2018/07/10
1094
3D打印：从概念走向应用
3D打印是否具有持久的生命力主要取决于两方面，一是成型速度，二是成本。今后，批量化制造将成为3D打印发展的新趋势。专家表示，“没有速度就没有生命力”
英国纽卡斯尔大学近日宣布，研究人员通过干细胞中提取研发的“生物墨水”，利用3D打印技术打印出了世界首个人工角膜。无独有偶，荷兰埃因霍温市也宣称，正着手运用3D打印技术建造5栋混凝土房屋，建成后将成为全球首批可正式用于居住的3D打印房屋――3D打印再次迎来发展的春天
“随着HP（惠普）、GE（美国通用电气）、西门子、霍尼韦尔等一大批传统制造业企业进入3D打印领域，未来几年，3D打印的优势将集中爆发。不过，表面的喧嚣并不能掩盖我国缺乏核心技术、核心产品、核心服务的事实。”中国3D打印技术产业联盟执行理事长罗军表示。
速度和成本是关键
3D打印是否具有持久的生命力主要取决于两方面，一是成型速度，二是成本。今后，批量化制造将成为3D打印发展的新趋势。专家表示，“没有速度就没有生命力”
3D打印（增材制造技术），是CAD(计算机辅助设计)模型直接驱动的、可以完成任意复杂结构的制造方法总称。“以前谈3D打印，那是阳春白雪，是生产系统的配角。”“中国3D打印第一人”、清华大学教授颜永年说，3D打印发展到今天，已经慢慢介入到传统制造业领域。
这与华中科技大学教授张海鸥的看法不谋而合。“3D打印，现如今已不再是单纯的打印模型和样件，更多是直接制造功能性产品，它必将与传统产业展开激烈竞争，并带来新的产业革命。”张海鸥表示。
现实的确令人振奋。以我国C919大型客机机头工程样件研制所需的钛合金主风挡窗框为例，如果从欧洲订购至少需要两年才能拿到零件，而4个框，每个框的锻造模具费需要50万美元。采用3D打印技术后，从制造零件到装上飞机，北京航空航天大学王华明团队仅用了55天，并且零件费用还不到模具费的五分之一。
凭借着对原材料灵活叠加利用的优势，3D打印被《经济学人》多次推上封面，并被寄予“掀起第三次工业革命”的重任。有学者认为，它将从源头颠覆传统制造业。对此，颜永年并不赞同，“3D打印不会取代传统的技术，而是一种结合，是对传统行业传统技术的提升”。
天下武功唯快不破。颜永年表示，3D打印是否具有持久的生命力主要取决于两方面：一是成型速度，二是成本。今后，批量化制造将成为3D打印发展的新趋势。如果几十个小时甚至几天才能打印一个零件，那么3D打印也就仅能用于科研。“因为没有速度就没有生命力，谁会要慢吞吞的东西？”颜永年说。
当然，降低成本也是3D打印亟待解决的另一道难题。“比如现在采用的材料中，合金粉末比钢材还贵，这导致其成本比传统制造业还高，那就没有竞争力。”颜永年说。
应用是发展动力
人们对于3D打印的认识已经从概念阶段向应用阶段转变。未来，3D打印的发展趋势是速度更快、精度更高、成本更低、应用更广、操作更简便
当3D打印技术走出实验室，该何去何从？应用，这是业界给出的答案。“3D打印的主体市场是航空航天，这是一个永不衰败的市场，放弃了它就意味着没有抓住重点。”颜永年说。
GE航空集团非常著名的Leap发动机配套燃油喷嘴，便是3D打印应用的一个典型案例。这一燃油喷嘴利用3D打印技术加工制作，把20个零部件整合为一个部件，设计之后重量降低了25%，耐用性增加了5倍，燃油效率提高了百分之十几。
不仅是航空航天，大型结构件和精密件制造等方面，也存在大量3D打印需求。颜永年表示，3D打印“所见即所得”的特性，非常适用于制造微米级―毫米级的内流道复杂结构，这种内流道采用传统加工方式是做不出来的。
而对于生物制造，这一3D打印最前沿的领域，颜永年认为，基于3D打印技术的细胞三维受控组装工艺，是生物制造中最为核心的技术，其目标为具有新陈代谢特征生命体的成形和制造。前不久，国内科学家们就使用3D打印技术构建生物支架，通过取用孩子耳朵上的软骨细胞，为5名天生具有耳朵缺陷的小孩安装了新的耳朵。
“3D打印是一项基础技术，与其他技术融合发展后，可以在很多领域得到广泛应用。”罗军认为，人们对于3D打印的认识已经从概念阶段向应用阶段转变，这说明3D打印产业发展指日可待。未来，3D打印的发展趋势是速度更快、精度更高、成本更低、应用更广、操作更简便，其发展方向是终端产品生产、智能化、批量化等。
自主是努力方向
从技术工艺、材料、软件、应用等几个指标来看，我国3D打印整体上与国际的差距还非常明显。要想发展壮大，3D打印设备的核心零部件国产化率必须提高
作为一项前沿、颠覆性技术，3D打印近年来大放异彩，不少国家纷纷布局并将其上升为国家战略。这源于乐观的前景。根据国际数据公司（IDC）的最新展望报告，全球3D打印技术相关支出在2018年预计达到120亿美元，到2021年，全球3D打印行业支出有望达到200亿美元，5年复合增长率达到20.5%。
理想很美好，现实却有点骨感。“目前，从技术工艺、材料、软件、应用等几个指标来看，我国3D打印整体上与国际的差距还非常明显。”罗军拿应用这一指标举例，美国占比接近一半，主要集中在军工领域；欧洲占比约为四成，主要集中在民用领域；我国占比不到一成。
究其原因，罗军分析，一是成本偏高，二是认识不够，三是部分打印机的稳定性、精度、产品强度不能满足生产要求。“尽管目前应用在3D打印领域的材料已达1000多种，但是与传统制造业相比，还远远不够。尤其部分尼龙材料、陶瓷材料、光敏树脂材料和钛合金等冶金粉末材料基本依赖进口，这严重影响了我国3D打印产业的健康发展。”罗军说。
在颜永年看来，中国3D打印发展壮大，打印设备的核心零部件国产化率还需提高。“虽然没有必要所有零部件全都自己造，但若完全依赖进口，缺少相应配套能力，这是一件危险的事情。”他以激光振镜举例，我国进口一台设备需要30多万美元，而且需要提前付全款，半年后才能交货。
差距不可小觑，但也并非完全不可逾越。近年来科技部、工业和信息化部先后出台相关政策，对3D打印发展给予了很多政策支持。其中，由颜永年领衔创办的永年激光科技有限公司，设计出LCD系统集成，首次提出将激光选区熔化、激光熔覆LCD设备和大功率激光器、大数据、工业机器人等集成在同一平台上实现“互联互通”。据悉，这一设计采用先进数控系统，处于国内领先水平。
未来，中国3D打印将何去何从？罗军建议从3个方面入手：一是政府积极扶持，鼓励企业搭建更多开放式应用服务平台，促进3D打印与传统产业深度融合。二是鼓励企业与国际顶尖的科研机构开展国际合作，创建国际化研发中心、联合实验室、研究院。三是鼓励科研院校、职业院校深化校企合作，开设3D打印学院（专业），培养更多3D打印应用型人才。“国内3D打印行业还需进一步抱团发展，形成合力。”罗军强调。
打印无限想象
欢迎莅临广州国际3D打印展览会！
主办单位官方微信
