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未来3D打印的发展趋势

2019-08-28

摘要:3D打印技术作为第三次工业革命的代表技术之一,越来越受到工业界和投资界的重视。在分析全球3D打印技术商业化和应用领域的基础上,展望了3D打印技术的应用趋势。最后指出,三维打印技术将深刻改变传统工业的产业模式,实现从传统制造业向智能化制造的转变。

关键词:3D打印技术、智能制造、快速制造、灵活性

1 3D打印技术的概念

3D打印(3D打印)技术,也称为"材料添加制造"(添加剂制造)技术。3D打印与传统的材料处理方法完全相反。基于三维CAD模型的数据,采用逐层添加的材料制造方法。采用三维物理实体模型的制作方法,与相应的数学模型完全一致。3D打印技术的内容涵盖了与产品生命周期前端“快速成型”和整个生产周期“快速制造”相关的所有打印工艺、技术、设备类别和应用。三维打印涉及CAD建模、激光、测量、接口软件、材料、数控、精密机械等学科的集成。

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三维打印具有以下特点和优点。

数字化制造:借助CAD等软件将产品结构数字化,将机器和设备加工制造转化为设备。

(2)降维制造:即先将三维结构的对象分解成二维分层结构,再将三维对象逐层累积,使制造过程更加灵活。

直接制造:任何困难的零件都可以通过“打印”一次直接制造,而不需要模具或装配、拼接和其他复杂的工艺来实现。

(4)快速制造:3D打印制造工艺短,全自动,可实现现场制造。

2 目前存在的主要问题

3D打印技术取得了显著的进展,但仍存在以下问题。

耗材是制约3D打印技术广泛应用的关键因素。目前,可印刷材料很少。

23d打印机本身。由于三维打印技术的发展不完善,快速成型零件的精度和表面质量不能满足直接工程应用的要求,只能作为原型。

33D打印的价格。目前,3D打印没有规模经济的优势,价格优势不明显。

4.保护知识产权。3D打印技术的意义不仅在于改变资金和工作的分配模式,而且在于改变知识产权的规则。

5 D打印机的操作技巧。3D打印技术需要依靠数字模型进行生产,但普通用户仍然难以学会使用计算机辅助设计工具(CAD)。

政策。3 D技术的研发需要大量的政府投资或产业投入。

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3 应用领域与影响

3.1 全球商业化状况

根据美国技术咨询服务协会(American Association of Technical Advisory Services)沃勒协会(Wohlers Associates)发布的2012年年度报告,2011年全球3D打印行业销售额为17.14亿美元,目前该技术的市场渗透率为8%。因此,报告保守估计3D打印的市场机会为214亿美元。乐观主义者表示,目前的市场渗透率仅为1%,而3D印刷市场的机会为170亿美元。目前,3D打印技术市场年增长率为29.4%。该行业的市场规模预计到2015年达到370亿美元,到2019年将达到65亿美元。

3D打印技术在中国起步并不晚。目前,我国3D打印技术的重要性已上升到战略水平。政府出台了一系列相关发展规划,支持各行业特别是高、精、前沿领域3D打印技术核心关键技术的研发和推广。

3.2 应用领域

三维打印机的应用对象可以是任何行业,只要这些行业需要模型和原型。目前,3D打印技术已应用于工业设计、文化艺术、机械制造、航空航天、军事、建筑、家电、轻工、医药、雕塑、珠宝等领域。随着技术本身的发展,其应用领域将继续扩大。这些应用主要体现在以下八个方面:

(一)电子器件的设计和制造;

(2)制造工艺及装配检验;

(3)功能样品的制备和性能测试;

(4)快速工装小批量制造;

建筑物整体结构和装饰的评价;

(五)科学计算数据实体的可视化;

医学和医学工程;

⑧ 动漫造型评价。

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3.3 对人类生产生活方式的影响

3D打印技术的应用将从以下三个方面深刻改变传统的制造形式。

首先,在制造过程中发生了深刻的变化。3D打印改变了原材料切割组装的加工方式,节省了材料和加工时间。

二是推动制造业技术的跨越式发展。3D打印技术是集CAD/CAM技术、激光技术、光化学、控制、网络和材料科学等多方面技术和知识为一体,促进相关产业发展的高新技术。

第三,制造业模式发生了革命性的变化。3D打印可以改变以第二次工业革命中生产的流水线为代表的大规模生产模式,使产品的生产转向个性化和定制。

4 结束语

随着3D打印技术和商业应用的发展,"大规模定制"将成为一个重要的生产模式。3D打印与现代服务业紧密结合,将形成新的细分产业和新的商业模式,创造新的经济增长点。三维打印技术的发展所带来的产品技术、制造技术和管理技术使企业有能力快速响应市场需求,实现远程定制、远程设计、本地生产和销售的协同新生产方式,使生产模式、商业模式等发生根本性的变化。


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