3D打印的“前世”與“今生”
你能想象汽車從打印機(jī)里打印出來嗎？你能相信巧克力也可以打印嗎？你能做到手機(jī)也可以直接打印？是不是感覺像科幻？像做夢(mèng)？但是，3D打印機(jī)確實(shí)給人類帶來了前所未有的震撼！
如果當(dāng)初西游的時(shí)候，八戒也帶上這樣一臺(tái)3D打印機(jī)，他是否會(huì)摸著滾圓的肚皮說：“師父，以后吃穿不愁了，也不用大師兄出去化緣了。”
3D打印機(jī)真的如此神奇嗎？3D打印機(jī)到底是何方神圣？3D打印的“前世”與“今生”又是如何的呢？
3D打印機(jī)，即快速成形技術(shù)的一種機(jī)器。
它有三個(gè)最基本的要素：第一，需要數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，簡稱“印前建模”；第二，需要粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，簡稱“打印原料”；第三，打印機(jī)通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體，簡稱“3D原理”。簡單地說，就是把數(shù)據(jù)和原料放進(jìn)3D打印機(jī)中，機(jī)器會(huì)按照程序把產(chǎn)品一層層造出來。由此可見，對(duì)于八戒來說，大師兄還是需要出去化緣的，因?yàn)槿狈ψ銐虻摹按蛴≡稀薄６坝∏敖！眲t可完全省去，因?yàn)榘私鋵?duì)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(shù)，上世紀(jì)80年代已有雛形，其學(xué)名為“快速成型”。到20世紀(jì)80年代后期3D打印技術(shù)發(fā)展成熟并被廣泛應(yīng)用。1995年，麻省理工創(chuàng)造了“三維打印”（3D打印）一詞，當(dāng)時(shí)的畢業(yè)生JimBredt和TimAnderson修改了噴墨打印機(jī)方案，變?yōu)榘鸭s束溶劑擠壓到粉末床的解決方案，而不是把墨水?dāng)D壓在紙張上的方案。
2003年以來三維打印機(jī)的銷售逐漸擴(kuò)大。2013年5月22日，NASA已選中總部位于得克薩斯州的系統(tǒng)和材料研究公司，向其投資12．5萬美元，研發(fā)能為宇航員制造“營養(yǎng)可口”食品的3D打印機(jī)。
越往后看，我們?cè)接X得科幻、瘋狂，但是3D打印機(jī)的確潛力無限，否則，不會(huì)上至企業(yè)政府下至販夫走卒都對(duì)它興致盎然。它的整個(gè)發(fā)展歷程向我們表明，它是“19世紀(jì)的思想，20世紀(jì)的技術(shù)，21世紀(jì)的市場”。
3D打印技術(shù)發(fā)展到如今，席卷了歐美市場，并逐漸深入到亞太地區(qū)，尤其是中國。
2013年9月全球兩大3D打印之一的Stratasys公司與素以辦公用品聞名的臺(tái)灣震旦集團(tuán)展開戰(zhàn)略合作，拓展中國3D打印市場；另一家德國設(shè)計(jì)導(dǎo)向集成（e－Manufacturing）科技公司EOS也在華建立總部及研發(fā)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(fā)現(xiàn)了一個(gè)驚人的趨勢：亞太地區(qū)的3D打印市場正經(jīng)歷從無到有的過程——由于3D打印誕生于美國，在美國發(fā)展20多年以后，第一波的嘗鮮需求可能日益飽和，未來滲透率的提高主要依靠更高性打印設(shè)備和耗材對(duì)3D打印應(yīng)用邊界的拓展，以及與云制造相關(guān)的商業(yè)模式的再創(chuàng)新。但亞太地區(qū)市場規(guī)模正處于從無到有的擴(kuò)張階段，未來有望保持60％以上的高速增長。這兩大3D巨頭正是看到了中國地區(qū)巨大的財(cái)富和市場契機(jī)，于是，在中國3D市場萌芽階段就迅速布局，以掘得第一桶金。中國企業(yè)若還不動(dòng)手，只怕以后連“喝湯”的機(jī)會(huì)都沒有了。在市場營銷這場沒有硝煙的戰(zhàn)爭中，搶占市場機(jī)會(huì)有著至關(guān)重要的作用。
根據(jù)WohlersAssociates的數(shù)據(jù)顯示：2012年，全球3D打印產(chǎn)業(yè)的銷售收入規(guī)模已達(dá)22．04億美元，比去年增長28．6％，如果從1993年算起，年均復(fù)合增速為17．7％，最近兩年同比增速升至25％。以這個(gè)速度發(fā)展，我們沒有理由懷疑中國3D打印是否有市場，而只是不清楚這個(gè)市場未來將發(fā)展到多大規(guī)模。根據(jù)現(xiàn)有發(fā)展趨勢和資料數(shù)據(jù)，我們可以肯定的是：3D打印必將在中國的市場上占據(jù)一個(gè)重要地位，它將是21世紀(jì)中國市場的“新寵”！
產(chǎn)業(yè)化呼喚3D打印
1、工業(yè)生產(chǎn)變革的需要
3D打印技術(shù)能帶來工業(yè)生產(chǎn)的變革。
3D打印技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是無需機(jī)械加工或任何已有模具，就能直接從計(jì)算機(jī)模型數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本。
與傳統(tǒng)打印技術(shù)相比，3D打印技術(shù)通過摒棄生產(chǎn)線而降低了成本并大幅減少了材料浪費(fèi)；它還可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無法制造出的外形，讓人們可以更有效地設(shè)計(jì)出美觀實(shí)用的物品；另外，在具有良好設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過程的情況下，3D打印技術(shù)還可以簡化生產(chǎn)制造過程，快速有效又廉價(jià)地生產(chǎn)出單個(gè)物品；在3D打印技術(shù)中，原材料能全部運(yùn)用到生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品上，它生產(chǎn)出的零件更加精細(xì)輕盈，與機(jī)器制造出的零件相比，打印出來的產(chǎn)品的重量要輕60％，并且同樣堅(jiān)固。
簡而言之，3D打印技術(shù)能幫助工業(yè)生產(chǎn)縮短生產(chǎn)周期，節(jié)省生產(chǎn)材料，并能生產(chǎn)出“個(gè)性化”、無形狀限制的產(chǎn)品或零件，還能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。3D打印技術(shù)是否能顛覆傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)在還很難說，但它的確為工業(yè)生產(chǎn)帶來了有力的變革，尤其是工業(yè)技術(shù)的變革。
眾所周知，中國正處于工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，3D打印技術(shù)的發(fā)展為中國帶來了巨大機(jī)遇，產(chǎn)業(yè)運(yùn)用3D打印技術(shù)可享受更快捷和高效的制造過程。正如震旦集團(tuán)所稱道的，在打樣、開模階段，平均可降低約50％的制造費(fèi)用，縮短70％的加工周期，并能將復(fù)雜設(shè)計(jì)制造一體化。2013年10月17－19日在珠海航展館舉行的3D打印應(yīng)用及數(shù)碼圖文快印展覽會(huì)成功吸引多家中國3D打印的龍頭企業(yè)參展，試問，如果3D打印在中國沒有什么市場，為什么如此多的企業(yè)會(huì)蠢蠢欲動(dòng)，欲分3D打印市場的一杯羹？
2、個(gè)性化生活消費(fèi)的需要
3D打印技術(shù)的“個(gè)性化”定制能更好地滿足人們的需求。
市場與銷售，最終都要回歸到消費(fèi)者的需求。
上海首家3D照相館＂EPOCH時(shí)光機(jī)＂于2013年5月5日現(xiàn)身上海。該照相館由一群“80后海歸”共同創(chuàng)立，引進(jìn)國際最先進(jìn)的工業(yè)級(jí)全彩3D打印設(shè)備，運(yùn)用最前沿的3D科技及獨(dú)創(chuàng)的后期制作工藝，記錄與重現(xiàn)最重要的時(shí)光。在整個(gè)3D體驗(yàn)過程中，設(shè)計(jì)師會(huì)將顧客的全身外形掃描至電腦，再根據(jù)顧客的設(shè)想進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，并通過全彩3D打印及一系列精細(xì)的手工雕琢，最終呈現(xiàn)出擁有顧客獨(dú)特印記并能表達(dá)自我與內(nèi)心的作品。為了讓顧客與獨(dú)立設(shè)計(jì)師一起進(jìn)行靈感創(chuàng)作，＂EPOCH時(shí)光機(jī)＂采用定制化理念，通過藝術(shù)和科技結(jié)合的方式更純粹地展現(xiàn)顧客的想法，每天只接受10位顧客預(yù)約。對(duì)EPOCH而言，顧客的體驗(yàn)和心靈的碰撞與作品本身一樣重要。3D打印技術(shù)脫離了傳統(tǒng)二維的空間束縛，進(jìn)入到三維空間，這是EPOCH能進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)的技術(shù)保證。在定制化設(shè)計(jì)過程中，前期精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)建模，后期耐心的精雕細(xì)琢是個(gè)性化產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)的保證。而整個(gè)環(huán)節(jié)中起決定作用的是顧客與設(shè)計(jì)師的全程、全面的互動(dòng)，正是這種互動(dòng)，使消費(fèi)者最直接最清晰地表達(dá)出自己對(duì)產(chǎn)品的想法與要求，而設(shè)計(jì)者也在第一時(shí)間最清晰地理解了客戶的需求，使他能做出最有益于顧客的調(diào)整。
還有蘇州的華漫信息服務(wù)公司旗下的漫品印象就是專注于3D形象服務(wù)的品牌。華漫信息服務(wù)成立于2009年，是由來自中科院、清華、浙大等著名高校的一群博士組成的技術(shù)創(chuàng)業(yè)型公司。創(chuàng)始人彭博士是在國內(nèi)最早開展人臉體征識(shí)別的研究者，華漫公司將人臉識(shí)別建模與3D技術(shù)結(jié)合在一起，研制出具有領(lǐng)先的DTC3D照相系統(tǒng)及系列產(chǎn)品。“漫品印象”為華漫旗下3D照相館品牌，秉承為用科技與藝術(shù)的智慧創(chuàng)造生活樂趣理念服務(wù)消費(fèi)者，已成為國內(nèi)3D照相行業(yè)的開拓者，并致力于成為個(gè)性化3D形象領(lǐng)先的服務(wù)商。
由此可見，未來中國3D打印的個(gè)性定制化這塊要做好兩個(gè)方面的事情：第一，“硬件”技術(shù)要過關(guān)，無論是3D打印技術(shù)本身還是后期的雕琢技術(shù)；第二，“軟件”服務(wù)要到位，這是重心，指的是互動(dòng)。然而，無論是硬件還是軟件，它們所指向的中心卻只有一個(gè)——消費(fèi)者的需求，只是個(gè)性化定制能夠更大程度地滿足消費(fèi)者需求，能黏住更多忠實(shí)的客戶。
由此可見，3D打印技術(shù)對(duì)中國是一種立體式的滲透，它并不局限于哪一個(gè)行業(yè)，這讓人想起了第一次工業(yè)革命時(shí)蒸汽機(jī)的廣泛運(yùn)用，也讓人想起了第二次工業(yè)革命時(shí)電力的廣泛運(yùn)用一樣。3D打印是否會(huì)成為第三次工業(yè)革命的標(biāo)志，我們還要拭目以待，然而不可否認(rèn)的是，它對(duì)中國乃至世界各行各業(yè)已經(jīng)造成不可小覷的影響。
從技術(shù)到產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵一步
據(jù)麥肯錫研究報(bào)告表明，到2025年，3D打印產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)影響將達(dá)2300億美元。在我國，3D打印已列入國家科技計(jì)劃，目前主要應(yīng)用在航空、汽車，醫(yī)療等行業(yè)。未來幾年內(nèi)，航天軍工、民用消費(fèi)、模具設(shè)計(jì)三駕馬車將驅(qū)動(dòng)我國3D打印需求跨越式增長，3D打印即將拉開與發(fā)達(dá)國家競爭的序幕。
全球經(jīng)濟(jì)形勢不斷回暖，全球3D打印市場多年的積累并持續(xù)不斷地向亞太地區(qū)滲透，以及中國市場對(duì)3D打印技術(shù)的內(nèi)在需求和政策、資金的支持，我們完全有理由相信：中國3D打印市場的春天即將到來，關(guān)鍵要看中國企業(yè)是否能把握住機(jī)會(huì)，是否有勇氣和魄力摘下這個(gè)市場的皇冠。
所以，3D打印在中國的夢(mèng)想與現(xiàn)實(shí)的距離并不太遙遠(yuǎn)，但是，也面臨許多重要的挑戰(zhàn)，關(guān)鍵的關(guān)鍵就是產(chǎn)業(yè)化和市場化，比如3D打印技術(shù)有待進(jìn)一步改進(jìn)、“打印原料”價(jià)格偏高、缺乏強(qiáng)大金融支持等。
從技術(shù)上來說，3D打印技術(shù)能否在精度上，達(dá)到傳統(tǒng)機(jī)械加工零件需達(dá)到的微米級(jí)別，同時(shí)還要以同樣高的效率生產(chǎn)出來，這都是技術(shù)難題。而“批量化”生產(chǎn)對(duì)3D打印技術(shù)來說，正是它的“軟肋”，與傳統(tǒng)的工業(yè)技術(shù)相比，在規(guī)模化生產(chǎn)上，它完全不占優(yōu)勢。
從原材料上來看，低端3D打印機(jī)市場上，人們普遍采用的是單色熱塑性擠出技術(shù)，這種方法是通過打印頭將少量高溫加熱的ABS塑料絲擠出，進(jìn)而塑造成立體模型。但這種方法存在很多弊端，其中最大的一個(gè)問題就是原材料成本太高，ABS塑料的價(jià)格目前仍在34美元～45美元／公斤上下浮動(dòng)。而高端3D打印機(jī)市場上，高精度、高強(qiáng)度、能夠長期應(yīng)用、耐疲勞的“打印原料”以及工藝標(biāo)準(zhǔn)都存在巨大問題和挑戰(zhàn)。
從資金鏈上來說，3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅取決于技術(shù)、原料，還取決于金融支持，目前急需整合資源、資金鏈條。這就需要國內(nèi)良好的政策導(dǎo)向、金融支持和規(guī)模投資。資金一旦跟得上3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的腳步，那么，技術(shù)與原料上存在的壓力將會(huì)得到有效的緩解，實(shí)現(xiàn)3D打印產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。
上海先予工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備有限公司是一家集非標(biāo)制定、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、工程服務(wù)為一體的工業(yè)裝備制造企業(yè)。公司以自主核心技術(shù)和系統(tǒng)集成優(yōu)勢為依托，針對(duì)企業(yè)用戶在生產(chǎn)過程控制中的各種復(fù)雜控制要求，采用DCS和PLC等控制系統(tǒng)為企業(yè)量身定制，技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的電氣和自動(dòng)化控制，生產(chǎn)，輸送，包裝、清洗系統(tǒng)，提供完整的非標(biāo)制定自動(dòng)化生產(chǎn)解決方案，從而有效為企業(yè)降低勞動(dòng)力成本、提高品質(zhì)、提升效率。
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