3D工业打印:从原型制作到未来工厂

3D工业打印作为引领未来制造业变革的最重要的新型制造技术,从在根本上改变了现代工业的生产过程和组织方式。或许有人觉得3D打印距离你的生活还非常遥远,但它正深刻地影响着我们今天和未来的生活。

3D工业打印,使得单个产品的生产成本与大规模生产的成本之间的差距正在迅速缩小,传统的规模经济理论开始受到挑战和颠覆。3D打印技术极大地释放人的创造力和想象力,创新经济的商业模式变得更具可操作性。计算机+3D打印机便可完成产品的设计和制造,中小企业和个体企业家由此可以挑战世界工业巨头,传统的集中式大生产模式迈向向分布式生产,进而改变和重塑世界产业的格局。

作为制造大国,3D打印在中国产业上的应用已经拓宽到航空、汽车、医疗等多个领域。据预测,到2016年中国将超越美国成为全球最大的3D打印机市场。日本媒体表示,3D打印对于中国企业在金属模具的制作技术上有很大的帮助和提升,这也将促进中国企业在国际市场上的竞争力越来越强并追赶世界先进水平。中国3D打印技术产业联盟表示,到2016年,中国3D打印机市场规模将扩大到100亿元,并超越美国成为全球最大的市场。

全球工业强国3D打印的应用现状

全球市场研究公司gartner不久前预测,2015年全球将售出217350台3d打印机,增幅高达100%。他们还预测,到2018年全世界3d打印机出货量将超过230万台。3dprint.com认为增长速度还有可能更快,甚至12-18个月就可能达到这个目标。他们的理由是,目前已经看到行业内创新的速度在加快,另外,市场上已经有少数价格300美元以下的3d打印机出现(比如m3d公司的micro和new matter公司的mod..
彩色3D打印的小提琴体现了先进科技与高雅艺术的完美融合;3D打印的音乐盒对细节的完美呈现让观众叹为观止;在众多贴近生活、精致有趣的3D打印模型中,一尊惟妙惟肖的动漫关公玩偶更是格外显眼……这些让人耳目一新的模型不禁让人感叹,3D打印这一创新技术已渗透进我们日常生活的方方面面,真正做到了创新科技改变生活。随着3D打印应用日益普及和深化,此创新技术更为各行业的生..
近期美国国防部高级计划研究局(DARPA)宣布推出开放制造(Open Manufacturing)计划,该计划的目的旨在提高对于增材制造及其它先进制造相关的各种工艺和材料的理解。DARPA指出,为了使3D打印成为复杂军工部件——比如飞机机翼——制造的主流技术。
据国外媒体报道,美国3D打印机生产企业已经在竞争中领先,但设在日本的一个联盟正寻找机会反击,或许只要一两年时间就可初见成效。日本的这一联盟包括多家大学、以及松下(Panasonic)、日产(Nissan)和川崎重工(Kawasaki)等在内的27家公司,此外还有日本政府。该联盟不打算生产五颜六色的雕像等小玩意儿,而计划使用钛元素制造精巧复杂的部件,如飞机零部件和药用的人造关节..
“韩国规划到2020年培养1000万人掌握3D打印,它人口才4000多万,我听到这个消息非常震惊。”中国工程院院士卢秉恒在近日举办的3DDS'2014之3D打印峰会上如是说。韩国为何出台如此重大的国家决策?卢秉恒解释说,韩国认为自己在IT产品领域的地位受到中美两国的动摇,因此“要抓住下一个机遇——3D打印”,力争让培养出的1000万人在社会各领域都能应用3D打印技术。

3D打印的关键技术及展望

不可否认,2014年是3D打印迅速发展的一年,蓬勃发展的大环境促使更多的公司、更多的资本以及更多的艺术创作,涌向3D打印与之紧密结合,医疗、航空航天、艺术等领域更是不乏佳作。那么,2015年3D打印技术走向又将如何,今天不如让我们在这里做一个大胆的想象。从现阶段大批企业投身3D打印领域来看,未来3D打印不单只是只是打印、扫描,或是内容共享,还将专注提高打印精密度、生..
从1986年CharlesHull开发了第一台商业3D印刷机算起,3D打印已经走过了整整30年。蛋糕、别墅、汽车、飞机、心脏……关于3D打印应用的新闻报道不断刷新人们的想象。“今天我们对3D打印的认识和应用才刚刚开始,至于未来究竟能够发展到什么程度,无人知晓。”接受笔者采访时,世界3D打印技术产业联盟执行主席、中国3D打印技术产业联盟联席理事长罗军说。
3D打印技术概述 上上世纪的思想,上世纪的技术,本世纪的市场 3D打印技术源自19世纪美国研究的照相雕塑和地貌成型技术,学界将其称为“快速成型技术”。1986年美国科学家查尔斯·胡尔利用一种叫光敏树脂的液态材料,发明出世界上第一台3D打印机。随后胡尔以这种技术为基础成立了世界上第一家3D打印设备公司3D Systems,并于1992年卖出了第一台商业化产品。上世90年代3D技..
目前3D打印仍以工业级为主,但消费级呈爆发态势。近年来,3D打印在工业应用下游行业不断拓展,直接零部件制造的占比也逐年提高;个人消费市场虽起步较晚,但近年来呈现快速爆发趋势。据WohlersAssociates统计,3D打印技术的行业应用主要分布于消费电子、汽车、医疗、航空航天、建筑、科研等领域。3D打印技术在消费电子产品开发上优势明显。3D打印技术在电子领域主要应用在产品模..

3D打印在制造业的技术应用

1938年,Berthold Hermle在德国西南部成立了一家螺栓和螺钉制造公司。现在,他创办的Hermle公司将一种增材制造(即3D打印)技术——MPA——与该公司传统的减材制造工艺相结合,打造出了一款具有无可比拟功能的机床。所谓的MPA技术是一种热喷射方法,该方法主要使用金属粉末和动能,将材料融合到构建对象表面以生成大体积的零部件。
海军某驱逐舰支队一艘战舰在进港停泊时,绞缆绳的传动齿轮锯齿突然断裂,无法快速抛锚。紧急关头,机电部门维修人员快速卸下受损齿轮,走进位于船尾的移动方舱对齿轮展开抢修。很快,受损齿轮得到修复。“这得益于增材再制造技术的成功应用。”战舰机电部门值更员任亚伦告诉记者:“这里面犹如一个微型‘加工车间’,能够快速修复、制造出常用甚至非标零件。”
近20年来,通用汽车设计中心在快速成型技术领域一直处于领先地位。快速成型实验室主要使用两种制造技术,即选择性激光烧结技术以及激光固化快速成型技术这两个技术可将原材料层叠,并制成最终成品。在通用汽车设计中心大楼之内,雪佛兰、别克、GMC、凯迪拉克品牌的未来车型正在孕育之中。
“我们还打算在火箭的开发中使用3D打印机”,三菱重工业在2014年7月17日召开的卫星发射服务媒体说明会上表示,该公司正在考虑使用金属3D打印机来制造火箭部件。由于火箭每年只生产数枚,因此很多部件都是独一无二的。使用3D打印机有助于降低制造成本。三菱重工还提到了火箭开发中的技术传承。该公司表示,负责新型主力火箭的开发。
航天、航空业把一部份原使用传统的制造工艺的部件转移到3D打印制造工艺,勿庸置疑它们已经取得了成功,如发动机零部件,甚至整个发动机。 由于3D打印技术的低成本和定制生产的性质,制造商能够降低材料成本,减少劳动量,提高零件的可用性等它已对现在传统制造工艺产生了影响,在未来几年,3D打印技术在航空航天制造业将会更为普遍。
虽然3D打印名企3D Systems的股价从2014年初的高点一路下滑,至今仍在底部挣扎,但这并不能阻挡该公司继续其扩张计划,在各个领域扩大其存在,并吸引潜在大客户的注意,其中包括美国政府和军方。就在上周,天工社报道了美国海军的一家机构与3D Systems签订合作研发协议的新闻。事实上,今年二月份,该公司还曾获得了美国空军两份价值超过100万美元的研究合同。

3D打印机选择要点和注意事项

3D打印技术出现在20世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。
增材制造 (AM) ,又称 3D 打印,以 21 世纪第一次制造革命的姿态出场,其与由毛胚去除多余材料的减式制造法不同,金属 AM 以一层一层的方式建立功能性最终产品或产品特性。在选择合适的金属3D打印机之前,有5件事需要考虑,了解以下内容,就可以先选出适合自己企业应用需求的增材制造技术了。
3D打印技术(ThreeDimensionsPrintingTechnology)是快速成形技术的一种,它是将计算机设计出的三维数字模型分解成若干层平面切片,然后由3D打印机把粉末状、液状或丝状塑料、金属、陶瓷或砂等可粘合材料按切片图形逐层叠加,最终堆积成完整物体的技术

3D打印展会一览

TCT Show + Personalize作为全球行业领先的增材制造、3D打印产品与技术展览会,自1995年至今已经成功举办了19届,每年的TCT都会吸引超过200个展商前往英国伯明翰。2015年3月,TCT强势登陆中国上海, 展会命名为TCT + Personalize Asia,中文名为亚洲3D打印、增材制造展览会,这一盛会的亚洲首秀成功吸引了全球近80家展商、9871名观众、532位参会代表到场参观,超过100家媒体争相报道。
广州国际3D打印展览会于2015年9月15–17日开始举办,是asiamold广州国际模具展览会的同期展览,展会汇聚模具行业领先供应商,是备受工业制造业推崇的年度盛事,展会理念“从设计到快速成型到批量生产”。预期可吸引逾400家参展商,共同展示最新模具解决方案及行内先进技术。本届展会将在亚洲第一展馆——广交会展馆举行,展览面积达20,000平方米,预计可吸引全球各地逾20,000名观众莅临参观采购。
“2015深圳国际3D打印技术展览会”将于今年11月25日-27日在深圳会展中心隆重举行。这将是该展会迄今为止第五次在中国举办,首届主办的3D打印技术的专业展会。主办单位预计展会将有超过100家的服务于3D打印领域的企业和服务机构参展,同时吸引将有5,000名活跃于3D打印领域的海内外专业人士莅临观展。届时,主办方与相关专业协会和机构将协力举办中国国际3D打印技术高峰论坛。

工业3D打印发展历程

3D打印技术从一项已存在30年的“快速成型”技术演化而来。为什么已存在三十多年的3D打印技术,却在这段时间里引发如此之多的关注?技术的进步与设备价格的降低,以及长久以来大规模批量生产逐渐暴露的局限性,让人们对这项技术的商业前景充满期待。近年来,人们对3D打印的兴趣激增, 该技术也日渐成熟。尽管3D打印技术已存在三十多年,但2012年3D打印机的价格才首次降低到让业余爱好者和小企业负担得起。同时,逐步形成了两大支持性团体:在线3D打印服务商(如Shapeways)和开源3D社区。这些团体使你能够轻松地以合理的成本利用各种材料(低质量塑料、金属、陶瓷等)进行打印。这些进步自然也引发了人们的关注:3D打印机能否最终像纸打印机一样无处不在?

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读者评论

3D打印行业专家

3D打印技术服务创新战略联盟理事长
美国Stratasys 公司董事会主席,FDM技术发明者
世界3D打印技术产业大会暨博览会秘书长
英国增材制造联盟主席
华南理工大学教授,中国3D打印技术产业联盟顾问
第一任清华大学材料成形制造自动化研究所所长
中科技大学材料科学与工程学院副院长
中国3D打印技术产业联盟副理事长、美国Drexel大学教授
北京航空航天大学教授,北京市特种功能能材料与表面技术重点实验室副主任
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