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      3D打印,你準備好了嗎

      就像1750年的蒸汽機,1450年的印刷術,1950年的晶 體管,3D打印也將在漫長的時間里改變這個世界。”《經濟學人》雜志兩年前的一篇報道把3D打印推上神壇,這一新興領域的熱度持續至今。3D打印“數字化制造”的全新模式似乎預示著傳統大規模、集中化的制造有了替代方案—個性化、按需生產的“分布式制造”。

        甚至有人驚呼,3D打印將引領第三次工業革 命的到來!

        盛名之下,其實難副?

        確實,我們看到鼓吹制造業回流美國的奧巴馬政府在大力推動3D打印技術在美國學校的普及,包括中國在內的各國政府也紛紛制定3D打印產業扶持計劃;媒體的報道、輿論的討論鋪天蓋地;投資者則對3D打印概念的股票趨之若鶩,行業巨頭Stratasys、3DSystem 和ExOne 的股價狂飆突進。似乎3D打印確有顛覆者的架勢。

      3D打印技術

        但我們看另一組數據:2012 年全球3D打印機的銷量僅為4.2 萬臺,而這其中2 萬臺是由Stratasys 一家賣出去的;2013 年全球銷量也剛邁過10 萬臺的門檻。據易觀國際的報告,2013 年包括3D打印設備、配件和服務在內的整個行業市場僅為25 億美元,還不足一家大型企業的年產值。

        因此,在喧囂背后,“3D打印”這一新技術究竟成色幾何?它是否真的準備好接過傳統制造的衣缽?企業、個人的觀念是否已經轉變到足以接受這一技術在企業生產、個人消費中的運用?

        為此,《世界經理人》對超過60 位企業家或副總裁級別以上經理人進行了有關3D打印的問卷調查。結果顯示,近90% 的受訪者都對3D打印有所了解,但很大一部分只是停留在“聽說過”的階段,但也有31% 的受訪者表示企業“迫切需要”運用3D打印技術;談到3D打印是否能引領“第三次工業革 命”時,48%的受訪者表示認可。(請看問卷結果:“3D打印,你怎么看?”)

      3D打印你怎么看

        從以上的調研中,我們可以發現,3D打印的普及程度還非常有限,運用并不廣泛,但企業決策者還是對這項技術保持著極高的興趣,非常看好這一技術的發展前景,并且很多企業已經嘗試在企業內運用3D打印技術。

      陳文娟、Jonathan Jaglom、金濤

        這一調研結果與維示泰克科技有限公司董事長陳文娟的感受相一致。作為國內桌面級3D打印機研發銷售的領先企業,維示泰克的市場主要在國外,國內客戶群中又以企業為主,個人及其他消費者占比較小。“國內客戶80% 以上是設計師和工程師,3D打印機是他們做設計開發的好幫手。其他20%是個人愛好者,或者一些教育部門等。整體而言,大家還沒有自己去3D打印一個杯子或其他小東西的習慣。”陳文娟介紹到,“但很多人過來看到3D打印機能做什么之后,馬上就掏現金買走了。”

       3D打印能做什么?

        3D打印又稱“ 積層制造”(additive manufacturing),以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層堆疊累積的方式來構造物體。這一獨特的生產方式決定了3D打印非常適合運用于產品研發階段的模具制造、模型制作等。因此,在消費電子、建筑設計、汽車、動漫等等一系列需要進行產品原型開發的行業,都可能用到3D打印。

        “我們以前的模型都是石膏雕塑,修改起來非常麻煩,有時候相當于整個都要重新制作。而且雕塑無法保持每次的成型樣品一致。”從事原創動漫及其衍生品設計的哈爾濱七劍數字動漫有限公司制片主任牛亮介紹說,“而用3D打印可以通過軟件去修改,好的設計可以100% 保留。”

        從事室內外裝飾設計的杭州象限軟裝設計有限公司設計總監郝星同樣認為3D打印在制作和修改模型、制作手板階段的應用非常方便高效。“以前我們打樣都需要把圖紙拿到美院的雕塑系或者其他一些雕塑工廠,請人來做模型,費時且昂貴。現在有了3D打印機就可以自己打印出來,省時省力。”

        不僅在創意設計行業3D打印大有用武之地,傳統制造行業的前端研發階段同樣可以嵌入3D打印,實現流程優化。“以前沒有3D打印機的時候我們都是去找數控CNC 加工做小樣版,加工周期比較長,修改麻煩,成本也比較高。現在用3D打印一天就可以成型,交到客戶手上進行驗證。”主營陶瓷衛浴產品的佛山羽潔衛浴技術開發部負責人陳工介紹說。陶瓷衛浴對外觀的美觀性要求很高,一款產品往往需要與客戶反復確認,通過3D打印模型,可以有效降低打樣成本,同時提高效率。

        除了在模型、手板階段可以優化流程,大大提高效率外,3D打印還可以實現一些難以用傳統模具塑形的非標準件設計。“工業上的傳統生產離不開模具澆鑄,但一些結構很復雜的非標準件是很難通過模具來制造的。而3D打印就可以隨心地制造出各種非標準件。” 陳文娟指出。

        在另一方面,3D打印還可以應用在一些對產量和材質要求不高,但定制化要求高的產品的直接生產。如郝星在進行室內軟裝飾設計的時候,對一些可能只在某一個室內空間用的個性化臺燈燈罩等,就用3D打印直接打印出成品使用,“燈罩這些設計部件對材質要求不高,因此用塑料打印出來的成品同樣可以使用。”郝星說道。

        以上幾個方面的應用主要在工業設計階段,主要是通過桌面級3D打印機實現,注重的是3D打印在塑形方面的高效率低成本。打印的材料主要是ABS 樹酯、聚乳酸(PLA)等塑料原料,打印強度、精度等方面都無法與傳統工藝相比。但通過運用工業級3D打印機,以及一些高強度材料,則可以部分解決這一問題。

        “比如在航空航天領域,我們的打印機可以直接打印供飛機組裝使用的一些零部件。”Stratasys 的亞太和日本地區總經理Jonathan Jaglom 介紹到。由于擁有熔融沉積造型(FDM)等一系列專利技術和鈦合金、碳纖維等先進的3D打印原材料,Stratasys 的主要客戶分布于醫療(牙科)、汽車、航空航天、國防等高科技領域。工業級3D打印機除了可以直接打印飛機組件外,還可以打印手qiāng,甚至人體骨骼等。

        除了在工業生產上有諸多用途,在個人和家庭使用方面,3D打印也天然地具有優勢。因為3D打印最大特點就是“自由塑形,隨心制造”,打印機與電腦相連后,只要有一定想象和設計能力的個人,都可以通過3D 建模軟件,方便地把3D 模型打印成實體。“像水杯、手機殼這些東西都可以在家制造。消費者以后在網上買的可能就不再是實體了,而是一個個的三維模型數據包,再通過自己的打印機 打印出來。”主營桌面級3D打印機研發和銷售的杭州銘展科技有限公司總經理金濤描述未來的家用3D打印市場時說道。

        簡單而言,Jonathan指出,3D打印的應用至少在以下幾方面有顯著效果:一是讓產品從研發到推向市場的周期大大縮短;二是降低成本;三是提高創造性;四是提高創意的保密性。除此之外,Jonathan 認為3D打印還能帶來組織管理上的優化創新,“比如原來的產品設計可能需要企業不同層級主管的逐層審核修改后,才能將樣品呈現在決策層面前,如果需要再修改,所造成的人力資源浪費很大。而運用3D打印,決策層可以在產品研發的一開始就參與到其中,實現扁平化決策。”

        優勢也是短板

        但3D打印的技術特點,既是優勢,也是短板。

        首先,“積層制造”的成型模式打印一個三維實物,少則數小時,多則幾天,相較于規模化生產階段的生產時間,毫無效率可言,因此很難運用于大規模制造。

        其次,可打印材質制約了3D打印的使用和普及。用塑料材質打印,雖然廉價,但在精度、強度、外表光滑度等方面都難以達到工業標準,因此往往只能用作模型。用金屬、陶瓷等材料雖然可以部分解決這一問題,但價格高昂。而除了有限的一些材質外,其他大部分材質仍然無法運用在3D打印領域,“3D打印推廣最難的地方還是在材質。因為理論上來說,任何材料只要能夠黏合堆積,都可以用3D打印打印出來。”陳文娟指出,“目前的問題就是能夠用于3D打印的材質還非常有限。”

        另外,3D打印的普及仍然有限。一是3D打印機的普及不足,桌面級3D打印機雖然已經降到數千至數萬元的價格區間,但要進入尋常百姓家仍有待時日。工業級3D打印機動輒幾十萬、上百萬元的價格,只有少數大中型企業才能用得起。

        消費市場大規模推廣可期

        3D打印產業仍然處在初級階段,作為一種新興技術,3D打印在醫療、航空航天等高新行業的廣闊前景已毋庸置疑。未來隨著更多打印材料的出現,我們可以想見打印更多直接運用的零部件,甚至打印整架飛機外殼都可能實現;而通過把細胞作為打印原料、打印人體組織的試驗如果取得成功,將可能對醫療行業帶來革 命性的變化。

        而在個人和家庭應用方面,由于技術和原材料要求較低,以及更多廠商不斷推出價格平民化的桌面級3D打印機,現階段的3D打印已經具備了大規模推廣的條件。金濤和陳文娟都表示,雖然公司目前的主要客戶仍然是企業,但3D打印的發展趨勢是家用消費級的應用,他們未來會更著眼于消費類3D打印市場的推廣 。

        要實現3D打印家用化的構想,重要一環就是要形成3D打印的“應用市場”。就如智能手機操作系統的普及應用需要App 應用的豐富和普及,家用3D打印同樣需要一個通用平臺來提供更多的3D打印模型,以降低消費者使用的門檻。

        沿著這一思路,Stratasys在2013 年中收購了主打桌面級應用的3D打印公司Makerbot。這一業界的重量級收購不僅讓Stratasys 補足了在桌面級3D打印機市場的短板,同樣重要的是它獲得Makerbot 維護的Thingiverse.com 網站。這一網站是全球最大的3D 素材社區,用戶在此分享的大部分素材都是自己所設計實際物品的3D模型,可以直接加載到3D打印機中進行打印。因此它不但可以解決3D打印用戶的模型來源問題,還有可能形成產業鏈。

        與傳統互補,而非顛覆

        展望未來,3D打印在技術端仍然有許多難關需要克服,而且它的技術特點決定了3D打印并不會與傳統制造模式形成直接競爭,“我必須謙虛地說,3D打印不可能取代傳統制造,”Jonathan 坦陳,“它更多的會與傳統制造業形成互補,提高效率。而在一些較為小眾的定制化領域,3D打印可以派上更大用場。”

        而在市場推廣方面,3D打印仍然有很長一段路要走,“3D打印仍然處在市場‘教育’階段。我們往往不是告訴消費者你應該買我們的產品,而是告訴他們‘3D打印很有用,你應該試一試’。”Jonathan 說道。

        回到文章一開始的疑問,我們可以肯定地說,在可預見的未來3D打印還無法取代傳統制造模式,而將3D打印譽為“引領第三次工業革 命”,則有言過其實之嫌。更中肯地說,3D打印只是新一輪產業變革的推動因素之一,它與互聯網、大數據、智能機器人等新技術一同勾勒了“數字化未來”的前景。  

      來源: 發布時間:2014-11-28 20:11
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