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3D打印技能的应用及发展前景

发布时间:2018-12-26 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    3D打印技能的应用及发展前景作者: 冯进成 李海兵 蒋月静   [摘 要]3D打印技能是一种新兴的快速成型技能,近一段时间以来受到了社会的广泛关注。3D打印被誉为“第三次工业革命”的核心技能,3D打印技能的问世,是一项具有工业革命意义的高新制造技能,同时也是代表了世界制造业最新发展趋势,本文对3D打印的家当发展前景和发展趋势做了预见性分析,通过分析3D打印即使的应用以及所存在的问题,研讨我国3D打印的发展前景,为我国的3D打印家当的长远发展出谋划策。
  [关键词]3D打印技能;应用;发展前景
  中图分类号:TP334.8 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)21-0139-01
  引言
  众所周知,第一次工业革命和第二次工业革命分辨以蒸汽机的发明和电气化的使用为标志,以其强大的生产力解放为基础,深刻地改变了西方资本主义国家甚至整个世界的面貌,有力地推动了世界现代化的历史进程。显而易见,科学技能是第一生产力,更是当今世界格局下各国综合国力对照的核心目标之一,能够说,最新最前沿的科学技能的掌握和最早应用推广,将是未来国家间竞争的重要体现和地位分水岭。那么,当下最值得关心注目的科学技能是什么呢?毫无争议,3D打印技能将占一重要席位且有愈演愈烈之势。
  一、3D打印技能概况
  3D打印技能是指通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技能,与传统的去除材料加工技能不同,因此又称为添加制造(AM,Additive Manufacturing)。3D 打印(3Dprinting)是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技能,被称为“具有工业革命意义的制造技能”。运用该技能进行生产的主要流程是:应用计算机软件设计出立体的加工样式,然后通过特定的成型设备(俗称“3D 打印机”),用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。
  作为一种综合性应用技能,3D打印综合了数字建模技能、机电抑制技能、信息技能、材料科学与化学等诸多方面的前沿技能知识,具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、抑制及计算机技能等为一体的复杂机电一体化系统,主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外,新型打印材料、打印工艺、设计与抑制软件等也是3D打印技能体系的重要组成局部。
  二、3D打印技能的应用
  3D打印技能能够打印假肢、汽车、飞机的今天,它还在创造无限的可能。最初3D打印技能能够加工传统方法难以制造的零件。过去传统的制造方法便是一个毛坯,把不需要的地方切除掉,是多维加工的,或者选取模具,把金属和塑料融化灌进去得到这样的零件,这样对复杂的零部件来说加工起来相当困难。立体打印技能对于复杂零部件而言具有极大的优势,立体打印技能能够打印相当复杂的东西。其次实现了首件的净型成形,这样后期辅助加工量大大减小,避免了委外加工的数据泄密和时间跨度,尤其符合一些高保密性的行业,如军工、核电领域。再次由于制造筹备和数据转换的时间大幅削减,使得单件试制、小批量出产的周期和成本降低,特别符合新产品的开发和单件小批量零件的出产。
  这些速度快、高易用性等优势使得3D打印成为一种潮流,并且在很多领域得到了应用。现在3D打印机已经在建筑设计、医疗辅助、工业模型、复杂结构、零配件、动漫模型等领域都已经有了一定程度的应用。尤其在飞机、核电和火电等使用重型机械、高端精密机械的行业,3D打印技能“打印”的产品是自然无缝连接的,结构之间的稳固性和连接强度要远远高于传统方法。
  真相上,3D打印技能要成为主流的生产制造技能还尚需时日。如果是做钻头这种高硬度的产品,3D打印明显力不从心。这个不是改进技能就可以解决的,因为快速成型技能本身存在性子性缺陷和局限性。
  三、3D打印技能的发展前景
  3D打印业务在国外的发展势头十分迅猛。前瞻家当研讨院发布的《2014-2018年中国3D打印家当市场需求与投资潜力分析汇报》显示,2009年全球3D打印市场规模为10.69亿美元,此后三年保持在20%以上的速度增长,至2012年市场规模达到22.04亿美元。2013年全球3D家当的发展更是突飞猛进,增速达到81.49%,市场规模达40亿美元。其中,美国、日本、德国占据了3D打印市场的主导,尤其是美国占据了全球近40%的比重。
  国内3D打印技能起步晚。然而自3D观念一出,立即受到了热捧,3D打印技能近年来在国内日趋升温。据前瞻家当研讨院统计,2012年中国3D打印市场规模约为10亿元,2013年翻了一番达到20亿元。然而与美国、德国等发达国家相比,中国的3D打印家当仍处于起步阶段,国内3D打印应用仍主要停留在科研阶段,并未实如今工业及个人消费领域大规模推广。
  对于正处于培育推广阶段的中国3D家当而言,政府的重视与政策扶持显得尤为重要。目前国内已有多省市成立了地方3D打印家当联盟,并在相关政策中提及要重点发展3D家当。教育部也正在制订方案,让3D打印机走进学校。
  然而3D打印家当一直以来都缺乏全国性的家当宏观规划和指引,没有一个方向性的引导。此次《国家增材制造发展推进打算(2014-2020年)》的出台与落实,进一步明确了家当的发展方向,并在政策上给予更多的支持,将成为推动3D打印家当发展重要力量,进一步引爆中国的3D打印市场。
  按照中国3D打印技能家当联盟的预测,2014年中国的3D打印产值有望达到40亿元到50亿元的规模,至2016年时将扩大到100亿元人民币,达到2012年(10亿元人民币)的10倍,从而使中国超越美国成为全球最大的3D打印市场。
  四、 结束语
  3D打印技能现在被各国所认可,并不时有业内人士、学者批评“3D打印技能作为一项前沿性、先导性相当强的新兴技能,对传统制造业的工艺改造和新材料的广泛应用具有颠覆性的意义和作用。”面对新的生产方式的变革和发达国家再工业化战略,我国应该高度重视3D打印这一新技能可能带来的制造业革命,深入分析全球3D打印技能的市场发展趋势,研讨建立3D打印的基础理论和技能体系,加大人才培养、市场培育和应用推广力度,制定适合中国国情的3D打印家当中长期发展战略规划。同时,加快3D打印的试点示范,选择诸如高端汽车零部件、医疗器械等重点行业领域进行推广应用,积极探索和积累3D打印的市场运营和行业管理经验,积极有效地应对3D打印技能并使之为实现中国梦和中华民族的伟大复兴而服务。
  参考文献
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  [4] 汤敏,《3D打印机将极大冲击中国市场》,《上海企业》,2013年1月10.
  [5]江洪,康学萍.3D打印技能的发展分析[J].新材料家当.2013.(10):30-35.
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