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3D打印:如果方向錯了 再努力也沒用?

字號+ 作者/錄入:3d3d 來源:中關村在線 2015-09-15 [在線反饋] 我要評論

從專業角度來說,3D打印又叫做加法制造、加層制造、增材制造或者積層制造。這項技術最初被用來制造模型,一直被視為“高大上”的洋科技,時至今日,3D打印技術已悄然走進大眾的視線,在日常生活中的很多領域,我們都會發現它的影子,尤其在醫療領域使用最為廣闊,如3D打印人體器官、3D打印皮膚等等,如今已經慢慢滲透到生活中的各個角落,3D打印的時裝、3D打印的首飾、燈具等等,說不定你哪天起啤酒用的啟瓶器就是3D打印的呢。

3D打印工作原理解析x6N大灣區工業設計網

3D打印,這個被大眾視為前衛技術的科技,一直是比較熱門的詞匯,國內傳統媒體對3D打印的新聞報道已超過4000篇,網絡新聞報道更是不計其數,于是業界有人聲稱,3D打印時代已經到來,我們的生活、工作以及思考方式都會為之而改變。從這些“浩大”的聲勢中可以看出,3D打印看起來非常大眾化,但又顯得十分神秘,你對它非常了解嗎?3D打印可以替代社會化大生產了嗎?3D打印真的走入大眾了嗎?3D打印究竟是個什么鬼?……帶著這些諸多疑問,我們來一起分析一下。x6N大灣區工業設計網


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從專業角度來說,3D打印又叫做加法制造、加層制造、增材制造或者積層制造。這項技術最初被用來制造模型,一直被視為“高大上”的洋科技,時至今日,3D打印技術已悄然走進大眾的視線,在日常生活中的很多領域,我們都會發現它的影子,尤其在醫療領域使用最為廣闊,如3D打印人體器官、3D打印皮膚等等,如今已經慢慢滲透到生活中的各個角落,3D打印的時裝、3D打印的首飾、燈具等等,說不定你哪天起啤酒用的啟瓶器就是3D打印的呢。x6N大灣區工業設計網

3D打印工作原理解析x6N大灣區工業設計網

說起3D打印技術的原理,其實很簡單,運作原理和傳統的打印機工作原理基本相同,也是用噴頭一點一點“磨”出來的。普通打印機噴出來的是墨水,3D打印機噴出來的是液體或者其他粉末狀的“材料”,這項技術是利用光固化和疊加技術的快速成型裝置,通過電腦把“材料”一層層疊加起來,最終把腦海中的藍圖變成具體實物。x6N大灣區工業設計網

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3D打印工作原理(圖源:elecfans.com)x6N大灣區工業設計網

它的工作步驟是這樣的:使用CAD軟件來創建物品,然后通過SD卡或者USB優盤把它拷貝到3D打印機中進行打印設置以后,打印機就可以打印了。3D打印機的工作原理和傳統打印機基本類似,都是由控制組件、機械組件、打印頭、耗材和介質等架構組成的,打印原理是一樣的。3D打印機主要是在打印前在電腦上設計了一個完整的三維立體模型,然后再進行打印輸出。x6N大灣區工業設計網

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3D打印首先在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水x6N大灣區工業設計網

3D打印技術與激光成型技術也一樣,采用了分層加工、疊加成型來實現打印,每一層打印過程分為2個步驟:首先在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水,然后是噴灑一層均勻的粉末(粉末遇到膠水會迅速固化黏結,而沒有膠水的區域仍保持松散狀態)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下,實體模型將會被“打印”成型,打印完畢后,松散的粉末和剩余的粉末還可以循環利用,有效節省了打印耗材。x6N大灣區工業設計網


第2頁:3D打印 人們褒貶不一
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●3D打印 人們褒貶不一x6N大灣區工業設計網

3D打印是一個巨大的課題,應用范圍十分廣闊,從原理上講,3D打印是一種快速成型的技術,它以數字模型為基礎,運用粉末狀的粘合材料,通過逐層粘合打印的方式來構造物體,這些原料可以是金屬的,也可以是塑料的。簡單來說,只要你找到了合適的材料,配以數學模型,一臺3D打印機在理論上就能取代整個制造業,而且這種技術可以應用到制造業的各個領域,如航空領域、醫療領域、建筑領域、服飾加工領域,當然還有模具制造等等各個方面。x6N大灣區工業設計網


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(圖源:雷鋒網)x6N大灣區工業設計網

事實上,采用3D打印制造出的產品已經為數不少,如簡單的玩具、工業配件、首飾、交通工具等,也有一些特殊的、精密的產品,如3D打印的別墅、人體內臟模型、人體骨骼、動物假肢等,甚至有些從業者幫助摩登女郎打印出了漂亮的高跟鞋和比基尼。總之,3D打印幾乎成為一個馬上就要顛覆世界的神秘科技,但是,事實真的如此嗎?x6N大灣區工業設計網

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3D打印高跟鞋x6N大灣區工業設計網

在大量的未來設備概念中,3D打印獨占鰲頭,有人支持有人反對,有人愿意投入巨資,有人卻嗤之以鼻。在這里需要提到的一個典型事例就是李嘉誠與郭臺銘的對壘了,香港首富李嘉誠認為3D打印前景廣闊,而且已經投入巨資支持一個美國創業公司,準備開豬肉鋪了;臺灣人郭臺銘則對3D打印嗤之以鼻,他堅信3D打印就是扯淡,揚言3D打印若能大規模市場化,他就把“郭”字倒過來寫。x6N大灣區工業設計網

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郭臺銘統領的富士康集團,是全球最大的制造企業(圖源:外灘畫報)x6N大灣區工業設計網

關于3D打印的看法,筆者也支持李嘉誠的觀點,事實上,筆者更愿意相信,郭臺銘統領的富士康集團,是全球最大的制造企業,他的發言看似有些草率,但卻飽含深意,郭臺銘的言論其實是忌憚3D打印對于傳統制造業的沖擊的明顯表現。x6N大灣區工業設計網

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3D概念(圖源:昵圖網)x6N大灣區工業設計網

3D打印概念的背后,其實是產業“錢”景被夸大的結果,很早有分析指出,曾經股價一年上漲近3倍的3D系統公司只是一個被“過分鼓吹的泡沫”,該公司存在著夸大財務數據、研發投入不足以及現金流缺乏等問題。以中航重機、大族激光、華中數控等為代表的相關概念股隨著熱炒的3D概念一直大幅上漲,就在大家對3D概念前景憧憬的時候,部分股東和高管卻已經走在了套現的路上。原來這才是過分鼓吹的最終目的,很多人都被騙了。x6N大灣區工業設計網
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第3頁:理想很豐滿 但現實很骨感
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●理想很豐滿 但現實很骨感x6N大灣區工業設計網

之前很多人都說3D打印意味著未來,意味著社會化大生產即將走入歷史,人們即將能夠隨心所欲地去自由制造一些自己想要的東西,連商場都不用逛。我第一次聽到這樣的語言是到2012年,但是3年過去了,還是當年那個樣子。其中到底是什么原因導致這個產業的停滯不前?難道我們的方向一開始就錯了?x6N大灣區工業設計網

我們常見的場景可能就是:創業者的辦公室門口放幾臺3D打印機,準備隨時給客戶定制各種產品,但真正能夠為客戶做出服務的卻很少,大多數時間里,那些打印機都是在打一些測試品或者實驗品,拿來自娛自樂罷了,看到被惡搞的奧巴馬和愛因斯坦肖像,路過的人可能會一笑了之。x6N大灣區工業設計網


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3D打印奧巴馬(圖源:國際在線)x6N大灣區工業設計網

雖然3D打印技術已經被廣泛應用于各個領域,但其需求量顯然不足,導致它到目前為止多數情況下只能打印一些小物件(軍工產品除外),而且,一旦成本降低到一定程度,就會遇到發展瓶頸,誰也不愿意放著幾百元的玩具不買,偏要花幾千塊錢買一個3D打印機制造的玩具吧。x6N大灣區工業設計網

從邏輯和市場需求來看,3D打印的確是一項前途無量的技術,但是具體到中國,仿佛就不那么樂觀了。先看一下數據,目前從全球來看,專業級的3D打印廠商主要有前文提及的Stratasys和3D Systems,以及德國EOS公司。前兩家的產品主要以塑料為打印原料,后者則以金屬原料打印見長。他們的共同點都是迄今為止所銷售的3D打印機數量有限,其中Stratasys的銷售量約2萬臺,EOS公司的全球銷售更是僅有一兩千臺。x6N大灣區工業設計網

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3D Systems桌面級3D打印機x6N大灣區工業設計網

再看國內,從專業級3D設備市場而言,國內企業近年來的技術和專利儲備都快速發展,但總體上與全球巨頭相比尚存差距。國內3D打印行業當中,比較知名的廠商有湖南的華曙高科、上海的聯泰、南京的寶巖等。據了解,其中,作為明星企業的華曙高科每月僅能生產兩臺新品,能夠銷售出去的3D打印機也僅為幾臺。x6N大灣區工業設計網

事實上目前國內3D打印企業,雖然正在野蠻生長,但盈利者卻寥寥無幾。而且,相較于歐美發達國家,中國的3D打印技術只停留在起步階段,特別是在關鍵核心零部件方面,幾乎是一片空白,單就激光器來說,我們只能進口美國、德國的設備。更尷尬的是,3D打印需要編寫軟件作為其靈魂的輸出,但很遺憾,中國還找不到可媲美于Google、微軟的軟件企業,自主研發也就成了空談。x6N大灣區工業設計網


第4頁:3D打印迅速崛起 障礙何在?
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●3D打印迅速崛起 障礙何在?x6N大灣區工業設計網

在面對成型結構復雜的時候,3D打印技術優勢非常明顯,可以說在塑形方面,3D打印有著無可比擬的優勢。由于所有制造流程都是通過電腦預先設置好的,也就是說,只要設置沒問題,3D打印機將會一絲不茍地執行操作命令,直到物品被打印出來,而且一旦設置了執行命令,打印機就會始終如一地執行下去,省下的時間,你就可以該干什么干什么去,騰出時間做別的,不用浪費時間去等待。x6N大灣區工業設計網

傳統成型技術由于需要頻繁的人工操作,誤差在所難免,而對于許多精密零件來說,0.1毫米的誤差可能都是不合格的。而對于3D打印機來說,精準度足夠你放心的了。所以,這些都是3D打印的優勢所在。但是,優勢歸優勢,3D打印想要迅速崛起并不那么容易。x6N大灣區工業設計網


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德國TETRA納米結構3D打印機(圖源:微小網)x6N大灣區工業設計網

 首先,也是最主要的當屬成本。高成本是目前橫亙在3D打印產業面前的一大障礙。從專業級3D打印設備來看,一臺以金屬為原料的3D打印機售價高達500萬-600萬元,以塑料為原料的也要一兩百萬元一臺。國內企業生產的3D打印設備售價稍低,也有八九十萬元,低的也要四五十萬元。同時,由于3D打印廠商一般采取原料捆綁銷售的模式,原料成本也不可小覷。用于3D打印的塑料約在2000-3000元/公斤。未來3D打印的普及還有賴于產業競爭充分和技術進步后的設備、材料成本下降,成本下不來,規模化就無從談起。x6N大灣區工業設計網

 再一點就是單品打印時間長。目前一個復雜件的3D打印時間需要十幾個小時甚至幾十個小時,3D打印在時間也無法滿足規模化大生產的效率要求。由于成本高、單品打印時間長等因素,目前3D打印還只能用于部分領域的小批量生產,比較成熟的應用領域比如助聽器產業。x6N大灣區工業設計網

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Makerbot桌面級3D打印機x6N大灣區工業設計網

 還有就是自主創新能力弱。如果說專業級3D打印機發展受到制約,那么桌面級3D打印機又如何呢?據了解,桌面式3D打印市場基本處于仿制開源技術平臺的階段,擁有自主研發技術的公司并不多。桌面級市場這幾年發展快,因為技術是開源的,隨便幾個人從網上下些東西就可以做出來,做的人很多,但是熱潮一過,做桌面級的就會比較迷茫。作為行業老大的Makerbot一直是國內多數企業模仿的對象,而一旦Makerbot的開源政策發生變化,這對國內企業來說并不是什么好事,因缺乏自主創新能力,在跟別人合作的過程中容易陷入被動的困境。x6N大灣區工業設計網

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總之,盡管3D打印該我們帶來了很多驚喜,但說3D打印可以替代社會化大生產還為時過早,就像我們如果想要在一張紙上打印彩色的話,就需要不斷更換墨盒和硒鼓一樣,而墨盒和硒鼓卻能把幾種不同的顏色放在一起來調整,3D打印耗材能做到嗎?顯然不能。光是放置這些3D“墨盒”(即耗材)的地方恐怕就可以堆滿整個房間,再者,在壓縮信息方面它跟電腦沒法比,電腦的信息可以放在越來越小的存儲介質當中,但3D打印的實物卻不行。說3D打印可以替代社會化大生產確實是為時過早,就算最后能夠走到那一步,保守估計恐怕也需要至少上百年吧。x6N大灣區工業設計網

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