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3D打印加速制造业转型升级

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-08-20 12:28:58 * 浏览: 262

2015年该报告又将这一进程前移,认为到2020年,也就是3年后,全球增材制造的市场规模可达到5500亿美元的效益麦肯锡的报告并非耸人听闻。  中国工程院院士、国家增材制造创新中心主任卢秉恒用“四个一半”来概括增材制造未来的市场前景。  未来一半以上的产品价值是设计出来的,  一半以上的产品生产是定制化的,  一半以上的生产模式是众包组织的,  一半以上的创新是创客实现的。  而增材制造是一项引领制造业发展的颠覆性技术,是支撑设计创新、定制化生产、创客创新及众包制造的最适用技术。”“更重要的是,增材制造是少有的我国跟国际同步的技术,目前中国在3D打印方面的研究已处于国际前列。”  卢秉恒说,目前我国依靠自己开发的大型金属3D打印设备,在飞机大型承力件应用方面处于国际领先,在军机、大飞机研发中,充当了急救队的作用。而且,钛合金大型结构件已经率先应用于飞机起落架及C919的研发中。  记者获悉,在应用方面我国工业级设备装机量居全世界第四,但金属打印的商业化设备还比较薄弱,主要还依靠进口。不过据卢秉恒院士透露,中国增材制造总体目标是:5年内实现装机量世界第二、装备生产销售世界第三,10年内装机量世界、核心器件及原创技术、装备销售均世界第二,在2035年实现《中国制造2025》。  产业发展加速  有数据表明,过去3年来增材制造的市场规模平均增速33.8%,2016年全球市场规模约60亿美元,中国市场规模约为80亿人民币,约占全球市场的19.6%,而2012年只有7%,表明中国该产业发展速度高于世界平均速度。

    在我国,3D打印整体技能水平处于模型制造向零部件直接制造的过渡阶段,还有很大提升空间,亟须加强协同创新,进一步推动我国3D打印技能的开展。

  另外,《行动计划》还提到“计量、标准、检测、认证等在内的生态体系基本形成”,这里面国家部委早有布局2016年底,“国家增材制造(3D打印)产品质量监督检验中心”在江苏无锡建立,它同时还是工信部“工业(增材制造)产品质量控制和技术评价实验室”、国际增材制造标准化组织ISO/TC261成员、全国增材制造标准化技术委员会SAC/TC562委员单位。随着国际化标准的进程,国家增材制造行业标准也正在制定中,未来一两年之内国内将快速建立3D打印产品的安全、质量、品质标准。  对行业从业者来说更感兴趣的,应该是“培育2-3家以上具有较强国际竞争力的龙头企业,打造2-3个国际知名”。倒不是说政府培育一定能成,而是按照计算机、芯片、通信等科技行业的经验,有这样的政策支持,企业经营一定会少很多阻力,在税收、工厂、资金来源等方面开绿灯,能够更专注于技术发展和行业深耕。不过这里面的“龙头企业”、“知名品牌”是否已有定论、谁能入围,我们还没有相关消息。  当然政策支持并不是行业发展的因素。对于国内3D打印市场来说,资本和人力的集中有更直接的推动力。  资本青睐聚焦四地  要说国内率先接轨国际3D打印产业的地区,离不开四个地方:北京、陕西、长三角、珠三角。  北京云集众多理工院校资源,当然“首都”的身份在3D打印行业发展上也更容易占到政策的便宜;陕西省3D打印产业起步早,也聚集了高校和政府资源,2016年在西安成立了“国家增材制造创新中心”,而且除了这个国字头研究机构之外还有一批技术先进的3D打印设备制造商。  长三角地区一直受到跨国企业和资本的青睐,3D打印作为全球性行业也对这里情有独钟。

或医院制造手术模型、或制造行业制造3D模型、或3D打印日常生活品,消费级3D打印逐渐向大众靠拢或许,人们还有疑问,到底如何选购一款值得买的3D打印设备。换言之,我们辨别一台3D打印机的优劣从哪些方面出发。  3D打印材料的多样性是重中之重  消费级厦门3D打印机设备一般是FDM机型,因为价格相对SLA或者DLP便宜,所以走向大众视线的机型大都是FDM机型。而该技术类型下的材料,我们一般称之为线材,线材也有很多类型,例如ABS、PLA、橡胶等柔性材料、导电性材料、黏土等。然而,并不是所有的材料都会适用1台机型,也并不是1台机型可以兼容所有的线材。通常,我们所接触到的FDM机型都会兼容ABS、PLA线材。不过,有些FDM机型兼容的不单是这两种材料,甚至兼容更多。材料的多样性有助于扩充可打印物体的多样性,规定了购买产品后,用户可打印物体的多少,也就是实用性。  操作的便捷性是关键因素之一  机器初装是大家买到设备后首先面临的问题,而手动调平构建平台就是一件麻烦事,此外,用户还需要在厦门3D打印机的控制平台上对3D打印机进行设置。随着大众对3D打印设备的接受,用户对3D打印机的安装并不是很了解,这就需要厂商需要简化3D打印机的初装步骤,以便用户对打印机进行安装。

  经过近年快速发展,目前广州市3D打印产业园在孵企业55家,累计毕业企业17家,主要以3D打印产业链上下游为主,涉及到3D打印设备研发,3D打印软件开发、3D打印材料研发、3D打印设计与服务等领域已申请专利的在孵化企业22家,占在孵企业总数的40%。累计培育高新技术企业17家、高新技术培育单位12家、新四板挂牌企业15家。并且培养一支具有创新能力,稳定可靠的3D打印技术服务人才队伍,引进了千人技术专家2名、广东省特技人才1名、广州市珠江新星人才1名。。

  1)模具生产周期缩短  3D打印模具缩短了整个产品开发周期,并成为驱动创新的源头在以往,由于考虑到还需要投入大量资金制造新的模具,公司有时会选择推迟或放弃产品的设计更新。通过降低模具的生产准备时间,以及使现有的设计工具能够快速更新,3D打印使企业能够承受得起模具更加频繁的更换和改善。它能够使模具设计周期,跟得上产品设计周期的步伐。  此外,有的公司自己采购了3D打印设备以制造模具,这样就进一步加快了产品开发的速度,提高了灵活性/适应性。在战略上,它提升了供应链御防延长期限和开发停滞风险的能力,比如从供应商那里获得不合适的模具。  2)制造成本降低  如果说当下金属3D打印的成本要高于传统的金属制造工艺的成本,那么成本的削减在塑料制品领域更容易实现。金属3D打印的模具在一些小的、不连续的系列终端产品生产上具有经济优势(因为这些产品的固定费用很难摊销),或者针对某些特定的几何形状(专门为3D打印优化的)更有经济优势。尤其是当使用的材料非常昂贵,而传统的模具制造导致材料报废率很高的情况下3D打印具有成本优势。此外,3D打印在几个小时内制造出模具的能力也会对制造流程和利润产生积极的影响。尤其是当生产停机和/或模具库存十分昂贵的时候。

  通过DLP-3D打印技术的需求,可以满足市场上对于零件表面质量更高的需求,针对DLP市场具备对应的需求为:(1)高分辨率;(2)针对405nm波长性能;(3)控制成本图2DLP技术的局部细节显示  3、基于DLP技术的3D打印SWOT分析  DLP技术应用于3D打印中在近几年得到快速发展,表集合了其成型特色进行了SWOT分析,使得人们对DLP-3D打印技术能有更多的认识,并结合需求充分利用该技术并推进其发展、进步。表1DLP技术的SWOT分析  三、相关设备介绍  大族激光光源事业部自主研发制造的睿逸DLP800系列快速成型机采用DLP数字影像投影技术,利用集合DMD光阵列发光原理实现液面的快速固化成型,机型如图3所示。图3睿逸DLP800系列3D打印机  睿逸DLP800系列3D打印机具有许多突出的优点:  (1)面曝光成型方式,速度快,效率高。它利用投射原理成型,在设备有效加工尺寸内无论工件周界大小都不会改变成型速度,与其他种类快速成型机相比,这种面成型的机型所需工作时间最短,特别是批量生产时,其效率更加明显。  (2)模型精度高,表面光洁度好。X/Y解象度达35um,最小分层厚度为25um。  (3)性能可靠,DLP光机中没有其他运动组件,整个系统也没有喷射部分,避免了其他类型3D打印设备常出现的喷头堵塞或激光扫描系统损坏的问题,减少了维护成本,并节省了大量的时间。  (4)通过选用不同材料可制作不同类型及功能用途的3D模型,在工业级制造环节用途广泛。  (5)机身小巧,环境配备要求低,配套设备少,能满足一般办公室环境使用;  (6)简易化支撑设计界面,可以使用Magics及设备自带软件的快速构建支撑。图4简易支撑设计界面图5操作界面。

  应用3D打印技术,让喝水更具体验感与观赏性,还可以帮助病人在保证健康的情况下不丧失感官快感,未来的市场应用前景值得期待3D打印带来了无限种可能,让以往的难题有了破解的可能,各项与之相关的发展计划层出不穷。  深空探索的重要一员  美国宇航局对外发布消息称,计划于2018年将3D打印材料回收系统送入太空,用于将塑料物体和零件转换为在国际空间站上使用的可3D打印的原材料。可持续的3D打印设备预计将于明年4月投入使用,并将与空间站中的AMF3D打印机结合使用,以制造各种零件,包括工具、医疗辅助设备等。  人类进行深空探索的关键技术之一就是增材制造即3D打印技术,不仅用于按需和现场制造零件,还能让宇航员重新使用和回收船上用于创造新物体的塑料。  缩短汽车生产周期。

乌龟是地球上陈旧的生物之一,距今已有2亿多年的前史,但现在这种陈旧生物已濒危灭绝,特别生活在莫哈韦沙漠(美国加州东南部)的沙漠龟正在被数量激增的掠夺性乌鸦很多捕食,数量锐减    为了找到一种弥补方法,Shields和他在HardshellLabs里的团队制订了一项方案,方案运用新的技术和东西,包含互联网控制遥控货车、激光器、无人机摄像和3D打印等来进行挽救活动。    他们在Kickstarter上发起了一项名为“TortoisesforTomorrow”的,产品是3D打印并装备传感器的乌龟外科,这种乌龟壳一方面能够维护年少状况的沙漠乌龟免收乌鸦的侵犯,另一方面,3D打印龟壳会盯梢和纪录乌鸦的捕食习气,为沙漠生物学家搜集贵重的数据。龟壳上的3D打印设备,会给乌鸦带来一种极端不愉快可对错丧身的领会,比如喷射无毒的驱蚊喷雾等,一朝一夕,这种设备就会改动乌鸦的猎食行为,让乌鸦不敢再靠近乌龟,真是个不错的方法!    3D规划软件巨头公司欧特克也加入了进来,协助该项目规划和创立3D打印龟壳。乌龟壳的建模是通过Autodesk公司的扫描软件Memento完结的,它能够将实践的龟壳通过扫描转变为高质量的三维模型,之后运用桌面级3D打印机就能够完结打印。    除了3D打印乌龟壳之外,“TortoisesforTomorrow”活动还设想出来一款由儿童在线玩的视频游戏,在这个游戏中,他们能够遥控一个微型越野车跟随在一只真乌龟的周围。越野车内装置有摄像头,车的跋涉速度跟乌龟同速,一旦发现乌鸦侵犯乌龟,越野车立刻开过去进行阻挡。    到目前为止,Shields现已通过到的资金用于开发和改进越野车,为它装备更柔软、更安全的轮胎,以抵御恶劣的气候。虽然HardshellLabs的初衷仅仅维护乌龟,但是,随着3D打印以及它的技术的开展和完善,该公司未来的项目将会被扩展到维护其他动物方面。。

而3D打印技术将发挥重要作用,彻底改变我们当前所认识的制造业形式”德勤全球首席执行官浦仁杰在接受本报记者采访时表示,对企业级3D打印技术的未来充满信心。  今年市场规模将接近60亿美元  3D打印直接将虚拟的数字化实体模型转变为产品,极大地简化了生产流程,降低研发成本,缩短研发周期,使得任意复杂结构零部件的生产成为可能。据国际数据公司IDC预计,未来5年内,全球3D打印市场将以22.3%的年复合增长率扩大,在2020年达到289亿美元。  8月24日,惠普在其硅谷总部宣布与德勤在3D打印和数字化制造服务领域展开合作。“基于惠普颠覆性的3D打印技术,惠普会同德勤一起专注于帮助客户转型,在新时代跑赢对手。”韦斯勒口中惠普的“武器”就是其研发成功的多射流熔融技术。  3D体素相当于传统打印中的2D像素,是一种直径仅为50微米的3D度量单位,相当于人类一根头发的直径。多射流熔融技术能够在体素级彻底改变色彩、质感和机械特性,通过灵活使用打印材料,创造出具备传导型、韧性、内嵌数据和半透明特性的3D打印物体。同时,该技术能够使打印高质量物理部件的速度提高10倍,还实现了成本减半,为3D打印在所有制造行业的大规模应用提供了全新的可能。  捷普数字制造部副总裁约翰·杜尔奇诺思说,“在使用多射流熔融3D打印技术前,我们为客户制造一种零部件需要4到6周时间,而现在,时间缩短到4至5天,生产成本也大大降低。