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3D打印开启产品定制的时代

日期:2013/11/08浏览:143003分享3D的世界:

     有预测认为,到2025年,3D打印技术潜在的经济影响将达到2300亿―2500亿美元,将“引领第三次工业革命”。尽管不少科学家和经济学家对此并不完全认同,但仍对这项新技术寄予厚望,期待3D打印技术能与其他数字化生产模式一起推动制造业的产业升级。

将开启“
产品定制的时代”

    中科院自动化研究所副研究员吴怀宇一直从事3D打印与3D智能数字化的相关研究,“其实,用3D制造来命名这项新技术更合适。”吴怀宇介绍,3D打印实际上是一种增材制造技术,以经过智能化处理后的3D数字模型为基础,运用粉末状金属或塑料等材料,通过分层加工、叠加成形的方式“逐层增加材料”来生成3D实体。


    “3D打印可以采用各种各样的材料,比如塑料丝、金属、沙子,甚至巧克力、人体干细胞等,而且能形成任意复杂的中空镶嵌形状,所以是名副其实的‘万能制造机’。”吴怀宇进一步解释,3D打印有很多优势,如简化产品的制造程序、缩短产品的研制周期、提高效率并降低成本等。特别是在个性化定制需求强烈的领域,“比如修复性医疗领域,不存在标准的量化生产,假牙、假肢,甚至器官、骨骼等,都需要个性化定制,3D打印出的产品更能满足病人的需求。”在他看来,3D打印技术将开启“大规模产品定制的工业时代”。“在目前人工条件下,为一万名用户定制个性化的服装,在工作量和成本上都难以实现。”吴怀宇说,一旦3D打印技术与智能云计算技术完美融合,这一切就会成为可能。“3D打印大大缩短了制作时间,而‘云’将单个产能有限的制造商集群起来,需要则‘合’,不需要则‘分’,自动平衡负载,既可以满足项目需求,而且经济灵活。”

    吴怀宇还提出,2014年1月,一项覆盖3D打印的关键技术“激光金属烧结”的专利将要到期,这将大幅降低工业级3D打印设备的价格,让它“飞入寻常百姓家”。“这或许将建立起一种新的工业社会结构。”吴怀宇分析说,传统工业的社会结构是金字塔形,制造业巨头占据塔尖,通过垄断攫取利润。“3D打印让设计和制造的门槛几乎降为零,每个人都能成为设计师。这将让小企业和个体经营的‘创客’们变得更有竞争力,或许会建立起一种椭圆形的新的工业社会结构――巨头依然存在,但不再占据霸主地位,以‘创客’为主体的个人智造、家庭智造、网络社区智造将占据更多份额,甚至居于主导地位。”

对传统制造业的补充

    对于3D打印的“颠覆性”标签,很多人并不认同。台湾制造业巨头、鸿海集团董事长郭台铭在接受媒体采访时表示,3D打印只是“噱头”,因为它既无法实现商业化大量生产,打印出来的东西也不那么结实耐用,更不能打印内部结构复杂精密的电子产品。

    的确,3D打印在基础研究、设备制造、打印材料上,还有许多瓶颈需要攻克。德国柏林工业大学3D实验室主任哈特穆特?施万特教授说:“3D打印是劳动密集型的应用,大部分的工作在于密集的数据准备,这需要大量的时间并要求大部分员工具备长期的经验基础和专门技能,现在这样的人数量不多,这不是中小企业所负担得起的。”他进一步强调:“现在这个阶段就宣称3D打印将带来‘第三次工业革命’,有些夸张。目前还没有人可以下这样的结论。”

    由北京航空航天大学王华明教授领衔的“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”,获得了2012年国家技术发明一等奖。这项成果让我国在高性能金属材料3D打印上,跻身世界领先行列。但王华明多次表示:“3D打印技术并非万能,它也有适用范围。”他认为,对于一些大型复杂构件来说,3D打印技术能节省材料、方便加工、缩短周期、降低成本。但对于大规模生产而言,传统铸造锻造等制造产业仍是不可替代的。总体而言,目前3D打印在成本、质量和稳定性上都不能与传统制造业相比。

    有学者提出,3D打印与传统制造业是一种平行和补充的关系。经济学家、江苏省社会科学院院长刘志彪也认同这一观点。他指出,3D打印技术在短期内难以颠覆整个传统制造业模式,“与其乐观地说3D打印技术将引领‘第三次工业革命’,还不如说有助于推动产业升级更为实际”。

避免投资过热

    3D打印涉及信息技术、精密机械、材料科学等领域,我们要下的是一盘需要谋篇布局的“棋”。全国政协副主席、科技部部长万钢曾总结,中国的3D打印主要在三方面有待加强:一是在装备制造和工艺控制方面,工艺稳定性、核心元器件等关键技术及产品有待突破;二是在科研和产业化组织方面,以企业为主体,产学研用相结合的组织模式需要进一步完善;三是在市场开拓方面,还需要有更多应用的领域和更新的商业模式。

    核心技术,永远是最大的竞争力。但在我国,像“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”这样具有创新性、领先性的突破太少,在打印方式、打印材料、数字化软件等关键领域,都缺乏自主知识产权优势。“比如3D智能数字化是3D打印的核心之一,有两类实现方法,设计软件和3D扫描,也就是我们俗称的3D照相。”吴怀宇介绍,“目前几乎所有的设计软件都是国外研发的,而3D照相则需要计算机视觉、模式识别与智能系统、光机电一体化控制等技术。与发达国家相比,我们在这些领域的科研水平上,相差不大;但在市场应用层面上,还有较大差距。”

    就产业而言,也出现了过热的苗头――3D打印频繁出现在省、市产业转型、升级的规划书上,成为各级各地高新技术园区争相引入的新宠儿。对此,万钢提醒,在大力发展3D打印技术,推进产业化的过程中,要避免出现过度扩张的不利局面。刘志彪认为,对待3D打印必须吸取过去发展新兴产业的经验教训,避免投资过度、产能过剩和低水平盲目重复竞争,“既要避免将这个行业做成形象工程,也要避免‘圈地规划’一哄而上。”

    针对存在的问题,我国加强了顶层设计。科技部将3D打印列入了863计划中,提出要突破3D打印制造技术中的核心关键技术,研制重点装备产品,并在相关领域开展验证;2013年8月,工信部印发了《信息化和工业化深度融合专项行动计划(2013-2018年)》,其中提到“拓宽增材制造(3D打印)技术在工业产品研发设计中的应用范围,推进增材制造在航空航天和医疗等领域的率先应用。创新政企合作模式,建立先进制造技术研发中心”。

    今天,技术的发展已经远远超出了人们的预期,它的影响或许将突破产业范围,对人们的生活态度、价值观念,甚至法律、伦理等社会基础产生影响,比如3D打印武器问题等。因此,我们不仅仅要应对技术变革、做好产业规划,还要准备迎接更深层次的挑战。

----→转载自激光网

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