3D打印,制造业的未来

国际金属加工网 2019年05月07日

3D打印,又称为“增材制造”,属于快速成型技术的一种,是一种以数字模型为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过使用3D打印设备将材料进行逐层添加从而制造出三维物体的新型制造技术。它是信息网络技术与先进材料技术、数字制造技术的密切结合。

跟传统铸造技术相比,3D打印技术最大的优势在于不需要模具即可实现各种形状产品的制造。因此3D打印技术特别适合应用于利用模具铸造困难、形状复杂、个性化强的产品。此外,传统制造技术中,产品模具需要多次调试,研发成本较高。而3D打印技术可以大大缩短研发周期,降低研发成本。

3D打印技术最早出现于20世纪80年的美国,2012年开始在中国兴起。作为先进制造业的重要组成部分,国家对其的发展高度重视,先后出台了不同的政策支持。

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在国家政策的支持下,经过几年的研究,我国的3D打印技术得到了巨大的发展,产业规模逐年提高:

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虽然从2015年开始增长速度有所减缓,但产业规模仍保持每年增长的趋势。尤其是这两年,通过不断地自主研发,我国3D打印产业逐渐脱离了对外国的技术和材料依赖。以浙江迅实科技为例,从2013年成立至今,通过相关技术人才的招揽,迅实科技现在已经拥有了自己的技术团队,并与西交大卢秉恒院士合作设立了院士工作站。迅实科技现已开发了MoonRay系列3D打印机,研制了Resin高精度DLP光敏树脂材料等。

相较于迅实科技的不断发展,其他很多3D打印公司却在行业中面临困境。他们大多没有自己独立的技术支撑,或过分依靠上游材料,纯粹靠3D打印输出而难以生存。可见不管是何种行业,科学技术才是第一生产力。

经过不断发展,3D打印技术功能日趋精细化,应用领域也越来越广。

下表是现在3D打印技术及应用领域的整理:

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从图表中可以看出,现阶段3D打印技术在军事、航空航天医疗以及工业级打印领域被广泛运用。尤其在医疗领域,3D打印技术的运用与逐渐成熟将极大地改变以往传统医疗方式,转为依靠科技手段来实施更加精准,风险更小的高难度手术。2019年4月15日以色列特拉维夫大学研究人员以病人自身的组织为原材料,3D打印出全球首颗拥有细胞、血管、心室和心房的“完整”心脏。这必将成为心脏病患者的福音,为更多心脏病患者的康复带来契机。

综合3D打印产业的技术特点和发展现状,可以预测到3D打印行业未来的发展趋势呈现以下特点:

1.3D打印个人消费保持高速增长

随着“个人制造”的兴起,桌面级3D打印机的需求会进一步提高,从而促进上游打印材料的消费。因此在个人消费领域,3D打印行业预计仍会保持相对较高的增速。

2.3D打印金属材料应用程度不断加深

在工业消费领域,由于3D打印金属材料的不断发展,以激光金属烧结为主要成型技术的3D打印设备,将会在未来工业领域的应用中获得相对较快的发展。

3.产业链上的专业分工会进一步深化

现阶段,主要的3D打印企业一般以材料供应,设备制造和打印服务的综合形式存在。这是由产业发展初期技术推广和市场规模的限制所致。长期来看,产业链的各环节会产生专业化的分离,专业材料供应商和打印企业会出现,产品设计服务会独立或向下游消费企业转移。

就目前而言,国内的3D打印技术仍在起步阶段,无论是工业应用还是个人消费领域都存在巨大的潜在发展空间。就长期的需求增长而言,上游打印材料和个人3D打印设备的制造企业会发展得更好。因为在通用化的技术标准不断推广的基础上,专业化的材料供应企业的发展是大势所趋。而从个人消费到工业制造,不管哪个领域快速增长,对耗材的需求都是必不可少的。


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