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3D列印:技術到產業的一步之遙?

OFweek3D列印網訊 你能想像汽車從印表機裡列印出來嗎?你能相信巧克力也可以列印嗎?你能做到手機也可以直接列印?是不是感覺像科幻?像做夢?但是,3D印表機確實給人類帶來了前所未有的震撼!
3D列印的“前世”與“今生”
如果當初西遊的時候,八戒也帶上這樣一台3D印表機,他是否會摸著滾圓的肚皮說:“師父,以後吃穿不愁了,也不用大師兄出去化緣了。”
3D印表機真的如此神奇嗎?3D印表機到底是何方神聖?3D列印的“前世”與“今生”又是如何的呢?
3D印表機,即快速成形技術的一種機器。
它有三個最基本的要素:第一,需要數位模型檔為基礎,簡稱“印前建模”;第二,需要粉末狀金屬或塑膠等可粘合材料,簡稱“列印原料”;第三,印表機通過逐層列印的方式來構造物體,簡稱“3D原理”。簡單地說,就是把資料和原料放進3D印表機中,機器會按照程式把產品一層層造出來。由此可見,對於八戒來說,大師兄還是需要出去化緣的,因為缺乏足夠的“列印原料”。而“印前建模”則可完全省去,因為八戒對食物的造型大概沒有太高的要求。
3D列印源自100多年前美國研究的照相雕塑和地貌成形技術,上世紀80年代已有雛形,其學名為“快速成型”。到20世紀80年代後期3D列印技術發展成熟並被廣泛應用。1995年,麻省理工創造了“三維列印”(3D列印)一詞,當時的畢業生Jim Bredt和Tim Anderson修改了噴墨印表機方案,變為把約束溶劑擠壓到粉末床的解決方案,而不是把墨水擠壓在紙張上的方案。
2003年以來三維印表機的銷售逐漸擴大。2013年5月22日,NASA已選中總部位於德克薩斯州的系統和材料研究公司,向其投資12.5萬美元,研發能為宇航員製造“營養可口”食品的3D印表機。
越往後看,我們越覺得科幻、瘋狂,但是3D印表機的確潛力無限,否則,不會上至企業政府下至販夫走卒都對它興致盎然。它的整個發展歷程向我們表明,它是“19世紀的思想,20世紀的技術,21世紀的市場”。
3D列印技術發展到如今,席捲了歐美市場,並逐漸深入到亞太地區,尤其是中國。
2013年9月全球兩大3D列印之一的Stratasys公司與素以辦公用品聞名的臺灣震旦集團展開戰略合作,拓展中國3D列印市場;另一家德國設計導向集成(e-Manufacturing)科技公司EOS也在華建立總部及研發中心。兩大列印巨頭的投資和佈局絕不是盲目和偶然的,他們發現了一個驚人的趨勢:亞太地區的3D列印市場正經歷從無到有的過程——由於3D列印誕生於美國,在美國發展20多年以後,第一波的嘗鮮需求可能日益飽和,未來滲透率的提高主要依靠更高性列印設備和耗材對3D列印應用邊界的拓展,以及與雲製造相關的商業模式的再創新。但亞太地區市場規模正處於從無到有的擴張階段,未來有望保持60%以上的高速增長。這兩大3D巨頭正是看到了中國地區巨大的財富和市場契機,於是,在中國3D市場萌芽階段就迅速佈局,以掘得第一桶金。中國企業若還不動手,只怕以後連“喝湯”的機會都沒有了。在市場行銷這場沒有硝煙的戰爭中,搶佔市場機會有著至關重要的作用。
根據WohlersAssociates的資料顯示:2012年,全球3D列印產業的銷售收入規模已達22.04億美元,比去年增長28.6%,如果從1993年算起,年均複合增速為17.7%,最近兩年同比增速升至25%。以這個速度發展,我們沒有理由懷疑中國3D列印是否有市場,而只是不清楚這個市場未來將發展到多大規模。根據現有發展趨勢和資料資料,我們可以肯定的是:3D列印必將在中國的市場上佔據一個重要地位,它將是21世紀中國市場的“新寵”!
產業化呼喚3D列印
1、工業生產變革的需要
3D列印技術能帶來工業生產的變革。
3D列印技術最突出的優點是無需機械加工或任何已有模具,就能直接從電腦模型資料中生成任何形狀的零件,從而極大地縮短產品的研製週期,提高生產效率並降低生產成本。
與傳統列印技術相比,3D列印技術通過摒棄生產線而降低了成本並大幅減少了材料浪費;它還可以製造出傳統生產技術無法製造出的外形,讓人們可以更有效地設計出美觀實用的物品;另外,在具有良好設計概念和設計過程的情況下,3D列印技術還可以簡化生產製造過程,快速有效又廉價地生產出單個物品;在3D列印技術中,原材料能全部運用到生產所需要的產品上,它生產出的零件更加精細輕盈,與機器製造出的零件相比,列印出來的產品的重量要輕60%,並且同樣堅固。
簡而言之,3D列印技術能幫助工業生產縮短生產週期,節省生產材料,並能生產出“個性化”、無形狀限制的產品或零件,還能保證產品的品質。3D列印技術是否能顛覆傳統產業,現在還很難說,但它的確為工業生產帶來了有力的變革,尤其是工業技術的變革。
眾所周知,中國正處於工業轉型升級的關鍵時期,3D列印技術的發展為中國帶來了巨大機遇,產業運用3D列印技術可享受更快捷和高效的製造過程。正如震旦集團所稱道的,在打樣、開模階段,平均可降低約50%的製造費用,縮短70%的加工週期,並能將複雜設計製造一體化。2013年10月17-19日在珠海航展館舉行的3D列印應用及數碼圖文快印展覽會成功吸引多家中國3D列印的龍頭企業參展,試問,如果3D列印在中國沒有什麼市場,為什麼如此多的企業會蠢蠢欲動,欲分3D列印市場的一杯羹?
2、個性化生活消費的需要
3D列印技術的“個性化”定制能更好地滿足人們的需求。
市場與銷售,最終都要回歸到消費者的需求。
上海首家3D照相館"EPOCH時光機"於2013年5月5日現身上海。該照相館由一群“80後海歸”共同創立,引進國際最先進的工業級全彩3D列印設備,運用最前沿的3D科技及獨創的後期製作工藝,記錄與重現最重要的時光。在整個3D體驗過程中,設計師會將顧客的全身外形掃描至電腦,再根據顧客的設想進行定制化設計,並通過全彩3D列印及一系列精細的手工雕琢,最終呈現出擁有顧客獨特印記並能表達自我與內心的作品。為了讓顧客與獨立設計師一起進行靈感創作,"EPOCH時光機"採用定制化理念,通過藝術和科技結合的方式更純粹地展現顧客的想法,每天只接受10位顧客預約。對EPOCH而言,顧客的體驗和心靈的碰撞與作品本身一樣重要。3D列印技術脫離了傳統二維的空間束縛,進入到三維空間,這是EPOCH能進行定制化設計的技術保證。在定制化設計過程中,前期精准的資料建模,後期耐心的精雕細琢是個性化產品優質的保證。而整個環節中起決定作用的是顧客與設計師的全程、全面的互動,正是這種互動,使消費者最直接最清晰地表達出自己對產品的想法與要求,而設計者也在第一時間最清晰地理解了客戶的需求,使他能做出最有益於顧客的調整。
還有蘇州的華漫資訊服務公司旗下的漫品印象就是專注於3D形象服務的品牌。華漫資訊服務成立於2009年,是由來自中科院、清華、浙大等著名高校的一群博士組成的技術創業型公司。創始人彭博士是在國內最早開展人臉體征識別的研究者,華漫公司將人臉識別建模與3D技術結合在一起,研製出具有領先的DTC3D照相系統及系列產品。“漫品印象”為華漫旗下3D照相館品牌,秉承為用科技與藝術的智慧創造生活樂趣理念服務消費者,已成為國內3D照相行業的開拓者,並致力於成為個性化3D形象領先的服務商。
由此可見,未來中國3D列印的個性定制化這塊要做好兩個方面的事情:第一,“硬體”技術要過關,無論是3D列印技術本身還是後期的雕琢技術;第二,“軟體”服務要到位,這是重心,指的是互動。然而,無論是硬體還是軟體,它們所指向的中心卻只有一個——消費者的需求,只是個性化定制能夠更大程度地滿足消費者需求,能黏住更多忠實的客戶。
由此可見,3D列印技術對中國是一種立體式的滲透,它並不局限於哪一個行業,這讓人想起了第一次工業革命時蒸汽機的廣泛運用,也讓人想起了第二次工業革命時電力的廣泛運用一樣。3D列印是否會成為第三次工業革命的標誌,我們還要拭目以待,然而不可否認的是,它對中國乃至世界各行各業已經造成不可小覷的影響。
從技術到產業的關鍵一步
據麥肯錫研究報告表明,到2025年,3D列印產生的經濟影響將達2300億美元。在我國,3D列印已列入國家科技計畫,目前主要應用在航空、汽車,醫療等行業。未來幾年內,航太軍工、民用消費、模具設計三駕馬車將驅動我國3D列印需求跨越式增長,3D列印即將拉開與發達國家競爭的序幕。
全球經濟形勢不斷回暖,全球3D列印市場多年的積累並持續不斷地向亞太地區滲透,以及中國市場對3D列印技術的內在需求和政策、資金的支援,我們完全有理由相信:中國3D列印市場的春天即將到來,關鍵要看中國企業是否能把握住機會,是否有勇氣和魄力摘下這個市場的皇冠。
所以,3D列印在中國的夢想與現實的距離並不太遙遠,但是,也面臨許多重要的挑戰,關鍵的關鍵就是產業化和市場化,比如3D列印技術有待進一步改進、“列印原料”價格偏高、缺乏強大金融支持等。
從技術上來說,3D列印技術能否在精度上,達到傳統機械加工零件需達到的微米級別,同時還要以同樣高的效率生產出來,這都是技術難題。而“批量化”生產對3D列印技術來說,正是它的“軟肋”,與傳統的工業技術相比,在規模化生產上,它完全不佔優勢。
從原材料上來看,低端3D印表機市場上,人們普遍採用的是單色熱塑性擠出技術,這種方法是通過打印頭將少量高溫加熱的ABS塑膠絲擠出,進而塑造成立體模型。但這種方法存在很多弊端,其中最大的一個問題就是原材料成本太高,ABS塑膠的價格目前仍在34美元 45美元/公斤上下浮動。而高端3D印表機市場上,高精度、高強度、能夠長期應用、耐疲勞的“列印原料”以及工藝標準都存在巨大問題和挑戰。
從資金鏈上來說,3D列印產業的發展不僅取決於技術、原料,還取決於金融支援,目前急需整合資源、資金鏈條。這就需要國內良好的政策導向、金融支援和規模投資。資金一旦跟得上3D列印產業發展的腳步,那麼,技術與原料上存在的壓力將會得到有效的緩解,實現3D列印產業的良性發展。
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