3D打印与工业制造的融合引起多国重视

时间:2015-08-31 13:50:02来源:互联网

  【印联传媒网讯】8月25日,青岛国际机电五金暨焊接切割与机器人博览会开幕。作为日渐火爆的高端科技,3D打印在展会上吸引了众多人的目光,这其中不乏制造业专业人士。他们对3D打印给中国传统制造业能带来哪些变化,提出了许多不解和疑问。这引起了我们深深的思考:为什么3D打印在日渐火爆的环境下,真正的应用行业,比如工业制造和智能机器人行业,却鲜有人了解?里面到底缺失了什么?3D打印与这些行业的对接上仍然处在一个初级阶段,没有能真正实现行业驱动。

 

  制造业是一个国家工业强弱的标志,3D打印的应用领域虽然在不断的拓宽,但如果仅仅是打印一个人像、一个玩偶、打印一把吉他,停留在桌面机应用层面,它又能体现多少价值,出路又在何方?这是我们不能不深思的一个问题。

  国际环境,3D打印驱动工业制造是趋势3D打印技术发端于美国,随后在世界各地开花结果。3D打印技术带来的分散化生产及消费者多元化的需求,正逐步影响着传统制造业的国际分工格局。3D打印与工业制造的融合引起了越来越多国家的重视。

  2013年德国政府提出了“工业4.0”战略,其中提出的重大任务就是聚焦于“智能工厂”和“智能生产”。之所以选择这两个主题,主要在于推进工厂智能化,不仅能够创造前所未有的产品、大幅提高生产效率,还能够解决当前社会面临的许多问题。为了对接德国《工业4.0》政策,欧盟发布了最新“3D打印标准化路线图”,以规整3D打印技术在发展战略中的位置及方向。美国政府更是充分认识到3D打印技术在推动传统制造业转型升级中的重要性,并在重振美国制造业的一系列发展方案中,将3D打印列为11项重要技术之一。另外,日本着力推动3D打印产业链后端,不断尝试将本国已取得的技术成果在工业中进行推广和应用。南非政府将目光投向大型3D打印机设备的研制和开发,将核心激光设备研制与扶持激光技术协同发展。

  可以说,在国际环境下,用3D打印驱动工业制造已在众多国家里形成了共识,并逐渐成为一个发展趋势。

  国内现状,应用市场薄弱亟待唤醒

  2015年,《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》以及《中国制造2025》相继出台,彰显了我国对于发展3D打印产业的决心。在8月24日,李克强总理主持的国务院专题讲座中,更是提到3D打印是制造业有代表性的颠覆性技术,具有重大价值。要促进中国制造上水平,既要在改造传统制造上“补课”,同时还要瞄准世界产业技术发展前沿,要加快3D打印、高档数控机床、工业机器人等新技术新装备的运用和制造。

  国家政策利好,对于3D打印驱动中国制造产生着极其重要的推动作用。但我们也不能忽视目前国内应用现状。

  3D打印机分桌面级和工业级,前者以民用为主,后者偏向工业应用。根据三迪时空3D智造云平台数据显示,与发达国家相比,中国的3D打印还停留在概念层面,尚无成熟的商业模式。从应用层面来讲,低端运用已经趋于饱和,企业扎堆低端FDM型3D打印,工业级应用则由于成本高、技术欠缺等问题,市场占比不足三成。

  从实际发展情况来看,目前国内3D打印产业无论从企业规模、研发投入、产品成熟度、市场开发、材料开发等多个角度来看,依然处于起步阶段,从设备到产品再到服务仍停留在“高级玩具”阶段。

  3D打印技术在我国还处于成长期,产业体量相对较小。目前国内,3D打印企业还是主要以中小企业形式存在。同时,中国制造业各个环节对3D打印技术的认识还存在欠缺,原因或是推广不到位,或是技术限制,或是创新观念的僵化,这就导致3D打印在工业制造领域的整体市场需求不足。

  3D打印市场徘徊多年,还有个原因,就是在工业制造应用上,这项技术仍欠缺强度和精度,而且,工业级3D打印机的设备和原材料都比较昂贵,因此,在产业化初期,这项技术更为适合新产品的开发和小批量零件的生产。

  但是,我们也欣慰的发现,国内从政府到企业,普遍认可3D打印技术的发展前景,政府和社会普遍关注3D打印技术将对我国现有的生产、经济、制造模式等产生积极的影响。

  3D打印+工业制造,牵手易相恋难3D打印在制造领域已展露了头角,像工业设计、模具制造、零部件制造都会在新闻报道中,看到3D打印的身影。牵手制造业,已并非难事。但真正广泛地融入到制造业中,实现中国智能制造的驱动,还有很长的一段路要走。

  在《中国制造2025》战略规划发布后,业内分析未来3D打印将成为中国智能制造发展的一个支柱产业。但根据市场反应来看,在产品制造过程中,仅仅依靠3D打印的单打独斗是不行的。受材料和技术的影响,目前3D打印产品仍无法满足零件应用上某些指标要求。即便3D打印能够保证金属产品的强度指标,但这也仅仅是满足了工业制造的基本要求。成本高、效率不高、技术不成熟等问题仍然存在,并且它的制造精度尚不能与传统的超精度加工技术相提并论。

  桌面级3D打印机的爆发和工业级3D打印机的相对缺失,也导致3D打印与制造领域的融合速度放慢,整个工业应用也缺乏市场整合开拓。目前环境下,3D打印在工业领域还谈不上颠覆或取代传统工业制造。只有3D打印与传统制造技术真正结合起来,为传统制造业增加更多个性化及智能化元素,才能推动制造业的升级转型,才能实现中国制造向中国智造的转变。

  3D打印融入机床领域或成制造业主流趋势数控机床位于整个制造业产业链的上端,下游行业主要包括汽车工业、国防军工、航天航空、电子信息产业等。3D打印与数控机床两者并无本质差别,区别在于两者的制造方式和工艺。机床是减法制造,3D打印是加法制造。虽然3D打印作为一项颠覆性技术登上舞台,但两者在当前一段时间还将处于共存状态。不过随着技术的推动,将3D打印技术融入到机床领域,二者取长补短,将会是目前工业制造的主流趋势。

  当前,3D技术已开始向机床领域迈进。美国就将传统的机床设备升级,使其能够采用激光工程化净成形(LENS)实现金属3D打印。DMG MORI公司也将铣削加工技术与激光金属沉积加工工艺结合在了一起,应用到了一台具有完整铣削功能的激光熔覆加工机床上,打造了金属3D打印复合5轴加工机床。该工艺采用了一套粉末喷嘴,其在粉末床中的加工速度要比激光烧结加工技术快20倍。

  在《中国制造2025》中,3D打印和高端数控机床被摆放在了相当重要的位置。若3D打印技术能融入机床领域,对数控机床来说,无疑是如虎添翼。不仅可以使生产制造效率提高,而且还可以完成许多制造难题,这也将会给数控机床带来一个跳跃式的发展!

  3D打印改变工业制造,我们该怎么补课?

  中国未来是以信息技术与制造技术深度融合为特征的智能制造模式,正在引发整个制造业的深刻变革。3D打印是制造业有代表性的颠覆性技术,实现了制造从等材、减材到增材的重大转变,改变了传统制造的理念和模式,具有重大价值。正如李克强总理所言,促进中国制造上水平,既要在改造传统制造上“补课”,同时还要瞄准世界产业技术发展前沿。

  打铁还需自身硬,及时跟踪和了解国际同行的先进技术和发展方向,并加大科研投入,引导科研与传统产业的转型升级相结合是一堂必修课。加强共性技术研究,实现产研学三方在市场机制下的合作互补,并充分发挥市场机制的作用,寻找一个更成熟度商业模式,让3D打印与传统制造业互利共进。3D打印将会对未来工业制造业,特别是中国市场的工业制造行业,开创一个新的格局。而从目前的发展趋势来看,这一观点已开始凸显。

  3D打印已蹒跚的进入了工业制造领域,目前牵手容易,相恋难。未来融合之路,还要走一段,但我们相信不会太远。真正融合那一刻,也是中国制造向中国智造腾飞之时。

 

责任编辑:魏盼

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