3D打印 豐滿還是骨感

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1、3D打印 豐滿還是骨感   盡管3D打印技術(shù)發(fā)展空間廣闊,應(yīng)用已十分廣泛,迅速發(fā)展繁榮表象的背后,仍然存在著產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱、關(guān)鍵核心技術(shù)有待突破、產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展等一系列“成長(zhǎng)的煩惱”,距離產(chǎn)業(yè)化仍有很長(zhǎng)的路要走。 U52er52A1016ini5252作文/3D打印 豐滿還是骨感_   在不久前舉辦的2017中國(guó)國(guó)際信息通信展上,展臺(tái)上的煎餅“賣(mài)”得格外火爆。煎餅,大家都習(xí)以為常,為什么此款煎餅頗受追捧?只因其披上了3D打印的華麗外衣。   從打印出的房子里醒來(lái),換上打印出的衣服,吃完打印出的早餐,騎著打印出的單車(chē)去上班……這看似是在科幻電影中

2、才會(huì)實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景,現(xiàn)在都能夠依靠3D打印技術(shù)將這些幻想成為現(xiàn)實(shí)。從高大上的前沿技術(shù),到如今滲透到我們衣食住行的各個(gè)領(lǐng)域,3D打印帶給我們的驚喜總是超出想象。   3D打印是一種形象化的表述,還有一個(gè)正式的官方名字,叫作增材制造(Additive Manufacturing,AM),技術(shù)的本質(zhì)跟傳統(tǒng)的普通打印工作原理基本相同,打印機(jī)內(nèi)裝的不是墨粉,而是實(shí)實(shí)在在的“打印材料”,與電腦連接后,通過(guò)電腦控制構(gòu)建模型,再輸出數(shù)據(jù)把“打印材料”一層層疊加起來(lái),最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。   由于其與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)深度融合,給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)變革性影響,目前已經(jīng)成為世界各國(guó)培育未來(lái)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)。據(jù)Wohle

3、rs Associates對(duì)全球61家工業(yè)系統(tǒng)制造商、19家專用材料生產(chǎn)商、100家服務(wù)提供商以及一批消費(fèi)級(jí)增材制造設(shè)備制造商的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2016年,全球增材制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá)到60.63億美元,同比增長(zhǎng)17.4%。工業(yè)級(jí)增材制造裝備制造企業(yè)數(shù)量不斷增加。2016年,全球有97家工業(yè)級(jí)增材制造裝備制造商,相比2014年的49家,增長(zhǎng)近1倍。報(bào)告顯示,2015年全球增材制造設(shè)備市場(chǎng)保有量格局中,歐美國(guó)家占有率為67.9%。其中,北美國(guó)家占有率39.7%,歐洲國(guó)家占有率28.2%,均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。亞洲國(guó)家占有率為27.5%,呈現(xiàn)小幅上升趨勢(shì)。從國(guó)別看,美國(guó)的設(shè)備保有量占有率居首,高達(dá)37.8%,相

4、比2014年下降了0.3個(gè)百分點(diǎn)。德國(guó)設(shè)備保有量占有率居其次,高達(dá)9.6%,相比2014年下降了0.1個(gè)百分點(diǎn)。據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司IDC預(yù)計(jì),未來(lái)5年內(nèi),全球3D打印市場(chǎng)將以22.3%的年復(fù)合增長(zhǎng)率擴(kuò)大,在2020年達(dá)到289億美元。   從2013年開(kāi)始,我國(guó)也開(kāi)始逐漸加大對(duì)3D打印的扶持力度。2015年,《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃(2015-2016年)》以及《中國(guó)制造2025》相繼出臺(tái)。提高制造創(chuàng)新能力的呼聲也日益突出,3D打印技術(shù)發(fā)展頗為可觀,如目前世界上最大的3D打印機(jī)正是中國(guó)制造;天宮一號(hào)、國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919的部分零部件,也都使用了3D打印技術(shù)。   據(jù)中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟對(duì)2

5、3家規(guī)模以上企業(yè)的經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2016年國(guó)內(nèi)規(guī)模以上增材制造企業(yè)總產(chǎn)值20.3億元,比2015年的10.8億元增長(zhǎng)87.5%。2017年上半年總產(chǎn)值為11.6億元,同比增長(zhǎng)50.5%,產(chǎn)業(yè)規(guī)模實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。從產(chǎn)業(yè)構(gòu)成看,增材制造裝備、材料和服務(wù)的產(chǎn)值比例分別為50.1%、26.9%、23.0%,增材制造裝備產(chǎn)值占一半。   雖然現(xiàn)在國(guó)內(nèi)3D打印行業(yè)紅紅火火,但是作為新興行業(yè),依然存在著不容忽視的問(wèn)題。首先,國(guó)內(nèi)現(xiàn)在有大概三四百家企業(yè)進(jìn)入3D打印領(lǐng)域,但是多數(shù)仍在從事粗放式生產(chǎn)設(shè)備的工作,基本上還是處于“小而散”的狀態(tài),未有核心龍頭企業(yè)。雖然國(guó)外的3D打印企業(yè)大多也并不盈利,而且規(guī)模也不算大

6、,但是區(qū)別還是非常明顯的。   其次,從技術(shù)層面看,我國(guó)基本上還是缺乏核心技術(shù),缺乏原創(chuàng)技術(shù),但是國(guó)外的技術(shù)卻在不斷改寫(xiě)3D打印新的歷史。在應(yīng)用層面,雖然我們?cè)诤芏囝I(lǐng)域都開(kāi)始應(yīng)用,但是我們的應(yīng)用基本上還是非常初級(jí),要打開(kāi)應(yīng)用市場(chǎng)還有不少困難和問(wèn)題。而美國(guó)基本上在航空航天和軍工領(lǐng)域全面覆蓋,歐洲在汽車(chē)及零部件、模具、醫(yī)療領(lǐng)域的深度應(yīng)用已經(jīng)10多年。日本雖然也是后來(lái)者,但在模具、汽車(chē)及零部件等領(lǐng)域的應(yīng)用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我們。   除了核心技術(shù)有待突破外,與傳統(tǒng)制造相比,3D打印存在著難以量產(chǎn)的先天劣勢(shì),材料與成本是阻礙3D打印實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的兩大因素。材料上,3D打印面臨耗材短缺的問(wèn)題。目前能夠應(yīng)用到3D

7、打印的材料僅100多種,而傳統(tǒng)減材制造、等材制造的材料有數(shù)萬(wàn)種。另外材料的性能還不夠穩(wěn)定,且材料的通用性比較差和成本高企,制約著3D打印在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展。   成本過(guò)高是制約該技術(shù)發(fā)展的重要瓶頸之一。大多桌面級(jí)的3D打印機(jī)售價(jià)都在2萬(wàn)元人民幣左右,而工業(yè)級(jí)的設(shè)備在幾十萬(wàn)元到上百萬(wàn)元。桌面級(jí)設(shè)備因?yàn)閼?yīng)用的是熔融沉積快速成型技術(shù),無(wú)需激光器等貴重元器件,因此價(jià)格較便宜。但成形后表面粗糙,需后續(xù)拋光處理,一些過(guò)于精細(xì)的細(xì)節(jié)也表現(xiàn)不出來(lái)。但這些產(chǎn)品在效果上都難以叫人滿意,故而阻礙了量產(chǎn)。工業(yè)3D打印設(shè)備本身的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本又較高,導(dǎo)致價(jià)格昂貴,成本不好下降。以SLS(粉末材料選擇性激光燒結(jié)

8、)技術(shù)為例,由于使用了大功率激光器,除了本身的設(shè)備成本,還需要很多輔助保護(hù)工藝,不僅技術(shù)難度大,維護(hù)成本也非常高,中小企業(yè)望而卻步,阻礙了現(xiàn)有傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的改造升級(jí)。   最為重要的是目前3D打印整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展。3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要完善的供應(yīng)商和服務(wù)商體系和市場(chǎng)平臺(tái)。在供應(yīng)商和服務(wù)商體系中,包含工業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、3D數(shù)字化技術(shù)提供商、3D打印機(jī)及耗材提供商、3D打印設(shè)備經(jīng)銷商、3D打印服務(wù)商。市場(chǎng)平臺(tái)包含第三方檢測(cè)驗(yàn)證、金融、?子商務(wù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等支持。而目前國(guó)內(nèi)的3D打印企業(yè)還處于“單打獨(dú)斗”的初級(jí)發(fā)展階段,產(chǎn)業(yè)整合度較低,主導(dǎo)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)發(fā)平臺(tái)尚未確立,技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用還處于

9、無(wú)序狀態(tài)。   盡管3D打印技術(shù)發(fā)展空間廣闊,應(yīng)用已十分廣泛,但迅速發(fā)展繁榮表象的背后,仍然存在著核心器件、成形材料、工藝及軟件等產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱、關(guān)鍵核心技術(shù)有待突破、產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展等一系列“成長(zhǎng)的煩惱”,距離產(chǎn)業(yè)化仍有很長(zhǎng)的路要走。   專家視點(diǎn)   盧秉恒(中國(guó)工程院院士、西安交通大學(xué)機(jī)械學(xué)院院長(zhǎng)、教授):我國(guó)的3D打印技術(shù)進(jìn)步很快,但仍然落后于歐美,而落后的原因并不是研發(fā)時(shí)間晚了幾年。國(guó)內(nèi)企業(yè)在研發(fā)上投入少、底子薄、資金少,制約了研發(fā)投入。此外,政府的支持力度還不夠。國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)雖然科研水平已位居世界前列,但在工藝裝備、工程應(yīng)用方面還有很大的發(fā)展空間。為此,我國(guó)3D打印技術(shù)

10、需要制定技術(shù)發(fā)展路線圖,規(guī)劃基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)化、工程應(yīng)用的發(fā)展路線,從而使其真正產(chǎn)業(yè)化。   楊海成(中國(guó)航天科技集團(tuán)總工程師):3D打印制造是一種典型的數(shù)字化制造技術(shù)。以3D打印制造技術(shù)為代表的數(shù)字化制造技術(shù)將對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝、制造裝備及生產(chǎn)線、材料制備、相關(guān)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、制造企業(yè)形態(tài)乃至整個(gè)傳統(tǒng)制造體系產(chǎn)生全面、深刻的變革。   王華明(北京航空航天大學(xué)材料加工工程及自動(dòng)化系教授):增材制造技術(shù)最近很“熱”,需要科學(xué)地、理性地對(duì)待。增材制造只是制造技術(shù)大家庭一個(gè)成員而已,實(shí)際上裝備制造不可能依賴一種技術(shù)。制造技術(shù)體系完整,減材制造不是說(shuō)傳統(tǒng)制造,其實(shí)傳統(tǒng)制造技術(shù)非常地多。增材制造與減材制

11、造并不是對(duì)立的事情,增材制造產(chǎn)品需要后續(xù)少量的減材加工。增材制造不可能?覆或取代減材制造。   羅軍(中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟執(zhí)行理事長(zhǎng)):過(guò)去的幾年是3D打印概念推廣階段,現(xiàn)在是3D打印應(yīng)用階段,更需要與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)深度結(jié)合?,F(xiàn)在我們要做的是保持足夠信心和耐心,腳踏實(shí)地開(kāi)展工作。做技術(shù)研發(fā)的要從材料端入手,做應(yīng)用服務(wù)的要從設(shè)計(jì)端入手,做產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要從專業(yè)人才培訓(xùn)入手。比如,技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)應(yīng)扎扎實(shí)實(shí)從材料端入手,對(duì)材料和工藝深入研究,使國(guó)內(nèi)打印機(jī)速度更快、精度更高、成本更低,有更多功能性材料面世。做應(yīng)用服務(wù)的企業(yè),要多做“3D打印+”,著實(shí)把3D打印的應(yīng)用市場(chǎng)打開(kāi)。如果一項(xiàng)好技術(shù)始終不能有效打開(kāi)應(yīng)

12、用市場(chǎng),這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展無(wú)疑將受到限制。   史玉升(華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)、教授):我們認(rèn)為3D打印存在以下瓶頸問(wèn)題。第一,粉末材料。材料已經(jīng)成為增材制造的主要瓶頸問(wèn)題,如何制備這樣的材料有很多困難。第二,裝備的精度和效率。第三,成本?,F(xiàn)在裝備一買(mǎi)幾百萬(wàn),上千萬(wàn),成本太高了。第四,成形工藝。除了本身的增材制造成形工藝,也要考慮和傳統(tǒng)的工藝相結(jié)合,結(jié)合后將發(fā)揮傳統(tǒng)和增材制造的優(yōu)點(diǎn)。表面質(zhì)量、微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能控制都是3D打印技術(shù)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題,特別是標(biāo)準(zhǔn)制定。   孟光(上海航天局副局長(zhǎng)):應(yīng)該處理好五個(gè)關(guān)系。第一個(gè),傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造與3D打印制造的關(guān)系。第二個(gè),大規(guī)模制造與個(gè)

13、性化制造的關(guān)系。將來(lái)是多件大批量,還是停留在小層面精細(xì)化制造。第三個(gè),政府和市場(chǎng)的關(guān)系。如果這個(gè)問(wèn)題現(xiàn)在不考慮清楚,將來(lái)會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題。第四個(gè),裝備和產(chǎn)品,硬件和軟件的關(guān)系。我覺(jué)得在關(guān)心3D打印制造裝備的同時(shí),應(yīng)該關(guān)心滿足3D打印需求的材料的制備裝備,包括鈦合金的粉末,均勻性、一致性各方面的要求。第五個(gè),制造模式、商業(yè)模式與產(chǎn)業(yè)模式的關(guān)系。   連寧(南京紫金立德電子公司總經(jīng)理):3D打印技術(shù)在高層規(guī)劃中,很重要的一點(diǎn)是要加強(qiáng)正確的宣傳和引導(dǎo)?,F(xiàn)在有些媒體的一些報(bào)道、宣傳已經(jīng)過(guò)頭了,我們應(yīng)該抱著科學(xué)合理冷靜的觀點(diǎn)來(lái)看待3D打印技術(shù),要促進(jìn)技術(shù)人員到研發(fā)人員,更多更好地了解、認(rèn)識(shí)3D打印技術(shù),

14、讓他們更快地接受3D打印技術(shù),來(lái)促進(jìn)他們思想觀念的轉(zhuǎn)變以至引起他們工作方式方法的改變。   李冬茹(機(jī)械聯(lián)合會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)、研究員):從工業(yè)領(lǐng)域?qū)?D打印或者增材制造有幾個(gè)疑慮,第一個(gè)疑慮,通過(guò)這種工藝生產(chǎn)出來(lái)的東西,比如某一個(gè)零件,它跟傳統(tǒng)制造的零件,特別是內(nèi)在力學(xué)上有什么樣的相同和不同,感覺(jué)拿出來(lái)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不足,不足以讓產(chǎn)業(yè)界放心。第二個(gè)疑慮,成本控制問(wèn)題。3D打印開(kāi)發(fā)出的新產(chǎn)品在技術(shù)高速發(fā)展的今天,能保持多長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)領(lǐng)先?在高投入的同時(shí),能否獲得高回報(bào),這都值得疑慮?,F(xiàn)在大家看到主要的研究還是以學(xué)校為主,怎么能在一兩個(gè)行業(yè),在工業(yè)領(lǐng)域有所突破,使它更快速地發(fā)展,這是很核心的問(wèn)題。   邵新宇(華中科技大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)、教授):3D打印所帶來(lái)的是一種關(guān)鍵技術(shù)乃至于將來(lái)產(chǎn)業(yè)變化的核心是越來(lái)越明顯的,或者潛力是無(wú)限的,因此,要高度重視。從國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃層面來(lái)看,的確要重視這塊,相關(guān)資源整合起來(lái),比如相關(guān)的基金委在關(guān)注,科技部在關(guān)注,工信部也會(huì)談到這塊。要把相關(guān)的資源整合起來(lái),尤其是政府層面。

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