全面解讀:3D打印的現(xiàn)狀與未來!
近日,麻省理工學院的研究人員與波士頓兒童醫(yī)院的醫(yī)生聯(lián)合研發(fā)出一種利用3D打印技術打印心臟模型圖的醫(yī)學系統(tǒng)。該系統(tǒng)以核磁共振成像為藍本,只需掃描心臟的8個橫截面輪廓,通過設計好的算法,一小時內(nèi)就能打印好心臟模型,不必再像以前一樣花費近10個小時且多次掃描。3D打印技術目前已應用于多種領域,使得科技向前邁進一大步。英國《經(jīng)濟學人》雜志則認為3D打印技術將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動實現(xiàn)第三次工業(yè)革命”,不過,3D打印技術也有許多方面尚不成熟。
3D打印技術“能者多勞”,已在眾多領域應用廣泛
3D打印技術出現(xiàn)于20世紀90年代中期,打印機內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”,通過電腦控制將其層層疊加。最終將計算機上的藍圖變成實物。3D打印技術與普通打印工作原理基本相同,只不過所用的打印材料是金屬陶瓷、尼龍纖維、鐵、鈦合金、磨砂等。
3D打印材料應用的領域廣泛,涉及航天航空、軍事、醫(yī)療、服裝等諸多領域。
1、航天領域
航天領域?qū)α慵木珳识群途苄杂袠O高的要求,而零件加工難度大、特殊材料利用率低等問題一直長期困擾著這一行業(yè),也成為航空航天事業(yè)發(fā)展的桎梏。3D打印技術的特性恰好能解決這些問題,故而被廣泛地應用于航天航空領域。3D打印技術在這一領域主要有兩大應用:迅速制造出復雜的零部件與迅速修復零部件。目前已有美國宇航局的3D打印火箭噴射器、俄羅斯技術集團的3D打印無人機等利用這一技術制造出的成品。中國航天科技集團公司也已聯(lián)合上海航天技術研究院研制出了一款多激光3D打印機,它能夠打印出形狀不規(guī)則且極其微小復雜的部件。3D打印技術極大地提高了資源利用率,而且最大限度地節(jié)省了時間。
2、軍事領域
在今年的9.3閱兵式中,很多戰(zhàn)機的零部件都采用了3D打印技術。其實,3D打印與軍方有著很大“淵源”:該技術正是出自軍方的“快速成型”技術。早在上世紀90年代,軍方就已提出技術研發(fā)構想,只是近幾年才取得突破性進展。3D打印技術的優(yōu)勢在制造武器裝備時,能夠提高裝備性能并降低成本、縮短時間,還可以很好地進行維修。這對軍事領域來說是很重要的。
3、醫(yī)療領域
3D打印的特性使得其在醫(yī)療領域也有“用武之地”。日本筑波大學的3D打印肝臟模型、北京大學用3D技術打印脊椎植入十二歲男孩兒身體、紐約長老會醫(yī)院
3D打印心臟救活了兩周大的嬰兒都是這項技術的功勞。此外,它還可以打印人身體上的各種器官,甚至可以復制子宮中的胎兒。
4、服裝及其他領域
除了這些專業(yè)領域之外,3D打印對我們生活的更有品質(zhì)也是有所幫助的。有時我們很難買到一件既合身又合心意的衣服,3D打印技術可以為我們解決這一困擾。經(jīng)歷了“單量單裁”與大規(guī)模生產(chǎn)的時代,今天的服裝行業(yè)不只要求速度,更要求個性。而3D打印技術符合潮流,能夠按照設計打印出成品,做到“圖樣進去,服裝出來”,滿足了個性化需求。并且能夠快速成型,節(jié)省了時間與原料。
3D打印的服裝以前只限于T臺展示等場合,但近日,荷蘭教育文化和科學部的部長JetBussemaker女士身穿3D打印的衣裙、鞋子還有手提包出現(xiàn)在9月的荷蘭親王日上。她表示“我之所以選擇在這個時候穿著這套很有科技含量的服飾,就是為了向國民展示荷蘭的高科技和創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)獲得的成果?!蓖恚谑称?、家居等生活方面,3D打印技術的特性也使得其在這些領域發(fā)揮更大的優(yōu)勢。
3D打印技術發(fā)展過程中存在諸多問題
1、產(chǎn)業(yè)核心技術尚待革新
3D打印技術尚處于初級階段,技術還不夠成熟。在工作效率方面,3D打印零部件需要花費數(shù)小時,速度甚至低于傳統(tǒng)制造業(yè);在材料開發(fā)方面,3D打印耗材僅有石膏、光敏樹脂、塑料、陶瓷等十幾種材料,無法滿足各領域?qū)τ诓牧隙鄻有缘囊?;在技術方面,3D技術打印出的金屬制品致密度、精度達不到要求,需要加工,一旦打印具有復雜曲面的零部件時,其支撐材料難以去除,就無法制造出符合要求的零部件。
盡管3D打印在生活中也有所應用,但由于其價格高、材料難以獲得,所以尚未普及,故而技術的革新是使3D打印技術得到廣泛應用的必要環(huán)節(jié)。
2、產(chǎn)業(yè)市場需求不夠強大
富士康董事長郭臺銘曾說:“如果3D打印真有用,我的‘郭’字倒過來寫?!边@種觀點雖然偏激,但卻不是毫無根據(jù)的,目前,3D打印市場需求極小,做3D打印的企業(yè)也呈現(xiàn)出難以維系之態(tài)。武漢濱湖機電是國內(nèi)第一批涉及3D打印業(yè)務的公司,至今虧損依然大于盈利,其總經(jīng)理周建國透露:“目前,大部分同行生存都很艱難?!北灰曌鲊鴥?nèi)規(guī)模最大的3D打印公司的紫金立德董事長連寧也表示:“我們目前的現(xiàn)金流和資金結構僅能維持企業(yè)正常運轉。但若要擴大規(guī)模、新增投資或回收前期投資成本,基本上不可能?!庇纱丝梢娛袌鲂枨蟮钠\?。
一個產(chǎn)業(yè)要想發(fā)展壯大,市場需求是必不可少的原動力。所以培育市場需求、擴大市場規(guī)模是發(fā)展3D打印行業(yè)的重要任務。
專業(yè)領域大有可為,也可能延伸至消費級市場
目前,3D打印概念被炒得熱火朝天。但由于技術、材料、市場等諸多因素的限制,3D打印技術在未來一段時間內(nèi)為專業(yè)領域服務的可能性會更大一些。要使這項新興技術得到發(fā)展與普及,延伸至消費級市場,僅有熱情遠遠不夠,更不是大量的資本涌入可以解決的。除了技術的發(fā)展與革新之外,還需要商業(yè)模式的清晰。3D打印行業(yè)應根據(jù)自身的特點來決定自己的發(fā)展道路。做精做細才是這一產(chǎn)業(yè)的長遠發(fā)展模式。
據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2014-2018年中國3D打印產(chǎn)業(yè)市場需求與投資潛力分析報告》顯示, 2013年全球3D產(chǎn)業(yè)的增速達到81.49%,市場規(guī)模達40億美元。我國3D打印技術起步雖晚但升溫快,仍停留在科研階段,尚未實現(xiàn)其他領域普及。
3D打印產(chǎn)業(yè)也許會帶來下一次工業(yè)革命,但這需要各個領域各盡所長,共同努力。也許隨著技術的成熟與時間的發(fā)展,3D打印技術會像當年的電腦一樣,意想不到地大規(guī)模進入消費級市場,走入大眾的生活。
來源:文/sunnylan(簡書作者)
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