3D列印技術,又叫增材製造技術,也有人稱之為快速成型技術,是按照既定的程式按照層層堆積的方式,構建出一個完整的真實物體。許多媒體和學者評價3D列印評價為繼蒸汽機、電力、網際網路之後又一項偉大發明,視其為推動第三次工業革命的重要環節之一,是精密製造、軟體開發、材料科學、數控、模具等技術的整合者。
按照工作原理3D列印可以劃分為不同型別,熔融沉積(FDM)以線性熱熔型材料為主要原料、光固化(SLA/DLP/LCD)以光敏樹脂為主要原料、粉末鐳射燒結(SLS)以金屬、尼龍、陶瓷等為主要原料以及生物細胞3D印表機等。
3D列印最大的特點是一體成型,無需開模注塑、無需機加工就能呈現設計,而且每個產品的生產成本是固定的。它的難度在於建模,很多行業沒有將3D列印完全利用起來的原因就在於建模環節,基於3D印表機工作特性基礎上進行設計會大大提高使用效率。
3D列印與傳統制造業的愛恨情仇
提到3D列印就不得不提傳統制造,很多媒體和企業為吸引眼球而引用一種觀點,3D列印將全面替代傳統制造業,生產工廠也不再有車間,車床、鑽頭、衝壓、開模、注塑等裝置將被淘汰,取而代之的是一臺臺3D列印裝置。
不可否認,3D列印理論上可以打印出來需要的任何東西,你可以有帥氣的鞋子、精巧的杯子、輕盈的單車。如果真的能做到這樣的話,不僅對我們個人,對整個社會的推動力都是巨大的,不過現在還是夢囈。
我們要認清3D列印的現狀,一些美好希冀要交給時間、交給科技,理想與現實中間有一道巨大的鴻溝需要逾越。就像結構精密複雜的元器件、多材料的組合體、顏色豔麗的外觀、超大尺寸的部件一體成型等都是3D列印無法達到的,透過3D列印的人體直接接觸的日常用品也缺乏相應的質量檢測手段。除此之外在單一材質方面,3D列印也有亟待提升的地方。目前3D列印多應用在製造前期的驗證階段,與傳統生產模式形成互補,從時間、成本效率方面對企業進行最佳化。有朝一日,列印速度和材料實現質的突破,對3D列印將是意義非凡的時刻。
3D列印和傳統制造業之間是繞不開的愛恨情仇,3D列印個性化定製、複雜結構一體成型的特點,相對於製造業在驗證階段實現成本最佳化的同時縮短驗證週期。同時傳統生產在大批次生產方面,效率高,平均成本低的優勢卻是3D列印無法比擬的。
3D列印應用領域
除了在製造業能改變生產方式、驗證途徑、供應效率之外,3D列印應用已經觸及多個領域。3D列印房子打造街區,滿足貧困人口的居住問題;汽車企業利用3D列印在零件重量、成本控制發揮優勢,進行高效快速的產品開發、模具和裝配輔助工作;航空公司利用3D列印飛機發動機部件;動物保護部門,用3D列印修復有殘缺的鳥喙,讓其重新獲取捕食能力;餐飲上,將豌豆、蔬菜汁等利用3D列印牛排;電影、動漫行業,用 3D列印場景和道具;醫療上,進行術前規劃、3D列印牙齒、輔助治療工具;文化產業中,對文物及藝術品進行還原與修復;透過3D列印提供首飾的定製化服務;建築領域,列印沙盤和建築模型等等。
與此同時,3D列印照相館、3D列印創客工作室、3D列印服務工作室也在不斷湧現。
我們可以看出,3D列印行業在各行各業蔓延開來的主要原是它並非空中樓閣,而是紮根實際應用,創造的產品實實在在滿足廣大客戶的核心需求。
現在是我們國家工業轉型的關鍵時期,對3D列印行業的發展會有一定推動作用。另外,我們國家也在鼓勵和扶持3D列印行業的健康發展,積極推進實施製造強國戰略。在政策上推出《增材製造2025》、《“十三五”先進製造技術領域科技創新專項規劃》等3D打印發展進行支援。
要認識到,我們的3D列印與發達國家相比仍然有較大差距,此前,美國推出“製造業美國(原名為國家制造創新網路)”計劃,投入大量資金,目的是為了提高對工業界、學術界、非營利機構、公眾以及整個美國製造業界對該計劃價值的認識,並強調該計劃對確保美國製造業未來、提高美國製造業的競爭力有深遠影響,其中增材製造被確定為首個製造業創新中心。
我們國家的3D列印產業仍然處於起步階段,3D列印成長的土壤依然貧瘠,雖然有廣闊的市場作為依託,但要想茁壯成長,需要各種養分的汲取。為這片貧瘠的土地注入營養元素,要在以下方面有所行動:
1. 積極踐行產學研模式、完善人才培養
科技競爭歸根結底是人才的競爭,企業為人才實踐提供場所,院校為企業源源不斷輸送高精尖人才,同時企業對行業的洞見又能促進院校學校學科的進步,三者相輔相成,共同進步。
鼓勵更多的院校將3D列印納入學科建設體系,是加強人才的培養的重要部分。
2. 政策支援
行業發展離不開國家支援,針對3D列印的成果轉化專案、理論研究等不斷投入,加大對3D列印技術研發和產業化的支援力度。
3. 基礎學科的建設
目前3D列印使用的許多精密配件均來自歐美等發達國家,底層優勢的構建決定上層建築的高度。材料、機械製造、精密加工的進步對整個行業乃至整個社會的推動作用都是無法估量的。
4. 加強國際交流與合作
加強與歐美等發達國家的企業、科研單位、高校之間的交流合作,積極加強優秀人才的引入,先進模式的探索,相關標準的學習,鼓勵全球化品牌的打造和多元化經營理念,全方位提升我國3D列印的水準。
5. 行業標準的建立
積極推進行業技術標準的形成,檢測平臺的搭建,建立技術標準和技術規範,將3D列印的標準、工藝、環保、結構、材料、配套軟體等細項納入評價體系,將更有利於促進企業在技術研發上的投入。
6. 鼓勵企業的交流互動
成立權威的行業協會或者行業聯盟,整合資源,發揮各企業的優勢,揚長避短,推動行業技術的整體發展。
7. 推動產業融合,加強推廣
選擇優秀3D列印與相關產業成功案例,形成示範效應,進而推進3D列印各行各業的融入速度,形成共享機制,打造交流平臺。與權威媒體、權威機構加強交流,擴大產業規模化影響範圍。
作為3D列印行業的一份子,弘瑞一直在踐行。每年為數十場高校、中高職、創客教育大賽提供技術指導和行業支援;除教育之外,服務已經覆蓋玩具、製鞋、建築、文物修復還原、醫療、文化產業等幾十個行業;堅持每年投入大量資金用於技術突破,並未部分院校學生提供實踐的機會;與三維建模、三維掃描等企業合作,共同推動產業融合。
當然了,這些並非一朝一夕就能實現的,需要集腋成裘。3D列印現在還是一株幼苗,茁壯需要澆水、施肥和細心的照料,更需要狂風暴雨的侵襲才能茁壯成長。在全球化浪潮中,需要經得住顧客的考驗,經受住對手的競爭才能真正成長的平穩。遵循政府引導、擁抱市場變化、貼近消費者需求,積極創新,不斷突破,3D列印終會成長為參天大樹。