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3D打印将迎来发展井喷期

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  6月16日,两条资讯再次将3D打印推进人们的视野。北京大学第三医院成功实施世界首个3D打印人工椎体植入人体手术,人工椎体诞生并获国家食品药品监督管理总局注册批准;美国亚利桑那州的3D打印汽车企业Local Motors推出了一辆3D打印的自动驾驶电动公交车Olli,而且这辆车的一部分是可回收的。
 
  3D打印又名增材制造,根据数字3D图像或模型,一层一层地打印出实物,1986年由美国最早提出,已经出现二十多年了。传统的加工制造是在原材料基础上,使用切削、磨削、腐蚀、熔融等办法,不断把没用的削掉,进而得到零部件,这叫“减法”;3D打印无须原胚和模具,它把材料一层一层摞上去,生产产品的机器就像打印机一样,用叠加、层叠的办法形成产品,这叫作“加法”。
 
3D打印机
 
  几十年前的技术为何在今天再度“发烧”呢?专家认为,一方面,3D打印在高性能加工金属大型关键构件上取得突破,成为革命性技术;另一方面,当前全球正在兴起新一轮数字化制造浪潮,发达国家为应对制造业竞争力的下降,大力倡导“再工业化、再制造化”,抓手就是3D打印等先进制造技术。3D打印为代表的先进制造成为各国政府抢占的战略高地。
 
  3D打印是一项颠覆性的创新技术,被美国自然科学基金会称为20世纪最重要的制造技术创新。麦卡锡报告列出了对人类生活有颠覆性影响的12项技术,3D打印排在第九位,在新材料和页岩气之前。麦卡锡报告预测在2030年3D打印将在全世界达到1万亿美金左右的效益。2015年麦卡锡报告又将这一进程前移,认为增材制造2020年可达到5500亿美金的效益。
 
  在卢秉恒看来,3D打印之所以被称为颠覆性技术还在于它对人们的生产生活的影响。他认为,3D打印改变人们的生活和工作模式,人们以后可以不在商场挑商品,可以自己设计自己需要的商品,把自己的需求发布到网上,很多创客进行设计,然后分包组织生产,再进行物理配送。如此一来,它使社会生产模式发生了变化,给创新带来更大的空间。
 
  “人们不再受单位的约束,设计师可能就是自由职业者,这使得社会生产的组织模式、社会生活的模式发生很大变化。今天你可以设计飞机,明天可以设计时装。个人的创新能力可以最大程度地得到发挥,形成一个真正创新型社会。”卢秉恒表示,随着个性化消费时代的到来,大批量的生产如果设计出现偏差,产销不对路,就卖不出去造成浪费。现在海尔跟用户一起设计,体现用户需求,这个产品肯定是用户需求的。个性化、定制化变成可能,是因为信息化提供了个性化设计制造的平台。
 
  卢秉恒说,3D打印已经成为创客最欢迎的工具之一。它可为可穿戴电子、家居用品、学问产业、服装设计等行业提供个性化定制生产模式,有望引领生产从大批量制造走向个性化定制的第三次工业革命,有力促进大众创新,万众创业。
 
  《零边际成本社会》编辑杰里米·里夫金先生为大家描绘了3D打印的美好未来,它从单纯的技术创新成为颠覆传统生产制造方式的新生力量。然而,从传统的中心式生产到分散式生产方式的转变,是更加深远的影响。
 
  3D打印引爆技术革命
 
  卢秉恒表示,3D打印可以带来很多颠覆性的变革,例如,在航空航天领域,可以使材料利用率由5%提升至90%以上,制造周期由数月压缩为几天;概念飞机的设计可以减轻质量的60%;生产新能源汽车,可以把2万个零件集成为40个零件,6天打印完成且减重1/3。
 
  与规模化生产的商品不同,3D打印产品可以很容易地进行量身定制。目前这一技术已广泛应用于制造业、人类健康、消费品等领域。
 
  《第四次工业革命》一书认为,在制造业方面,3D打印的引爆点是第一辆3D打印汽车的问世,该书的调查显示,84%的受访者认为引爆点会在2025年之前出现。
 
  美国《财富》杂志最近报道了3D打印技术应用于制造业的一个案例:通用电气企业生产的leaP喷气式发动机不仅是该企业的明星产品,还即将配置完全由增材制造技术制造的燃油喷嘴。6月16日,美国亚利桑那州的3D打印汽车企业Local Motors推出了一辆3D打印的自动驾驶电动公交车Olli,而且这辆车的一部分是可回收的。
 
  在人类健康领域,《第四次工业革命》称,技术的引爆点是进行首例3D打印肝脏的移植技术,调查显示,76%的受访者认为引爆点会在此2025年之前出现。在未来,3D打印机不仅能够打印物品,还能够制造人体器官——这一过程被称为“生物打印”。器官与普通物品的打印过程大致相同,只是对材料有特殊要求,例如制造骨骼需要钛粉。3D打印在满足顾客的定制化需求方面具有巨大潜力,而没有什么比人体更加需要定制了。
 
  “未来,人们可以打印自己身体需要的‘零件’,哪里坏了换哪里。现在有科技人员在研究运用可降解材料,建造一个和人体需要的脏器差不多的支架,在其中附着上干细胞生长因子,营造出一个脏器生长环境。等降解材料逐渐降解、生长出细胞,从而打印出最终需要的器官。”卢秉恒表示。
 
  2015年8月,南京市儿童医院在全国率先将3D打印应用于儿童先天性心脏病的治疗过程——该院心外科专家使用3D打印技术,以1:1 的比例打印出一个婴儿的心脏模型,并将其应用于手术中,成功地对一名出生仅3个月的复杂先心病婴儿进行了心脏修复。今年6月16日,北京大学第三医院宣布成功实施世界首个3D打印人工椎体植入人体手术,人工椎体诞生并获国家食品药品监督管理总局注册批准。
 
  在消费品领域,《第四次工业革命》称,3D打印的引爆点是3D打印的消费品占到总量的5%,该书的调查显示,81%的受访者认为引爆点会在2025年之前出现。只要拥有一台3D打印设备,任何人都能轻松进行3D打印。这一技术能使某些传统消费品根据需求进行本地化打印,顾客就不必特意前往商店购买。3D打印机有望成为办公室甚至是家庭中必不可少的设备。统计数据显示,2014年,全球3D打印机的出货量达到13.3万台,比2013年增长了68%。其中大多数打印机的售价不超过1万美金,该售价适用于实验室、学校和小型制造企业。
 
  3D打印技术已经成为各国竞争的战略高地。美国奥巴马政府斥资7000万美金建立国家增材制造创新研究院。新加坡政府在未来制造计划方面投资5亿美金,重点用于提高工人和工程师的技术水平以及建立一个新的3D打印行业生态系统。
 
  为应对新一轮科技革命和产业变革,我国制定《中国制造2025》,坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快从制造大国转向制造强国。去年8月底,国务院总理李总理主持国务院专题讲座,讨论加快发展先进制造与3D打印等问题。这是本届政府首次举办专题讲座,3D打印作为一种先进的制造技术,首次出现在本届国务院的专题讲座中。据记者了解,我国有关部门也对重点研发项目增材制造立项,该项目计划用三年的时间,投入20亿元研发3D打印主流技术和主流装备,并对重点应用领域研发做出示范。
 
  未来几年3D打印将迎来井喷期
 
  近年来,3D打印产业和市场呈现爆发式增长。2015年全球增材制造和3D打印市场销售额达51.65亿美金,比2014年增长了25.9%。
 
  根据预测,2016年全球总销售额将增加至73亿美金,2018年这个数字将是127亿美金,到2020年市场预计将达到212亿美金。
 
  西南证券(7.560, -0.02, -0.26%)研究报告指出,国内二级市场对于3D打印仍处于主题投资为主的阶段,设计材料类、设备类和应用服务类个股整体受益。未来几年中国3D打印市场仍将保持40%左右的增长速度,到2018年有望突破200亿元。面对百亿级市场,珠海、青岛、武汉、成都等城市也已经开始兴建3D打印产业园,并在资金、土地、配套政策上给予支撑。
 
  卢秉恒表示,我国3D打印研究工作做得不错,排在世界前列,3D打印专利的数量在世界上排名第二。3D打印在某些方面的研究处于全球领先地位,北京航空航天大学教授王华明打印出飞机起落架,现在已批量列装。2001年,西安交大做个性化的下颌骨修复,直到2012年欧洲才做第一例。
 
  卢秉恒同时指出,我国3D打印产业的发展距离美国仍有较大差距。比如没有形成产业链、工业环境不配套等等。此外,在一些核心技术和关键器件上,如3D打印机中的激光器,仍然对国外依赖较大。目前,我国3D打印的大部分应用仍然集中在军工领域的开发与模具制造上。而从设备数量上看,美国目前各种3D打印设备的数量占全世界40%,而中国只有8%左右。
 
  未来进一步发展还面临哪些瓶颈?卢秉恒表示,3D打印技术要突破的瓶颈第一个是产业化的规模,产业化规模要上去首先要解决标准化的问题。没有标准就没法解决准入的问题,无法准入就没办法推广应用。“大家2001年突破颌面骨修复技术,成果早就很成熟,申报认证有六七年了,由于缺乏国家标准,一直没有批复下来,没有标准就不能发证,就不能大规模应用。用于航空也很难,也没有标准,无法衡量是否符合适航标准,就不能大规模应用。而这两个行业应用前景广阔。”
 
  第二就是原创技术的问题,大家现在自己原创的不多,核心器件的开发不够。3D打印还有很多创新的空间,所以大家应该发扬学科交叉去发展原创技术。
 
  卢秉恒表示,当前,3D打印技术正处于发展的井喷期,3D打印的数据标准可能影响到装备和应用两个方面,对此大家应该抓紧标准的研究,掌握话语权。在航空件和高端医疗器械方面,要积极研究面对3D打印个性化制造产品准入的标准,以利于新技术的应用。要加强基础研究,发展原创技术,在3D打印的新材料研发、显著提升打印件的质量和打印效率等方面实现创新;建立创新体系,为企业提供核心技术和共性技术;攻克关键核心器件,打造产业链;美国的MicroSoft、苹果和AMAZON都加入了3D打印的行业,大家要助推我国的3D打印企业做大做强,形成若干个具备国际竞争规模的企业。关注新葡亰网址3D打印机(jgew3d),即刻获得更多3D打印行业资讯。
 


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