3D打印中国数字化制造趋势_3d打印数字化制造趋势

3D打印中国数字化制造趋势由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“3d打印数字化制造趋势”。

3D打印中国的数字化制造趋势

0 前言：

“3D打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速成型技术”，也称为“增材制造技术”。这种技术是依据物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式，制成实物模型，甚至直接制造零件或模具，从而缩短产品研发周期、并缩减生产成本。3D打印是一片一片地打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。说得简单点，就是由点堆积成面，再由面堆积成实体。

3D打印的概念早在几十年前就已提出。上世纪70年代，随着3D辅助设计的兴起，设计师能在电脑软件中看到虚拟的三维物体，但要将这些物体用粘土、木头或是金属做成模型却非常不易，可以用费时费力费钱来形容。3D打印的出现，使平面变成立体的过程一下简单了很多，设计师的任何改动都可在几个小时后或一夜之间重新打印出来，而不用花上几周时间等着工厂把新模型制造出来，这样一来可以大大降低制作成本，节省产品开发成本。国内外3D打印发展现状

3D打印被用作《经济学人》杂志封面，主题为《看制造业新技术如何改变世界》，详细介绍了3D打印的历史和发展，可见人们对于3D打印成为一项可以改变世界的影响力日益关注。2010年8月11日，美国总统奥巴马签署了《美国制造业促进法案》，力图以此刺激本国出口并创造更多就业机会。奥巴马表示，制造业是美国经济复苏的重要动力，因此降低制造业成本、促进其就业是该法案的宗旨。而3D打印就成了其首选。2011年6月，美国总统奥巴马宣布一项新政策，并向3D打印产业支出5亿美元以提升美国在制造业上的领先地位。2012年7月17日，美国《外交政策》杂志网站发表题为《制造业的未来在美国而不在中国》，称“技术进步将使中国的制造业像过去20年里美国制造业那样迅速衰落”。

纽约另一家利用3D技术生产消费品的公司Quirky拥有20万的注册用户，他们在线搜集用户的创意，产品设计图纸，用3D打印机以最快的速度成型，再上传讨论，最终确定方案后批量生产。届时在线上和线下都会有销售，他们最成功的产品是一排可折叠的接线板，设计者常从一个创意就获得不少的收入，有的用户一年能赚几万美元。

而美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型，为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具，在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中都有应用。

日本一家公司甚至推出了面向个人的“Baby复原服务”：只需提供婴儿在母亲肚子里的X光照片，他们便可以复原成三维图像后，打印出一个“肚子里的婴儿”模型作为纪念。

3D打印还能实现一些传统制造方式难以实现的复杂结构。2011年巴黎春夏时装展上，荷兰时尚设计师Iris van Herpen发布了他直接用3D打印机制作的立体服装，这些超太空感的服装由锦纶打印而成。

从“天津2012夏季达沃斯论坛”到刚刚闭幕的“浙商新动力”论坛，都不约而同地提到了“3D打印”技术。被英国《经济学人》扣上“工业革命”帽子的3D打印也因此备受关注。日前，证券时报记者通过实地采访发现，3D打印技术在国内广泛应用尚需时日。

位居杭州下沙工业区的杭州先临三维科技股份有限公司号称是国内综合实力最强的3D打印公司，可以向客户提供快速三维扫描、快速制造、快速模具、三维测绘等服务。目前，先临三维拥有十几个型号的3D打印机，掌握六种生产工艺。不过，先临三维的现有设备主要来自欧美等国制造。一台从德国EOS公司引进的设备售价近400万元人民币，它是基于高性能材料(塑料与金属)的高端3D打印机。事实上，在经过近20年的研发，国内的3D打印设备也在不断取得突破，华中科技大学史玉升教授的研究团队开发的1.2米×1.2米的“立体打印机”，是目前世界上最大成形空间的快速制造装备，远远超过国外同类装备水平，并因此获得2011年国家技术发明二等奖。

“3D打印达到了人们对其期望值的顶峰。”从事3D打印机代理生意的徐鹏认为。事实上，大众对3D打印的了解仍然十分粗浅。

通过上述比较枯燥的技术解读可以得出3D打印相比传统制造的三个优势：第一，产品制造速度快，一次性完成而非分步优化;第二，制造出的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;第三，产品修改成本小，只需要在软件中修改部分参数就可以快速制出相对应的新版本产品。但和传统制造方法相比，3D打印因客观条件的制约也存在诸多问题，比如可打印材质范围小、打印的精度低、用于打印的耗材费用较高等。

虽然3D打印的概念开始逐渐为人所知，但就目前的实际生产成果看，仍属于自90年代就开始普及的快速成型技术，而快速成型技术早已被涉及到产品原型设计制造的企业或高校所使用。快速成型机器在国内也并不是十分新鲜的玩意，除了引进国外的机型，国内一些高校也有自己研发的机子在国内外售卖。在我国，深圳、东莞、浙江也有众多企业涉足快速成型。

当新闻开始频频出现3D打印机能够打印飞机、汽车、鲜肉、鞋子和衣服时，大家仿佛觉得这个远在天边的神器如果能够进入自己的家门，就如同自家拥有了万能工厂。以该形象露面的3D打印机代替了现实中只能生产模具的快速成型机器进入了大众心中。但被忽略的事实是，这样的事例仍只是实验性项目，有人甚至将其称为“行为艺术”。

3D打印机目前的实际使用仍属于快速成型范畴，即为企业在生产正式的产品前提供产品原型的制造，业内也将这类原型称作手板。据统计，3D打印机生产的产品中80%依旧是产品原型，仅有20%是最终产品。

使用3D打印机制作模型的优点一方面是速度快，另一方面是可制作更灵活的形状。国外知名3D打印机Stratasys系列的国内代理商徐鹏介绍，一汽、上汽、北汽和西门子都是其客户。但该类3D打印机的价格从10万元到500万元之间，高昂的机器价格和材料费让购买者更多集中于大型企业和高校。

在模型生产领域，3D打印机相比传统制造仅占很小部分。其中可打印的原材料稀少是一个严重问题。目前可利用的原材料包括光敏树脂、尼龙、石膏和金属粉末等。不同种类的3D打印机可使用的原材料不同。对于价格稍便宜的3D打印机，可打印塑料模型，但坚硬度过低，精准度不高。更多企业想要金属类模型，但这种类型的打印机价格最低也需500万元。

虽然3D打印机技术近年来已取得不小的进步，比如材料增多、打印机和原材料价格逐渐下降，但从目前看，依旧是一项年轻的技术，在没有变得更加成熟和廉价前，并不会被企业大规模采用。3D打印技术咨询师泰瑞·沃尔斯(Terry Wohlers)预计3D打印市场将在今年达到21.4亿美元，远超去年的17.1亿美元。不过，这一数字仍然仅占全球制造市场0.02%。

伴随3D打印概念的兴起，从事快速成型和3D打印业务的本土公司受到了前所未有的关注。部分企业除了代理售卖国外的3D打印机，另一部分也在提供3D打印服务。铭展科技创始人金涛在2010年从游戏模型定制转向3D打印业务，通过购买国外机器以及和国内院校合作，为工业设计、产品设计、建筑行业等提供3D打印服务，但一年的销售收入也只能达到百万元，同地一家更大规模的3D打印公司也仅有千万元规模。金涛介绍，国内纯做3D打印业务的公司不超过十家。更多公司仍集中于快速成型业务。对于大众而言，很多人并不能分清3D打印、快速成型和传统制造之间的区别。一些国内和快速成型、激光制造有关的公司受3D打印概念的追捧，8月和9月的股价都开始大幅上扬，如光韵达的公司股票就连续两日涨停。为此，公司发出澄清公告称，自己公司的激光技术属于“减成法”工艺，不同于3D打印技术的“加成法”工艺，二者的工艺原理不一样，公司最近一年不会开展3D打印技术方面的产品和服务。近日，有关3D打印概念开始呈现回归理性趋势，大部分公司股票回落。原材料——3D打印的瓶颈

几乎每一项新技术应用，都会经历很长的市场培育期。3D打印技术虽然已有近20年的发展历程，但仍存在缺陷。

耗材的局限性是3D打印不得不面对的现实。目前，3D打印的耗材非常有限，现有的市场上的耗材多为石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。如果真要“打印”房屋或汽车，光靠这些材料是远远不够的。比如最重要的金属构件，这恰恰是3D打印的软肋。

耗材的缺乏，也直接关系到3D打印的价格。黄智拿着一件3D打印品对证券时报记者说，“这是一件飞机零部件，打印这种样品的金属粉末耗材一斤就要卖4万元，所以3D打印样品至少要卖2万元。但是，如果采用传统的工艺去工厂开模打样，几千元就可以做到。”

直接面向市场的先临三维对耗材难题感受最深。因为价格的问题，他们很多客户往往望而止步，除非在需求紧急的情况下。否则，客户们还是通过传统的方式。

成型精度和质量问题，也在困扰先临三维。他们称，由于3D打印工艺发展还不完善，特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟，目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用，不能作为功能性部件，只能做原型使用。

以Stratasys公司3D打印车为例，车子固然能“打印”出来了，但是否能在路上顺利跑起来?使用寿命又有多长?从现有的技术来看，恐怕有点够呛：由于采用层层叠加的增材制造工艺，层和层之间的粘结再紧密，也无法和传统模具整体浇铸而成的零件相媲美，这意味着在一定外力条件下，“打印”的部件很可能会散架。

2004年成立至今，先临三维年复合增长率在100%以上。“今年，先临三维的营业收入应该会在7000万元左右。”但是，过去的高速增长主要源自基数低，而且这7000万元的收入，还包括前期的三维扫描。中国数字化制造趋势

个人3D打印机是3D打印技术普及的助推力量。以美国Makerbot公司推出的1299美元至2700美元的3D打印机为代表，相比几万甚至几百万美元工业级3D打印机，个人3D打印机亲民的价格让更多普通爱好者有机会亲自动手做一些小玩意。自2009年公司成立，Makerbot卖出的3D打印机数已达到13000台。当然，这台设备也仅能做些玩偶模型或者浴帘环等结构简单的小东西。对于更多人而言，购买的动机也仅是试着用一用。但创作的乐趣在于激发创造力。

“我们并不是要用3D打印机打印所有的东西，数字制造时代的意义是我们可以在大规模生产和个性化生产之间进行选择。”《连线》杂志点出了3D打印机的实质。传统制造中，越复杂的产品如果需要改动的地方越多，意味着越高的成本。但在数字化制造中，这一切在改变。制作个性化的产品并不会花费更多额外的成本，让产品更多样、复杂和灵活变得简单，因为只需要改动模型参数，另一个想要的产品就会出现。

由此看来，3D打印技术某种程度上已被过度神化了。正如凯文·凯利在《科技想要什么》一书中所指出的：“新技术的首版几乎总是仅仅略微强于它想要取代的旧技术，对于新技术的将带给使用者的麻烦和未知，仅有少数热情的先驱倾向于做第一个吃螃蟹的人。” 凯文·凯利同时指出，随着创新技术的改进，新技术的益处和先进程度将被前期用户挑选出来展示给大家，同时不确定性减小，技术得以传播。“但这样的推广既不是立刻发生的，也不稳定。”

为推动我国3D打印技术产业化、市场化进程，加快与国际间的对话交流，促进3D打印技术与传统制造技术的有机结合，由亚洲制造业协会联合华中科技大学、北京航空航天大学、清华大学等权威科研机构和3D行业领先企业共同发起的中国3D打印技术产业联盟正式宣告成立。与会专家一致认为，3D打印技术作为制造业领域的一次重大技术革命，已经广泛应用到航空航天等军事领域和大型复杂构件的一次成型制造，是传统制造技术与新材料的完美结合。当前，我国在3D打印技术的核心领域已经与美国3D公司，以色列objet公司等国际巨头基本处于同一水平。但是，在材料和软件开发，装备等方面，我们还有一定的差距，还需要引起政府主管部门的重视，并在重大技术专项等方面给予扶持。

中国3D打印技术联盟还是目前为止，全球首家3D产业联盟，标志着我国从事3D打印技术的科研机构和企业从此改变单打独斗的不利局面，有利于尽快建立行业标准，集中展示我国3D打印技术的良好形象，也便于加强与政府间或国际间的广泛交流。总结

3D打印技术的确可以改变产品的开发、生产，但赋予3D打印“第三次工业革命”有点言过其实。单件小批量、个性化、及网络社区化生产模式，决定了3D打印技术与传统的铸造建模技术，是一种相辅相成的关系。

全球经济衰退之时就是新技术、新产业诞生之时，我们要抢抓机遇，促进3D打印技术在改造和提升传统制造业方面发挥引领作用。亚洲制造业协会目前正在规划亚洲先进制造业园区，将把3D打印技术作为龙头产业来扶持，并在近期加紧组建全国性的3D打印技术研发基地和产业示范基地。