3D打印产业的兴起及优缺点应用

发布时间:2015-01-15
在微软Build2013开发者大会上,微软正式推出的Windows8.1预览版操作系统,这个最新版本的Windows8系统的升级中,融入了3D打印功能,为系统中的打印按钮赋予了更多含义。在这种潮流的趋势下,我们更应该理性看待理性看待3D打印技术这把火。

近年来,也许你经常能听到3D打印技术这个词,因为这项技术最近实在是很火热。在微软Build2013开发者大会上,微软正式推出的Windows8.1预览版操作系统,这个最新版本的Windows8系统的升级中,融入了3D打印功能,为系统中的打印按钮赋予了更多含义。在这种潮流的趋势下,我们更应该理性看待理性看待3D打印技术这把火。

3D打印的兴起

其实,3D打印并不是一种全新出现的技术,而是多年前就出现在科研院所中,以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。通过电脑与3d打印机连接起来便可以将绘制的图纸打印出模型的一种手段。

3D打印的优点

3D打印相比传统制造的优势在于:速度快。一次性完成而非分步优化,产品形状想象空间更大,可以用软件做出传统制造不方便完成的形状。此外,修改成本小,只需要在软件中修改部分参数,就可以快速生产出新版。

3D打印的缺点

对于一般要求较低、专业性不强的部件,3D打印可以满足要求,但是对于高硬度的产品,3D打印明显力不从心。

首先是材料性能差,强度、刚度、机械加工性等都远不如传统加工方式;

其次是材料局限,成本高。目前供3D打印机使用的材料非常有限,主要是石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。3D打印成品非常脆弱,一捏就碎,经不起折腾;

再次是精度问题。由于分层制造存在台阶效应,每个层次虽然很薄,但在一定微观尺度下,仍会形成具有一定厚度的一级级台阶,如果需要制造的对象表面是圆弧形,那么就会造成精度上的偏差。

3D打印的应用

目前,3D打印主要运用于传统制造业、医疗行业、文物保护行业、建筑设计行业和配件饰品行业,而且在这些行业中已经运用的比较广泛,在医疗行业中,3D打印还可以为器官移植患者量身打造所需器官,当然,打印人体器官需要特殊的高分子材料,才能做到不对人体排异。

3D打印的评论

日前,鸿海董事长郭台铭对3D打印技术发表了自己的看法,郭台铭称,此项技术无法大量用于商业用途。例如,3D打印可以制造出电话,但只能看不能用;3D打印商品不能加入电子元件,无法形成电子产品量产。3D打印绝不等于第三次工业革命,只是噱头而已。如果真的能颠覆产业,那我的郭字倒过来写。郭董的狂言正确与否,我们也只能通过时间来检验了。

3D打印的五大趋势

从价格上来看,工业级3D打印机成本较高,造价往往高达数百万元,主要应用在现代工业和生物医药等高精尖的制造领域,而面向家庭消费使用的桌面级3D打印机售价也在2万元以上,更多是作为高收入家庭的高档玩具,打印一些塑料材质的小玩意儿,普及性有限。

从市场规模也可见一斑,3D技术早在上世纪80年代就诞生了,然而直到2013年全球3D打印市场规模才近40亿美元,还不如一家大型企业一年的产值。据世界3D打印技术产业联盟统计,中国市场大概3亿美元,欧洲大概10亿美元,美国大概15亿美元。

统计过去30年这个行业专利申请的总量,可见在过去3年里我们看到3D打印行业出现了大量的创新产品和创新技术,已经超出了过去20年这个行业出现的创新之和。随着价格的下降,越来越多的人开始使用3D打印技术,更多的创新者进入市场,不断推动价格下降。未来五年将会看3D打印市场沿着指数曲线继续发展下去。未来五年内,3D打印领域将会有很大可能出现以下五个标志性的事件:

一、3D打印可造人体器官

Organovo声称,他们将在今年运用3D技术打印出人类肝脏。不过Organovo声明中的肝脏与很多人以开始想象的那种具有全部功能的人类肝脏还有很大的距离。但是,就目前的技术研发现状而言,3D打印出这种全功能人类肝在近几年将会实现。据了解,研究人员已经能够打印出几十种不同的生物细胞。2019年的生物医药领域将会出现天翻地覆的变化。

二、巨头进驻3D打印市场

惠普和爱普生已经表态要进入3D打印机市场。但是,仍有谷歌、微软、甚至苹果等多个巨头暂未进入市场。如果消费级3D打印机市场持续增长,苹果可能开发出一款相对便宜、质量可靠的3D打印机。微软或谷歌则会从软件或信息的角度切入这个行业。亚马逊可能会收购类似Shapeways这样的公司,为用户提供3D打印服务,并将打印好的东西寄到用户家门口。在未来一年内,我们将看到行业内出现重大并购案。而且在五年内,我们会看到一些新的面孔出现。

三、大部分金属激光烧结3D打印机将会降价

今明两年,相关专利不断到期,我们将看到一个新的创新爆炸。就像在塑料打印市场已经发生过的那样众筹项目以及新老公司提供的更高质量的金属打印产品和技术,将带动整个市场大幅前进。据悉,数年之间FDM3D打印机的价格从几万美元降至500美元以下。同样的事情会出现在打印质量更高、基于金属材料的激光烧结3D打印机上发生。

四、3D打印枪支将引发罪案

目前,3D打印技术已达到能打印枪支的地步。虽然使用塑料制造可使用的枪支还是比较困难的。但基于金属的3D打印技术的扩散将改变这一切。政府很难硬性规定哪些人不能使用这些新的高品质3D打印机以及检查他们从互联网上下载了哪些文件。随之而来的,当一把3D打印枪在某个重大罪案中显露身影时,你就会知道,我们已经进入了一个新时代,这个时代将需要新的、全面的法律应对这一切。

五、美国的每所学校都会有3D打印机,家庭3D打印机的拥有率达到40%

教育领域对3D打印机的使用率在上升。Makerbot公司已发出一项倡议,希望将他们的3D打印机推广到全美的每所学校。随着3D打印机价格的下降,以及出现更多的在学习上的应用,3D打印机将成为从3年级到12年级(相当于中国的从小学三年级到高三)几乎每一门课程里的主要辅助工具。对于学生而言,3D打印机能把他们幻想中的东西变成现实,是一个非常强大的培养学生创造力和学习能力的工具。

总结

在这个全球热炒3D打印的时代,我们需理性的看待这个技术,虽然它能为中国企业带来更好的发展机遇,但同时也不能忽视3D打印技术面临的挑战。

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