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凯发K8娱乐官网入口3D打印技术产业发展及前景分析|黑料不打烊网址更新|
    发布时间: 2024-07-13 10:02:13    

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  3D打印(3D Printing)技术作为快速成型领域的一种新兴技术ღ◈★◈ღ,目前正成为一种迅猛发展的潮流ღ◈★◈ღ。近一段时间凯发K8娱乐官网入口ღ◈★◈ღ,3D打印技术吸引了国内外新闻媒体和社会公众的热切关注ღ◈★◈ღ。英国《经济学人》杂志2011年2月刊载封面文章黑料不打烊网址更新ღ◈★◈ღ,对3D打印技术的发展作了介绍和展望ღ◈★◈ღ,文章认为ღ◈★◈ღ:3D打印技术未来的发展将使大规模的个性化生产成为可能ღ◈★◈ღ,这将会带来全球制造业经济的重大变革ღ◈★◈ღ。很多新闻媒体乐观地认为ღ◈★◈ღ:3D打印产业将成为下一个具有广阔前景的朝阳产业ღ◈★◈ღ。

  3D打印技术是指通过连续的物理层叠加凯发K8娱乐官网入口ღ◈★◈ღ,逐层增加材料来生成三维实体的技术ღ◈★◈ღ,与传统的去除材料加工技术不同ღ◈★◈ღ,因此又称为添加制造(AMღ◈★◈ღ,Additive Manufacturing)ღ◈★◈ღ。作为一种综合性应用技术ღ◈★◈ღ,3D打印综合了数字建模技术ღ◈★◈ღ、机电控制技术ღ◈★◈ღ、信息技术ღ◈★◈ღ、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识ღ◈★◈ღ,具有很高的科技含量ღ◈★◈ღ。3D打印机是3D打印的核心装备ღ◈★◈ღ。它是集机械ღ◈★◈ღ、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统ღ◈★◈ღ,主要由高精度机械系统ღ◈★◈ღ、数控系统ღ◈★◈ღ、喷射系统和成型环境等子系统组成ღ◈★◈ღ。此外ღ◈★◈ღ,新型打印材料ღ◈★◈ღ、打印工艺ღ◈★◈ღ、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分ღ◈★◈ღ。

  目前ღ◈★◈ღ,3D打印技术主要被应用于产品原型ღ◈★◈ღ、模具制造以及艺术创作ღ◈★◈ღ、珠宝制作等领域ღ◈★◈ღ,替代这些领域传统依赖的精细加工工艺ღ◈★◈ღ。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度ღ◈★◈ღ。除此之外ღ◈★◈ღ,在生物工程与医学ღ◈★◈ღ、建筑ღ◈★◈ღ、服装等领域ღ◈★◈ღ,3D打印技术的引入也为创新开拓了广阔的空间ღ◈★◈ღ。如2010年澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司合作ღ◈★◈ღ,尝试以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官ღ◈★◈ღ,是医学领域具有重大意义的创新ღ◈★◈ღ。

  经过十多年的探索和发展ღ◈★◈ღ,3D打印技术有了长足的进步ღ◈★◈ღ,目前已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率ღ◈★◈ღ。目前国际上较先进的产品可以实现每小时25mm厚度的垂直速率ღ◈★◈ღ,并可实现24位色彩的彩色打印ღ◈★◈ღ。

  目前凯发K8娱乐官网入口ღ◈★◈ღ,在全球3D打印机行业ღ◈★◈ღ,美国3D Systems和Stratasys两家公司的产品占据了绝大多数市场份额ღ◈★◈ღ。此外ღ◈★◈ღ,在此领域具有较强技术实力和特色的企业/研发团队还有美国的Fab Home和Shapewaysღ◈★◈ღ、英国的Reprap等ღ◈★◈ღ。3D Systems公司是全世界最大的快速成型设备开发公司ღ◈★◈ღ。于2011年11月收购了3D打印技术的最早发明者和最初专利拥有者Z Corporation公司之后ღ◈★◈ღ,3D Systems奠定了在3D打印领域的龙头地位ღ◈★◈ღ。Stratasys公司2010年与传统打印行业巨头惠普公司签订了OEM合作协议ღ◈★◈ღ,生产HP品牌的3D打印机ღ◈★◈ღ。继2011年5月收购Solidscape公司之后黑料不打烊网址更新ღ◈★◈ღ,Stratasys又于2012年4月与以色列著名3D打印系统提供商Objet宣布合并ღ◈★◈ღ。当前ღ◈★◈ღ,国际3D打印机制造业正处于迅速的兼并与整合过程中ღ◈★◈ღ,行业巨头正在加速崛起ღ◈★◈ღ。

  目前在欧美发达国家ღ◈★◈ღ,3D打印技术已经初步形成了成功的商用模式ღ◈★◈ღ。如在消费电子业ღ◈★◈ღ、航空业和汽车制造业等领域ღ◈★◈ღ,3D打印技术可以以较低的成本ღ◈★◈ღ、较高的效率生产小批量的定制部件ღ◈★◈ღ,完成复杂而精细的造型ღ◈★◈ღ。另外ღ◈★◈ღ,3D打印技术获得应用的领域是个性化消费品产业ღ◈★◈ღ。如纽约一家创意消费品公司Quirky通过在线征集用户的设计方案ღ◈★◈ღ,以3D打印技术制成实物产品并通过电子市场销售ღ◈★◈ღ,每年能够推出60种创新产品ღ◈★◈ღ,年收入达到100万美元凯发K8娱乐官网入口ღ◈★◈ღ。

  自20世纪90年代以来ღ◈★◈ღ,国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发ღ◈★◈ღ。清华大学在现代成型学理论ღ◈★◈ღ、分层实体制造ღ◈★◈ღ、FDM工艺等方面都有一定的科研优势ღ◈★◈ღ;华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势凯发K8娱乐官网入口ღ◈★◈ღ,并已推出了HRP系列成型机和成型材料ღ◈★◈ღ;西安交通大学自主研制了三维打印机喷头ღ◈★◈ღ,并开发了光固化成型系统及相应成型材料ღ◈★◈ღ,成型精度达到0.2mmღ◈★◈ღ;中国科技大学自行研制了八喷头组合喷射装置ღ◈★◈ღ,有望在微制造ღ◈★◈ღ、光电器件领域得到应用ღ◈★◈ღ。但总体而言ღ◈★◈ღ,国内3D打印技术研发水平与国外相比还有较大差距ღ◈★◈ღ。

  近年来ღ◈★◈ღ,国内如深圳维示泰克ღ◈★◈ღ、南京紫金立德ღ◈★◈ღ、北京殷华ღ◈★◈ღ、江苏敦超等企业已实现了3D打印机的整机生产和销售凯发K8娱乐官网入口ღ◈★◈ღ,这些企业共同的特点是由海外归国团队建立ღ◈★◈ღ,规模较小ღ◈★◈ღ,产品技术与国外厂商同类产品相比尚处于低端ღ◈★◈ღ。目前ღ◈★◈ღ,国产3D打印机在打印精度ღ◈★◈ღ、打印速度ღ◈★◈ღ、打印尺寸和软件支持等方面还难以满足商用的需求ღ◈★◈ღ,技术水平有待进一步提升ღ◈★◈ღ。在服务领域ღ◈★◈ღ,我国东部发达城市已普遍有企业应用进口3D打印设备开展了商业化的快速成型服务ღ◈★◈ღ,其服务范围涉及到模具制作ღ◈★◈ღ、样品制作黑料不打烊网址更新ღ◈★◈ღ、辅助设计ღ◈★◈ღ、文物复原等多个领域ღ◈★◈ღ。与内地相比ღ◈★◈ღ,我国港台地区3D打印技术引入起步较早ღ◈★◈ღ,应用更为广泛ღ◈★◈ღ,但港台主要着重于技术应用ღ◈★◈ღ,而非自主研发ღ◈★◈ღ。

  根据国际快速制造行业权威报告《Wohlers Report 2011》发布的调查结果ღ◈★◈ღ,全球3D打印产业产值在1988~2010年间保持着26.2%的年均增长速度ღ◈★◈ღ。报告预期ღ◈★◈ღ,3D打印产业未来仍将持续较快地增长ღ◈★◈ღ,到2016年ღ◈★◈ღ,包含设备制造和服务在内的产业总产值将达到31亿美元ღ◈★◈ღ,2020年将达到52亿美元ღ◈★◈ღ。

  但3D打印技术要进一步扩展其产业应用空间ღ◈★◈ღ,目前仍面临着多方面的瓶颈和挑战ღ◈★◈ღ:一是成本方面ღ◈★◈ღ,现有3D打印机造价仍普遍较为昂贵ღ◈★◈ღ,给其进一步普及应用带来了困难ღ◈★◈ღ。二是打印材料方面ღ◈★◈ღ,目前3D打印的成型材料多采用化学聚合物ღ◈★◈ღ,选择的局限性较大ღ◈★◈ღ,成型品的物理特性较差ღ◈★◈ღ,而且安全方面也存在一定隐患ღ◈★◈ღ。三是精度ღ◈★◈ღ、速度和效率方面ღ◈★◈ღ,目前3D打印成品的精度还不尽人意ღ◈★◈ღ,打印效率还远不适应大规模生产的需求ღ◈★◈ღ,而且受打印机工作原理的限制ღ◈★◈ღ,打印精度与速度之间存在严重冲突ღ◈★◈ღ。四是产业环境方面ღ◈★◈ღ,3D打印技术的普及将使产品更容易被复制和扩散凯发K8娱乐官网入口ღ◈★◈ღ,制造业面对的盗版风险大增ღ◈★◈ღ,现有知识产权保护机制难以适应产业未来发展的需求ღ◈★◈ღ。

  Gartner公司2011年发布的最新技术发展展望报告判断ღ◈★◈ღ:3D打印技术目前正在进入概念炒作的高峰阶段ღ◈★◈ღ,其技术还有待充分成熟ღ◈★◈ღ,主流市场也有待进一步培育ღ◈★◈ღ。Gartner公司研究人员认为ღ◈★◈ღ,3D打印技术成熟到适应市场需求还将需要5~10年的时间ღ◈★◈ღ。在这一较为漫长的发展过程中ღ◈★◈ღ,产业可能会面临增长期望落空ღ◈★◈ღ、技术遭遇瓶颈以及投资撤离等风险ღ◈★◈ღ。

  总之ღ◈★◈ღ,从中长期看来3D打印产业具有较为广阔的发展前景ღ◈★◈ღ,但目前产业距离成熟阶段尚有较大距离ღ◈★◈ღ,对于3D打印市场规模的短期发展不宜过分高估ღ◈★◈ღ。因此ღ◈★◈ღ,现阶段产业界对3D打印领域的投入应以加强创新研发ღ◈★◈ღ、技术引进和储备为主ღ◈★◈ღ,尤其要重视自主知识产权的建设和维护ღ◈★◈ღ,争取在未来的市场竞争中占据有利地位ღ◈★◈ღ。如受到概念炒作影响ღ◈★◈ღ,在技术尚未充分完善的现阶段大规模投入产能扩张ღ◈★◈ღ,则投资回报将面临着较大的风险ღ◈★◈ღ。

  随着智能制造的进一步发展成熟ღ◈★◈ღ,新的信息技术ღ◈★◈ღ、控制技术ღ◈★◈ღ、材料技术等不断被广泛应用到制造领域ღ◈★◈ღ,3D打印技术也将被推向更高的层面ღ◈★◈ღ。未来ღ◈★◈ღ,3D打印技术的发展将体现出精密化ღ◈★◈ღ、智能化ღ◈★◈ღ、通用化以及便捷化等主要趋势ღ◈★◈ღ。

  提升3D打印的速度凯发K8娱乐官网入口ღ◈★◈ღ、效率和精度ღ◈★◈ღ,开拓并行打印ღ◈★◈ღ、连续打印ღ◈★◈ღ、大件打印ღ◈★◈ღ、多材料打印的工艺方法ღ◈★◈ღ,提高成品的表面质量ღ◈★◈ღ、力学和物理性能ღ◈★◈ღ,以实现直接面向产品的制造ღ◈★◈ღ;开发更为多样的3D打印材料ღ◈★◈ღ,如智能材料ღ◈★◈ღ、功能梯度材料黑料不打烊网址更新ღ◈★◈ღ、纳米材料黑料不打烊网址更新ღ◈★◈ღ、非均质材料及复合材料等ღ◈★◈ღ,特别是金属材料直接成型技术有可能成为今后研究与应用的又一个热点ღ◈★◈ღ;3D打印机的体积小型化ღ◈★◈ღ、桌面化ღ◈★◈ღ,成本更低廉ღ◈★◈ღ,操作更简便ღ◈★◈ღ,更加适应分布化生产ღ◈★◈ღ、设计与制造一体化的需求以及家庭日常应用的需求ღ◈★◈ღ;软件集成化ღ◈★◈ღ,实现CAD/CAPP/RP的一体化ღ◈★◈ღ,使设计软件和生产控制软件能够无缝对接ღ◈★◈ღ,实现设计者直接联网控制的远程在线D打印技术在生物医学ღ◈★◈ღ、建筑ღ◈★◈ღ、车辆ღ◈★◈ღ、服装等更多行业领域的创造性应用ღ◈★◈ღ。

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