理論和技術來自美國,國外也發明了很多個第一名、第一台、第一架等3D打印物品。但要說普及和應用,中國絕對是最早開始的,迪妞妞有圖為證。

                                                   

       以上兩張圖看起來跟人們印象中神秘的3D打印沒有任何相關性,但其本質是一樣的,都是增材製造——即通過材料堆積形成物體。


       3D打印技術誕生之初,其目的毫無疑問是要解決傳統製造技術的瓶頸問題。因此衍生出了各種各樣的應用方向,如製造、創意、醫療、生物等等。


       傳統製造技術有哪些瓶頸問題呢? 

 

       1.傳統製造方法的材料浪費問題。

       既然3D打印叫“增材製造”。傳統的製造方法可以對應叫做“減材製造”——即通過去除材料的方法進行製造,螺絲製造就是利用這種方法。

        

       以這個產品為例,通過去除材料的方式將毛坯加工成成品,材料浪費在15%~20%。這意味著有五分之一左右的材料變成了鐵屑。這對製造企業而言是很大的成本,中國製造業平均的利潤率才5%,如能節省這部分材料,利潤率肯定會有所提高。


      可能有人會說了,這些鐵屑之類的材料不是可以回收的嗎,怎麽會浪費呢?實際上很多企業也在回收利用這些材料,但是回收利用的成本太高,大多還是當垃圾扔掉或者低價處理掉。


       雷軍的“一款鋼板的藝術之旅”就演示了一塊鋼板變成小米手機殼的減材製造過程。


3D打印機


       理想狀態的製造應該是沒有材料浪費的製造,這就是增材製造(3D打印)的終極目標。增材製造采用材料逐漸累加的方法製造產品,需要多少材料就使用多少材料,增之一分則太長,減之一分則太短。與傳統的金屬製造技術相比,3D打印機製造金屬時產生較少的副產品。傳統金屬加工的浪費量驚人,90%的金屬原材料被丟棄在工廠車間裏。3D打印製造金屬時浪費量減少。隨著打印材料的進步,“淨成形”製造可能成為更環保的加工方式。就傳統製造而言,物體形狀越複雜,製造成本越高。對3D打印機而言,製造形狀複雜的物品成本不增加,製造一個華麗的形狀複雜的物品並不比打印一個簡單的方塊消耗更多的時間、技能或成本。


      除了材料浪費之外,傳統製造方式的每一個步驟都會產生成本,通過批量生產和大規模製造,這些成本被攤銷到可以接受的範圍,形成了價廉物美的產品。因此大規模製造是傳統製造業成功的關鍵。


      正如硬幣的正反麵,這也恰恰是其短板和瓶頸。


      2、產品個性化定製問題。


      看慣了千篇一律的產品,很多人越來越喜歡個性化的產品,從汽車到手機,從建築到珠寶,個性化的趨勢越來越明顯,與眾不同已成為這個時代的標簽。“創客”這個詞現在很火,因為現在是大眾創新萬眾創業的時代,“創客”能創造出不一樣的東西。


     消費的個性化趨勢要求製造業必須響應個性化的需求,製造業也不斷在往這個方向進化,大規模定製、工業4.0等概念層出不窮,但傳統的製造業很難解決這個問題,除非來一場徹底的革命。3D打印就有可能是改變世界的第三場工業革命。


大規模定製的基本思想是把產品的定製生產問題全部或者部分轉化為批量生產,以大規模生產的成本和速度,為單個客戶或小批量多品種市場定製任意數量的產品。


      典型的例子就是汽車的車型配置,你可以從可供選擇的列表中選擇進口還是國產的發動機,機械還是自動的變速箱,帶不帶天窗,從而形成一款你需要的車型。但這些選擇的條件是固定的,是有限的。再來看一個服裝製造行業大規模定製的例子:


       著名的服裝品牌優衣庫最近上線了一個網上虛擬試衣的係統,以一個虛擬的模特為模板,輸入自己的身高體重及三圍尺寸,可以生成一個與你的體型基本一致的人體模型,然後你就可以選擇衣服褲子裙子,挑選喜歡的顏色和尺碼,實時看到衣服穿到身上的效果(模特是3D的,你可以360度看到試穿的效果)。這就可以說是3D打印在服裝行業的應用。顧客在試穿之後就可以直接跳轉到優衣庫的天貓旗艦店去購買。3D打印技術讓人們的生活越來越便捷。 

 

      3、傳統製造業對創新和創意的限製。


      黄瓜app破解版无限2019看到和用到的產品,都是基於可製造性前提而生產出來的產品,可製造的概念有兩個方麵:一是技術上的可製造性,這由硬件設備(如機床)來決定;二是經濟上的可製造性,這由生產成本所決定。產品從設計開始就必須考慮可製造性的問題,再好的設計不能滿足可製造性要求,就不會被製造出來。


      3D打印的出現大大縮短了產品製造的周期,從而讓一切的創意都成為可能。把創意在電腦裏設計出來,然後接上3D打印機打印出來,你的想法就呈現在你的麵前。


      比較客觀的說法,3D打印是傳統製造業的改良者而非顛覆者,兩者是互補關係而非競爭關係。這種互補的優勢在很多行業得到驗證,如飛機、軍工、汽車、藝術等領域,3D打印快速實現創意,然後通過批量製造實現普及。在將來的某一天這種互補關係也許會轉變為競爭關係,但現在的一段時間想要實現這種競爭關係還是有很長的路要走。競爭是基於兩個實力相近的人而言,現階段的3D打印相比於傳統製造業,更像是一個嬰兒,它需要時間和營養來慢慢的變得強壯。2014年僅中國製造業的產值就超過百萬億,而全球3D打印的總產值才幾百億的規模。


      中國有句俗語說得好:“有苗不怕長”,3D打印就像一顆幼苗,但隻要悉心照顧,它總會長成一顆參天大樹,所需要的隻是時間。

 

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