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受世界关注的3D打印现在发展态势如何?

2017/10/17 10:07:24 来源:网络
3D打印技术已存在近30年了,但是国内3D技术发展缓慢,企业的反应也一直欲迎还拒。

3D打印技术已存在近30年了,但是国内3D技术发展缓慢,企业的反应也一直欲迎还拒。亚洲制造业协会首席执行官罗军曾在2010年向其会员企业推荐过这项技术和设备,但是收获的反应却十分冷淡,为何近两年突然火了起来呢?.

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在今年9月广州市全国科普日的活动上,有一件“神器”引来许多家长孩子的围观,按下启动键后,机器便一点点地吐出塑料最后形成一个逼真的刺猬玩具,这就是“桌面级”家用3D打印机。由于概念新颖,外形时尚,又可以“培养孩子动手能力”,家用3D打印机迅速吸引了普通消费者的关注。

随着市场宣传的增多,3D打印的概念也正被越来越多的人知道。现在,在京东、淘宝等电商平台上就能买到这类“桌面级别”的3D打印机,价格几千元到几万元不等。

但是,除了价格高,3D打印毕竟是技术活,其核心在于数据模型文件,而这些数据资料在网上目前非常有限,暂时还满足不了大部分人的个性化需求,同时,如果消费者希望自己动手设计,还要学习专门的设计软件。

另外,打印所需的材料也是价格偏高,以3D打印普遍使用的塑料为例,市场价一般在250元/kg。目前国内家用3D打印机只能用一种颜色的塑料打印,还停留在“造型”阶段,“造色”技术尚未成熟。

“购买桌面3D打印机的多数是一些设计爱好者或者用于教学的学校,家庭消费目前还是比较少。”从工业设计专业毕业的王宏伟,在中科广电从事3D打印研究已有数个年头,他自己就是一位设计爱好者,平时也会设计各种模型进行测试打印。

美国独立调查机构Wohlers Associates公司的一项报告显示,价格低于5000美元的桌面级民用3D打印机市场,2008年至2011年4年间,平均每年环比增长高达346%。相较美国市场,中国民用3D打印市场的规模则是“九牛一毛”。尽管如此,王宏伟对3D打印机未来的市场还是表示肯定:“以后的3D打印机很可能会像电脑一样普及,市面上随处可见。”

3D打印技术的确在很多领域都可以应用,但是什么才是合适的市场,目前业界却没有一个准确的方向。罗军对此深有感触:“四处都是市场,看得见,却摸不着。”毕竟,这项技术不同于被使用广泛应用于生产制造、商务办公领域的电脑,这注定了3D打印在国内民用市场的瓶颈与制造业应用的高度预期并不协调。

“目前很多人都认为3D打印是万能的,但事实并非如此。”在接受采访时,王宏伟正在为客户打印一个模具的样板。“现在挺多单子都是这样找我们打印样板的”。王宏伟说。

即使“桌面级别”的3D打印机现在被更多消费者关注,但国内的3D打印机数量很少,大多集中在工业设计师和电子产品爱好者手中。他们主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。甚至有汽车专家打印出了汽车零部件,然后根据塑料模型去订制市面上买不到的零部件。

据了解,在工业应用领域上3D打印技术多用在打印样本上,即快速呈现设计师的构思,而非直接用于生产。不同于传统工艺的“设计——模具——生产”流程,3D打印直接从设计到生产,这也决定了3D打印在制造样板时的高效率,毕竟打印一个塑料模型只需要3、4个小时!

不过,有业内人士表示,相比制造业发达的德国,中国3D打印的工业应用还处于萌芽阶段。“制造业是一环紧扣一环的流水线,想将3D打印应用到流水线进行规模化生产,可能还要好些年以后。”王宏伟说。

近两年,也有一些工厂的老板或者投资者来中科广电参观了解,希望投资3D打印领域,不过,大部分投资者在听到器材的价格后都撤退了。现在中科广电的展示厅里摆放着三种不同规格的3D打印机,笔记本电脑大小的是桌面级别,价格数千元,而微波炉大小和衣柜大小的可以用于工业设计,但前者价格数万元,后者高达数百万元。

“很多慕名而来的人一看到机器就想投资,但我会先跟他们讲解行业的一些情况,如果他们能理解3D打印,并且可以接受投资的成本,我们就继续聊。”王宏伟说,很多投资者都认为投资几十万元、几百万元就足够,但其实单纯机器就要好几百万元,国外进口的甚至要上千万元,金属原料也要数千元一公斤。“这个行业你不按‘亿元’来投资,估计没什么成果。”

3D打印行业优势何在?

当然,也有人猜测,是不是3D打印已经过气,理由是:既然3D打印好用,苹果公司为什么不打印苹果手机,波音和空客为什么不打印飞机。对此,罗军指出,这是一种误读。

罗军说:“其实他们的理解是有问题的。过去我们设计最优化的东西往往做不出来,3D打印机的强项就是解决这些传统制造业的短板。比如说我们内部结构非常复杂的汽车冷却水道,里面是弯弯拐拐的很多水道,传统的模具是基本上开发不出来的,我们用3D打印机很简单,几天就把它直接打印出来了。”

3D打印行业的发展态势如何?

而对于3D打印行业的发展,国家也比较重视。正在建设的国家增材制造创新中心,就是我国第二个国家制造业创新中心。中科院计算技术研究所上海分所所长孔华威认为,一些贴近老百姓生活和健康的领域,有望成为中国3D打印未来发展的优势。

孔华威指出:“现在做得比较好的有几个东西,第一个就是医疗用的定制性非常强的产品,比如骨头;第二个就是牙齿、牙套;第三种就是现在也有很多的鞋厂准备用3D织布的方式直接用于生产。因为3D打印本身是一种制造工艺,所以说应该在中国有非常好的机会,这些机会需要制造产业本身有更多压力。”

当前,3D打印多是采用激光技术来实现,很多3D打印设备已经实现了0.1毫米以下精度,但材料依然是阻碍3D打印发展的瓶颈。在材料方面,家用低端打印以尼龙固体塑胶材料为主,工业样品打印多以树脂为主,部分高端产品采用金属材料。总体而言,在材料种类的供应上面,目前依然很有限。

“虽然在材料价格上有所降低(如尼龙塑胶线材已经降至百元/公斤),但是支持的种类依然有限,并且,这些新材料的研制主要不是靠3D打印行业自己来承担,而是要依靠钢铁、有色、石化、建材等传统行业,因此还需要跨行业的配合。”现场工作人员表示。

目前3D打印的发展瓶颈除了材料,还体现在设备和应用上,而设备端的瓶颈又体现在打印尺寸、控制系统和算法上面。

在设备端,打印尺寸仍难突破,打印15cm产品规格的3D打印设备,已经占据不小的空间(一台饮水机那么大),而要打印更大尺寸商品,占用的空间则更大。某企业工作人员告诉记者,中小尺寸的样品打印,企业多选择自主购买,而大尺寸的样品打印,企业多选择外包给专门的公司完成。此外,激光喷头、控制系统以及算法是一台3D打印机的核心所在,目前市场产品参差不齐,不同价格等级的设备在这三大关键点的选配也不同,技术上仍有提升的空间。

在设备售价方面,家用消费类或学校课教类3D打印机,一般在3000到10000元不等,产品打印尺寸在15cm以内,材料多选用尼龙塑胶;工业样品多采用树脂材料,对应3D打印机的售价在7到10万元,打印尺寸在15cm左右;金属3D打印机最为昂贵,售价百万元以上。虽然设备价格在逐年下降,但离真正普及仍有提升空间。

3D打印设备市场还没火热起来,但珠宝行业会是一个重要的突破点。据现场工作人员的介绍说,这主要是因为珠宝开模价格昂贵,但是珠宝设计要求精巧,款式多且推陈出新的速度快,采用3D打印可以为企业节省很多成本。

在应用端,3D打印除了在企业、学校普及使用外,也开始向个人经营的3D打印商铺也开始渗透。据介绍,一件用树脂材料打印出来的精度在0.1毫米的水杯,售价在70元左右。作为个性化定制商品,将来3D打印在消费级应用应该会是一个爆点。另外,在医疗应用上如骨架、支架之类的产品,完全可根据个体差异量身定制,而不是当前固定的尺寸和模板。

目前世界多个国家都对3D打印进行了密集的政策支持,近期出台的《中国制造2025》规划,也将3D打印列入未来重点突破的十大领域之一。可以预见,随着打印材料、设备以及应用端的逐渐成熟,3D打印由工业用拓展至民用会是必然的发展趋势,至于这个时间点在哪里,我们一起等待。


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