3D打印的“前世”與“今生(shēng)”
你能(néng)想象汽車從打印機裏打印出來(lái)嗎(ma)？你能(néng)相信巧克力也(yě)可以打印嗎(ma)？你能(néng)做到手機也(yě)可以直接打印？是不是感覺像科幻？像做夢？但(dàn)是，3D打印機确實給人(rén)類帶來(lái)了(le)前所未有的震撼！
如(rú)果當初西(xī)遊的時(shí)候，八戒也(yě)帶上(shàng)這(zhè)樣一(yī)台3D打印機，他是否會摸着滾圓的肚皮說(shuō)：“師父，以後吃穿不愁了(le)，也(yě)不用大師兄出去化(huà)緣了(le)。”
3D打印機真的如(rú)此神奇嗎(ma)？3D打印機到底是何方神聖？3D打印的“前世”與“今生(shēng)”又是如(rú)何的呢(ne)？
3D打印機，即快(kuài)速成形技術的一(yī)種機器(qì)。
它有三個(gè)最基本的要素：第一(yī)，需要數字模型文件為(wèi)基礎，簡稱“印前建模”；第二，需要粉末狀金(jīn)屬或塑料等可粘合材料，簡稱“打印原料”；第三，打印機通過逐層打印的方式來(lái)構造物體(tǐ)，簡稱“3D原理(lǐ)”。簡單地說(shuō)，就(jiù)是把數據和原料放(fàng)進3D打印機中，機器(qì)會按照程序把産品一(yī)層層造出來(lái)。由此可見，對于八戒來(lái)說(shuō)，大師兄還是需要出去化(huà)緣的，因為(wèi)缺乏足夠的“打印原料”。而“印前建模”則可完全省去，因為(wèi)八戒對食物的造型大概沒有太高的要求。
3D打印源自100多年前美國研究的照相雕塑和地貌成形技術，上(shàng)世紀80年代已有雛形，其學名為(wèi)“快(kuài)速成型”。到20世紀80年代後期3D打印技術發展成熟并被廣泛應用。1995年，麻省理(lǐ)工創造了(le)“三維打印”（3D打印）一(yī)詞，當時(shí)的畢業生(shēng)JimBredt和TimAnderson修改了(le)噴墨打印機方案，變為(wèi)把約束溶劑擠壓到粉末床的解決方案，而不是把墨水擠壓在紙張上(shàng)的方案。
2003年以來(lái)三維打印機的銷售逐漸擴大。2013年5月(yuè)(yuè)22日，NASA已選中總部位于得克薩斯州的系統和材料研究公司，向其投資12．5萬美元，研發能(néng)為(wèi)宇航員(yuán)制造“營養可口”食品的3D打印機。
越往後看，我們越覺得科幻、瘋狂，但(dàn)是3D打印機的确潛力無限，否則，不會上(shàng)至企業政府下(xià)至販夫走卒都對它興緻盎然。它的整個(gè)發展曆程向我們表明，它是“19世紀的思想，20世紀的技術，21世紀的市(shì)場(chǎng)”。
3D打印技術發展到如(rú)今，席卷了(le)歐美市(shì)場(chǎng)，并逐漸深入到亞太地區，尤其是中國。
2013年9月(yuè)(yuè)全球兩大3D打印之一(yī)的Stratasys公司與素以辦公用品聞名的台灣震旦集團展開戰略合作(zuò)，拓展中國3D打印市(shì)場(chǎng)；另一(yī)家德國設計導向集成（e－Manufacturing）科技公司EOS也(yě)在華建立總部及研發中心。兩大打印巨頭的投資和布局絕不是盲目和偶然的，他們發現(xiàn)了(le)一(yī)個(gè)驚人(rén)的趨勢：亞太地區的3D打印市(shì)場(chǎng)正經曆從無到有的過程——由于3D打印誕生(shēng)于美國，在美國發展20多年以後，第一(yī)波的嘗鮮需求可能(néng)日益飽和，未來(lái)滲透率的提高主要依靠更高性打印設備和耗材對3D打印應用邊界的拓展，以及與雲制造相關(guān)的商(shāng)業模式的再創新(xīn)。但(dàn)亞太地區市(shì)場(chǎng)規模正處于從無到有的擴張階段，未來(lái)有望保持60％以上(shàng)的高速增長。這(zhè)兩大3D巨頭正是看到了(le)中國地區巨大的财富和市(shì)場(chǎng)契機，于是，在中國3D市(shì)場(chǎng)萌芽階段就(jiù)迅速布局，以掘得第一(yī)桶金(jīn)。中國企業若還不動手，隻怕以後連“喝(hē)湯”的機會都沒有了(le)。在市(shì)場(chǎng)營銷這(zhè)場(chǎng)沒有硝煙(yān)的戰争中，搶占市(shì)場(chǎng)機會有着至關(guān)重要的作(zuò)用。
根據WohlersAssociates的數據顯示：2012年，全球3D打印産業的銷售收入規模已達22．04億美元，比去年增長28．6％，如(rú)果從1993年算(suàn)起，年均複合增速為(wèi)17．7％，最近兩年同比增速升至25％。以這(zhè)個(gè)速度發展，我們沒有理(lǐ)由懷疑中國3D打印是否有市(shì)場(chǎng)，而隻是不清楚這(zhè)個(gè)市(shì)場(chǎng)未來(lái)将發展到多大規模。根據現(xiàn)有發展趨勢和資料數據，我們可以肯定的是：3D打印必将在中國的市(shì)場(chǎng)上(shàng)占據一(yī)個(gè)重要地位，它将是21世紀中國市(shì)場(chǎng)的“新(xīn)寵”！
産業化(huà)呼喚3D打印
1、工業生(shēng)産變革的需要
3D打印技術能(néng)帶來(lái)工業生(shēng)産的變革。
3D打印技術最突出的優點是無需機械加工或任何已有模具，就(jiù)能(néng)直接從計算(suàn)機模型數據中生(shēng)成任何形狀的零件，從而極大地縮短産品的研制周期，提高生(shēng)産效率并降低(dī)生(shēng)産成本。
與傳統打印技術相比，3D打印技術通過摒棄生(shēng)産線而降低(dī)了(le)成本并大幅減少了(le)材料浪費；它還可以制造出傳統生(shēng)産技術無法制造出的外形，讓人(rén)們可以更有效地設計出美觀實用的物品；另外，在具有良好(hǎo)(hǎo)設計概念和設計過程的情況下(xià)，3D打印技術還可以簡化(huà)生(shēng)産制造過程，快(kuài)速有效又廉價地生(shēng)産出單個(gè)物品；在3D打印技術中，原材料能(néng)全部運用到生(shēng)産所需要的産品上(shàng)，它生(shēng)産出的零件更加精細輕盈，與機器(qì)制造出的零件相比，打印出來(lái)的産品的重量要輕60％，并且同樣堅固。
簡而言之，3D打印技術能(néng)幫助工業生(shēng)産縮短生(shēng)産周期，節省生(shēng)産材料，并能(néng)生(shēng)産出“個(gè)性化(huà)”、無形狀限制的産品或零件，還能(néng)保證産品的質量。3D打印技術是否能(néng)颠覆傳統産業，現(xiàn)在還很難說(shuō)，但(dàn)它的确為(wèi)工業生(shēng)産帶來(lái)了(le)有力的變革，尤其是工業技術的變革。
衆所周知，中國正處于工業轉型升級的關(guān)鍵時(shí)期，3D打印技術的發展為(wèi)中國帶來(lái)了(le)巨大機遇，産業運用3D打印技術可享受更快(kuài)捷和高效的制造過程。正如(rú)震旦集團所稱道的，在打樣、開模階段，平均可降低(dī)約50％的制造費用，縮短70％的加工周期，并能(néng)将複雜設計制造一(yī)體(tǐ)化(huà)。2013年10月(yuè)(yuè)17－19日在珠海航展館舉行的3D打印應用及數碼圖文快(kuài)印展覽會成功吸引多家中國3D打印的龍頭企業參展，試問，如(rú)果3D打印在中國沒有什(shén)麽市(shì)場(chǎng)，為(wèi)什(shén)麽如(rú)此多的企業會蠢蠢欲動，欲分(fēn)3D打印市(shì)場(chǎng)的一(yī)杯羹？
2、個(gè)性化(huà)生(shēng)活消費的需要
3D打印技術的“個(gè)性化(huà)”定制能(néng)更好(hǎo)(hǎo)地滿足人(rén)們的需求。
市(shì)場(chǎng)與銷售，最終都要回歸到消費者的需求。
上(shàng)海首家3D照相館＂EPOCH時(shí)光機＂于2013年5月(yuè)(yuè)5日現(xiàn)身(shēn)上(shàng)海。該照相館由一(yī)群“80後海歸”共同創立，引進國際最先進的工業級全彩3D打印設備，運用最前沿的3D科技及獨創的後期制作(zuò)工藝，記錄與重現(xiàn)最重要的時(shí)光。在整個(gè)3D體(tǐ)驗過程中，設計師會将顧客的全身(shēn)外形掃描至電腦，再根據顧客的設想進行定制化(huà)設計，并通過全彩3D打印及一(yī)系列精細的手工雕琢，最終呈現(xiàn)出擁有顧客獨特印記并能(néng)表達自我與内心的作(zuò)品。為(wèi)了(le)讓顧客與獨立設計師一(yī)起進行靈感創作(zuò)，＂EPOCH時(shí)光機＂采用定制化(huà)理(lǐ)念，通過藝術和科技結合的方式更純粹地展現(xiàn)顧客的想法，每天隻接受10位顧客預約。對EPOCH而言，顧客的體(tǐ)驗和心靈的碰撞與作(zuò)品本身(shēn)一(yī)樣重要。3D打印技術脫離了(le)傳統二維的空間(jiān)束縛，進入到三維空間(jiān)，這(zhè)是EPOCH能(néng)進行定制化(huà)設計的技術保證。在定制化(huà)設計過程中，前期精準的數據建模，後期耐心的精雕細琢是個(gè)性化(huà)産品優質的保證。而整個(gè)環節中起決定作(zuò)用的是顧客與設計師的全程、全面的互動，正是這(zhè)種互動，使消費者最直接最清晰地表達出自己對産品的想法與要求，而設計者也(yě)在第一(yī)時(shí)間(jiān)最清晰地理(lǐ)解了(le)客戶的需求，使他能(néng)做出最有益于顧客的調整。
還有蘇州的華漫信息服務(wù)公司旗下(xià)的漫品印象就(jiù)是專注于3D形象服務(wù)的品牌。華漫信息服務(wù)成立于2009年，是由來(lái)自中科院、清華、浙大等著名高校(xiào)的一(yī)群博士組成的技術創業型公司。創始人(rén)彭博士是在國内最早開展人(rén)臉體(tǐ)征識别的研究者，華漫公司将人(rén)臉識别建模與3D技術結合在一(yī)起，研制出具有領先的DTC3D照相系統及系列産品。“漫品印象”為(wèi)華漫旗下(xià)3D照相館品牌，秉承為(wèi)用科技與藝術的智慧創造生(shēng)活樂(yuè)趣理(lǐ)念服務(wù)消費者，已成為(wèi)國内3D照相行業的開拓者，并緻力于成為(wèi)個(gè)性化(huà)3D形象領先的服務(wù)商(shāng)。
由此可見，未來(lái)中國3D打印的個(gè)性定制化(huà)這(zhè)塊要做好(hǎo)(hǎo)兩個(gè)方面的事(shì)情：第一(yī)，“硬件”技術要過關(guān)，無論是3D打印技術本身(shēn)還是後期的雕琢技術；第二，“軟件”服務(wù)要到位，這(zhè)是重心，指的是互動。然而，無論是硬件還是軟件，它們所指向的中心卻隻有一(yī)個(gè)——消費者的需求，隻是個(gè)性化(huà)定制能(néng)夠更大程度地滿足消費者需求，能(néng)黏住更多忠實的客戶。
由此可見，3D打印技術對中國是一(yī)種立體(tǐ)式的滲透，它并不局限于哪一(yī)個(gè)行業，這(zhè)讓人(rén)想起了(le)第一(yī)次工業革命時(shí)蒸汽機的廣泛運用，也(yě)讓人(rén)想起了(le)第二次工業革命時(shí)電力的廣泛運用一(yī)樣。3D打印是否會成為(wèi)第三次工業革命的标志，我們還要拭目以待，然而不可否認的是，它對中國乃至世界各行各業已經造成不可小觑的影響。
從技術到産業的關(guān)鍵一(yī)步
據麥肯錫研究報(bào)告表明，到2025年，3D打印産生(shēng)的經濟影響将達2300億美元。在我國，3D打印已列入國家科技計劃，目前主要應用在航空、汽車，醫(yī)療等行業。未來(lái)幾年内，航天軍工、民(mín)用消費、模具設計三駕馬車将驅動我國3D打印需求跨越式增長，3D打印即将拉開與發達國家競争的序幕。
全球經濟形勢不斷回暖，全球3D打印市(shì)場(chǎng)多年的積累并持續不斷地向亞太地區滲透，以及中國市(shì)場(chǎng)對3D打印技術的内在需求和政策、資金(jīn)的支持，我們完全有理(lǐ)由相信：中國3D打印市(shì)場(chǎng)的春天即将到來(lái)，關(guān)鍵要看中國企業是否能(néng)把握住機會，是否有勇氣和魄力摘下(xià)這(zhè)個(gè)市(shì)場(chǎng)的皇冠。
所以，3D打印在中國的夢想與現(xiàn)實的距離并不太遙遠(yuǎn)，但(dàn)是，也(yě)面臨許多重要的挑戰，關(guān)鍵的關(guān)鍵就(jiù)是産業化(huà)和市(shì)場(chǎng)化(huà)，比如(rú)3D打印技術有待進一(yī)步改進、“打印原料”價格偏高、缺乏強大金(jīn)融支持等。
從技術上(shàng)來(lái)說(shuō)，3D打印技術能(néng)否在精度上(shàng)，達到傳統機械加工零件需達到的微米級别，同時(shí)還要以同樣高的效率生(shēng)産出來(lái)，這(zhè)都是技術難題。而“批量化(huà)”生(shēng)産對3D打印技術來(lái)說(shuō)，正是它的“軟肋”，與傳統的工業技術相比，在規模化(huà)生(shēng)産上(shàng)，它完全不占優勢。
從原材料上(shàng)來(lái)看，低(dī)端3D打印機市(shì)場(chǎng)上(shàng)，人(rén)們普遍采用的是單色熱塑性擠出技術，這(zhè)種方法是通過打印頭将少量高溫加熱的ABS塑料絲擠出，進而塑造成立體(tǐ)模型。但(dàn)這(zhè)種方法存在很多弊端，其中最大的一(yī)個(gè)問題就(jiù)是原材料成本太高，ABS塑料的價格目前仍在34美元～45美元／公斤上(shàng)下(xià)浮動。而高端3D打印機市(shì)場(chǎng)上(shàng)，高精度、高強度、能(néng)夠長期應用、耐疲勞的“打印原料”以及工藝标準都存在巨大問題和挑戰。
從資金(jīn)鏈上(shàng)來(lái)說(shuō)，3D打印産業的發展不僅取決于技術、原料，還取決于金(jīn)融支持，目前急需整合資源、資金(jīn)鏈條。這(zhè)就(jiù)需要國内良好(hǎo)(hǎo)的政策導向、金(jīn)融支持和規模投資。資金(jīn)一(yī)旦跟得上(shàng)3D打印産業發展的腳步，那麽，技術與原料上(shàng)存在的壓力将會得到有效的緩解，實現(xiàn)3D打印産業的良性發展。
上(shàng)海先予工業自動化(huà)設備有限公司是一(yī)家集非标制定、研發、生(shēng)産、銷售、工程服務(wù)為(wèi)一(yī)體(tǐ)的工業裝備制造企業。公司以自主核心技術和系統集成優勢為(wèi)依托，針對企業用戶在生(shēng)産過程控制中的各種複雜控制要求，采用DCS和PLC等控制系統為(wèi)企業量身(shēn)定制，技術先進、可靠性高、經濟實用的電氣和自動化(huà)控制，生(shēng)産，輸送，包裝、清洗系統，提供完整的非标制定自動化(huà)生(shēng)産解決方案，從而有效為(wèi)企業降低(dī)勞動力成本、提高品質、提升效率。
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