解析国内3D打印技术的未来发展趋势

时间:2016-06-13 13:39:38来源:互联网

  【印联传媒网讯】近几年,我国3D打印行业发展难以普及开来,这其中不仅是由于国家政策的不完善,而且与我国市场结构、企业经营方式以及大众的产品取向等都有着千丝万缕的联系。

  专家解密3D打印产业的突破口

  经过几年发展,3D打印在中国已有一定产业基础,但整体行业发展仍然缓慢,与国际先进水平差距较大。业内专家认为,中国3D打印业要寻求突破,必须从应用入手,才有望在未来的全球发展中占得先机。

  世界3D打印技术产业联盟首席执行官罗军认为,3D打印是一项先进的制造技术,但不是一项替代性很强的技术,它主要解决个性化、小批量、复杂的制造难题,与传统制造技术不是替代关系,而是互补关系。针对国内的发展状况,罗军表示目前中国对3D打印的应用还停留在科普阶段,主要打印模型和一些简单的产品。未来在工业领域、文化创意领域、生物医学领域,3D打印技术还有很大的发展空间值得探索。而针对3D打印发展缓慢的情况,罗军说,3D打印的先进性主要体现在工艺方面,是对传统增材制造技术的一次全新颠覆,但在批量化方面明显存在短板。总体来看,3D打印技术之所以发展缓慢,关键在于三个方面:一是3D打印商业模式单一,不购买设备就不能分享这项技术造成很多用户持续观望;二是人才严重短缺,真正了解乃至应用3D打印技术的专业人才非常稀缺;三是3D打印所需的原材料供给较少,价格较高。

  罗军说,发展3D打印这样的新兴技术必须通盘考虑,从战略高度统筹规划和布局:首先要从设计端入手,优化生产工艺,改进生产流程,最大限度发挥3D打印在生产制造过程中的最大优势;其次要从材料端入手,提升打印装备的精密度和稳定性,完善其功能;第三要从人才端入手,培养专业化人才;第四要搭建更多开放式服务平台,深化“3D打印+”,促进3D打印与传统产业紧密结合。唯有此,3D打印技术才可能尽快走出应用市场的最后一公里,这需要政府有关部门出台相关扶持政策,鼓励原始创新,鼓励用户与3D打印服务平台结合。

  3D打印亟需完善制造标准

  中国工程院院士徐志磊表示,3D打印技术目前亟需建立制造标准,以提高其在工业领域的应用范围。而传统的制造业经历了几十年的发展,每个环节都有相应的检验标准,但3D打印在此方面则并不完备,还欠缺许多东西,也需要更多的时间来慢慢适应我国市场,并逐渐完善各项标准。3D打印产品的形状较为复杂,在质量检测方面存在一定难度,这也决定了它更需要研究一整套完备的质量保证体系。

  多角度剖析“金属3D打印”

  如今,新技术领域一旦火爆,往往会吸引很多科技人才跟进,进行二次开发和创新。3D打印因此快速在国内热火起来,以西工大黄卫东教授创始的“金属3D打印”为代表的各项新型的增材制造工艺,不仅解决了传统工艺对于复杂形状的产品的“一体化制造”难题,也让3D打印制造出来的产品质量和耐用性更好。目前,已为航空、航天、医疗等领域提供众多轻量化、功能化、定制化的金属产品。“创新并不是单纯的从无到有,而是应该始于问题,终于改进。在现实领域中发现问题,然后通过研究,发明更好的方式来解决,这样的创新往往能够更好地投入到实际应用中。”

  在“金属3D打印”出世之前,黄卫东经过了近20年的研发。1995年的时候,黄卫东教授就开始了激光熔覆方面的研究。后来,接触到快速成型技术(3D打印技术的前身),它能够自由成型复杂的结构。当时,材料技术还并不是很好,3D打印只能制作一些研究模型,而实际应用性能比较差。由于注意到这个技术成型原理的优势,结合自身的工作,黄教授首先提出了“兼顾复杂结构和高性能的金属零件制造技术”的概念。“这就是始于问题。”黄卫东表示,当时还没有形成3D打印领域,“金属3D打印”更完全是一个新概念。“因此,很多人觉得不切实际。但我通过深入分析,找到了实现这个目标的技术原理。”

  之后,黄卫东团队通过不断的理论和实验研究,最终形成了成熟的“金属3D打印”技术。“理论是很重要的,这相当于你看得到目的地,只是在开辟到达的路径。如果没有清晰理论的支持,盲目实验不仅效率低,还不见得能达到目的。”由于自身工作的情况,黄卫东对于航空、航天制造领域的问题比较了解。“航空、航天设备的零件往往都是非常复杂的结构,传统技术一般是将其拆分成简单结构制造,然后通过焊接或螺栓进行组装。”黄卫东说,航空、航天制造的一大需求就是设备的减重,“由于组装,在拼接处肯定会需要加固,这就增加了重量。而且,无论用什么方式组装,肯定不如一体化制造的性能可靠。这就是终于改进。”

  尽快构建产业链 将3D打印做大做强

  据国家机械制造与自动化领域著名科学家卢秉恒教授介绍,3D打印实际上是把三维的物体按照比例缩小,然后把它一层一层打印,再叠加起来,这个打印的流程是一个做加法的过程。3D打印做单件和做批量的产品成本几乎是一样的,所以它不需要事先做好生产准备,也不需要做卡具、做工具、选择机床和编制程序,它自动就可以将CAD的数据变成一个三维的实体。

  针对3D打印技术的国际发展情况和国内的发展程度,卢秉恒院士表示,这个技术还属于发展的井喷期,因为它刚发展了三十年,所以创新空间非常大,我们要尽快构建产业链,把3D打印的产业做大做强。像美国的微软、苹果和亚马逊都加入了3D打印的行业。希望我国能够尽快建立相关技术研发的企业,汇聚一些优势地区的优势研究力量,吸引企业共同研发。3D打印技术是引领第三次工业革命的重要技术之一,因为它突破了结构和材料的创新,有些甚至是颠覆性的创新。目前,3D打印在很多领域都有应用,而未来3D打印带来的变化将比互联网更大。我们可以想象未来3D打印技术不仅可以打印机器零件,还可以做活体“零件”制造自己的内脏。

  卢秉恒院士强调,我们在尝试用3D打印技术“打印”出自己的活体器官而不是金属材料替代物。我国在这方面的研究比国外早了十二年。另外,利用3D打印技术,我们还可以做一些个性化的假肢修复,按照不同位置的承载、人的痛感程度来进行设计,而不是简单的把几何模型用石膏做出来,使手术更精准。卢院士还表示,目前中国3D打印技术的发展与国外仍存在一定差距,一方面是产业规模比较小,其次是产业链还不齐全。例如我们的激光器和光学系统都是从国外进口的,材料和品种不齐全,这些都有待攻关发展。不过我们相信在国家的大力支持下,这些难题一定会解决的。

印联责编:洋洋

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