理论教育 3D打印技术的发展与机遇

3D打印技术的发展与机遇

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:相信随着多材料3D打印技术的发展,3D打印技术有能力将不同原材料无缝融合在一起形成新的材料,制造出色彩种类繁多、具有独特属性和功能的产品零件。3D打印技术已经引起全社会的广泛关注,民用市场正逐渐成为引领3D打印技术迅速崛起的新领域。3D打印技术将会越来越多地应用到产品的研发过程和生产过程中。

3D打印技术的发展与机遇

3D打印作为典型的数字化制造技术,不仅本身是引领制造业发展方向的新兴科技,同时3D打印的开放式设计创新为制造业的产品设计领域开拓了新思路,为我国制造业的创新驱动发展战略提供了新的发展机遇,引燃了众多消费者的创新热情,其主要表现在以下几个方面。

1.降低制造成本

对于传统制造而言,产品的形状越复杂,制造成本越高。但是对于3D打印而言,打印一个形状复杂的物品和打印一个形状简单的物品所消耗的成本相差无几,并不会因为产品形状的复杂程度提高而消耗更多的时间或成本。这种制造复杂物品而不增加成本的打印将从根本上打破传统的定价模式,并改变整个制造业成本构成的方式。

2.适于产品多样化和个性化制造和便携制造

传统制造方法制造不同零件一般需要不同设备的分工协作,而同一台3D打印设备只需要不同的数字设计蓝图和一批新的原材料就可以打印许多形状和材质均不同的零件,它可以像经验丰富的工匠一样每次都做出不同形状的物品,满足个性化需求。同时,3D打印设备具备自动移动的特点,可以制造出比自身体积大的物品。就单位生产空间而言,3D打印机与传统制造设备相比,其制造能力和潜力都更强大。

3.产品无须组装、缩短交付时间

传统的大规模生产建立在产业链流水线的基础上,在现代化工厂中,机器生产出相同的零部件,然后由机器人或工人进行组装。产品组成部件越多,供应链和产品线都将拉得越长,组装和运输所耗费的时间和成本就越多。而3D打印由于其生产特点,可以做到同时打印多个零部件,从而实现一体化成形,省略组装过程的目标,既缩短了供应链,也节省了劳动力和运输方面的大量成本。

4.产品按须打印、即时生产

3D打印机可以根据人们的需求按需打印,这样可以最大限度地减少库存和运输成本。这种即时生产减少了企业的实物库存,极大地降低了企业的生产成本,降低了企业的资金风险,将对商业模式产生革新。供应链越短,库存和浪费就越少,生产制造对社会造成的污染也将越少。

5.降低技能门槛(www.daowen.com)

在传统制造业中,培养一个娴熟的工人需要很长的时间,而3D打印技术的出现可以显著降低生产技能的门槛。3D打印机从设计文件中自动分割计算出生产需要的各种指令集,制造同样复杂的物品,3D打印机所需要的操作技能相对传统设备少很多。这种摆脱原来高门槛的非技能制造业,将进一步开辟新的商业模式,并能在远程环境或极端情况下为人们提供新的生产方式

6.拓展设计空间

从制造物品的复杂性角度分析,传统制造技术和手工制造的产品形状有限,制造形状的能力受制于所使用的工具,而3D打印技术具备明显优势,甚至可以制造出目前只能存在于设计之中、人们在自然界未曾见过的形状。应用3D打印设备,可以突破传统制造技术的局限,开辟巨大的设计空间,设计人员可以完全按照产品的使用功能进行产品的设计,无须考虑产品的加工装配等诸多环节。

7.大幅降低材料耗损、多材料无限组合

相对于传统的制造技术,3D打印机制造的副产品较少,浪费量也少,一般约为5%的材料损耗。而传统金属加工的浪费量是惊人的,一些精细化生产甚至会造成约90%的原材料浪费。随着打印材料的进步,“近净成形”制造将取代传统制造工艺成为更加节约环保的加工方式。同时,打印材料之间可以无限组合,而传统制造技术很难将不同原材料结合成单一产品。相信随着多材料3D打印技术的发展,3D打印技术有能力将不同原材料无缝融合在一起形成新的材料,制造出色彩种类繁多、具有独特属性和功能的产品零件。

8.精确的实体复制

类似于数字文件复制,3D打印未来将使得数字复制扩展到实体领域。通过3D扫描技术和打印技术的运用,人们可以十分精确地对实体进行扫描、复制操作。3D扫描技术和打印技术将共同提高实体世界和数字世界之间形态转换的分辨率,实现异地零件的精确复制。

3D打印技术已经引起全社会的广泛关注,民用市场正逐渐成为引领3D打印技术迅速崛起的新领域。3D打印制作的工艺品、礼品、产品模型越来越得到年轻人的青睐,3D打印产品的消费市场规模将出现大幅提升。3D打印技术将会越来越多地应用到产品的研发过程和生产过程中。

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