今年上半年，中國工業(yè)增加值同比增長6.3%，增速回落，而中國的裝備制造業(yè)增速明顯下滑，成為拖累工業(yè)增速的主因。不久前，國務(wù)院專題講座專門討論了加快發(fā)展先進(jìn)制造與3D打印等問題，會議指出，3D打印是制造業(yè)有代表性的顛覆性技術(shù)，具有重大價值。3D打印、高檔數(shù)控機床、工業(yè)機器人等新技術(shù)新裝備是中國制造業(yè)的發(fā)展前沿，可使中國裝備價格優(yōu)勢疊加性能、質(zhì)量優(yōu)勢，實現(xiàn)中國制造水平躍升。
國家對3D打印的高度重視使得3D打印成為信息技術(shù)與制造技術(shù)融合的熱門，成為智能制造的焦點之一。那么，3D打印之于制造業(yè)的重要性在哪里?而現(xiàn)在3D打印應(yīng)用的發(fā)展不溫不火，原因又是什么?
3D打印符合智能工廠概念
“3D 打印是‘制造業(yè)數(shù)字化智能化’的典型技術(shù)，它的不斷成熟將推動新材料技術(shù)和智能制造技術(shù)實現(xiàn)大的飛躍，在航空航天、汽車制造等高端工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，成為大規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)代工業(yè)體系的有力補充。” 華曙高科CEO許小曙博士告訴《中國電子報》記者。
記者了解到，基于3D打印加工服務(wù)平臺可以將訂單、加工、服務(wù)、反饋、管理多個流程有機集成，實現(xiàn)訂單管理、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)全鏈條互聯(lián)與溝通。生產(chǎn)線上每臺3D打印設(shè)備運行數(shù)據(jù)自動采集、故障自診斷及解決、系統(tǒng)參數(shù)自動調(diào)整，通過大數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)綜合判斷、預(yù)警及調(diào)適，提升生產(chǎn)效率，“這是十分符合智能工廠概念的。” 許小曙說。
無獨有偶，GE對外傳播總監(jiān)華春牧對《中國電子報》記者介紹說：“GE根據(jù)這些情況，提出了智能工廠的概念，包括幾個方面，一個是3D打印增材制造的方法，另一個是通過Predix平臺來管理大數(shù)據(jù)和分析，第三個是如何將機器人和自動化很好的融合起來。”
從更大應(yīng)用范圍來說，3D打印作用于智能工廠，綜合應(yīng)用了信息技術(shù)、新材料技術(shù)、數(shù)字制造技術(shù)等諸多學(xué)科，直接成型無需模具，也無需對原材料進(jìn)行切削、組裝，不受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的影響，突破了加工工藝的限制，是典型的柔性可重構(gòu)制造系統(tǒng)，極大地縮短了產(chǎn)品設(shè)計、研制及驗證周期。
同時，3D打印使產(chǎn)品制造走向個性化、定制化的模式，消費者可以根據(jù)自己的需求量身定制產(chǎn)品，人人都是創(chuàng)造的主體，從而改變以集約式、標(biāo)準(zhǔn)化為代表的傳統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)方式，使“社會化制造”及“分布式制造”成為可能。
航天和醫(yī)療領(lǐng)域3D打印應(yīng)用最好
3D打印適用于復(fù)雜構(gòu)件制造、個性化、定制化制造，它在縮短研發(fā)周期、降低制造成本、優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)上有著無可比擬的優(yōu)勢。
在技術(shù)維度上，上海聯(lián)泰三維科技董事長鄒波告訴《中國電子報》記者，與工業(yè)結(jié)合屬于3D打印范疇的是復(fù)合加工，即增材和減材一起做，包括加工中心和3D打印機合二為一，這種模式在模具行業(yè)和零部件加工行業(yè)應(yīng)用也比較多，增材最大的難度是精度，減材最難的是單個成形的成本較高，增材和減材加起來一起做則既能解決精度問題，也能解決成本問題，但是這個技術(shù)國內(nèi)還沒有實現(xiàn)。
談到3D打印在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用時，鄒波透露：“現(xiàn)階段與工業(yè)結(jié)合最多的是航天，此外是醫(yī)療。3D打印在醫(yī)學(xué)里應(yīng)用面比較大，醫(yī)學(xué)市場據(jù)說有60億美元規(guī)模。而航天領(lǐng)域國外應(yīng)用3D打印比較多，一種是間接用3D打印的方式生產(chǎn)零部件，另一種是直接3D打印零部件。”
鄒波認(rèn)為，3D打印在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的路十分漫長，而在醫(yī)療領(lǐng)域，很快會有應(yīng)用和爆發(fā)點。例如口腔種植修復(fù)領(lǐng)域，基本全部可用3D打印的方式替代。
許小曙則表示，3D打印技術(shù)在汽車、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等主要應(yīng)用領(lǐng)域有著較為廣闊的發(fā)展空間，另外在家用電器、電動工具、復(fù)雜模具制造、藝術(shù)設(shè)計等領(lǐng)域也有著不容忽視的市場前景。
例如，在汽車制造領(lǐng)域，華曙高科與德國化工巨頭聯(lián)合開發(fā)適用于汽車工業(yè)的3D打印裝備與材料，實現(xiàn)汽車功能件的直接制造，已在德國、美國知名汽車制造廠商啟動測試驗證;在航空航天領(lǐng)域，華曙高科用3D打印技術(shù)為中國航天科工生產(chǎn)固體火箭發(fā)動機點火裝置殼體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)地面試車一次成功;在醫(yī)療領(lǐng)域，3D打印在輔助骨科、口腔科、血管外科等多科室實施術(shù)前規(guī)劃、手術(shù)模擬、導(dǎo)板訂制等患者輔助臨床治療方面已積累多年經(jīng)驗。
許小曙還透露，湖南省即將在全國率先實施3D打印醫(yī)療應(yīng)用試點工程。而華曙高科作為湖南省的企業(yè)，也很可能獲得試點的機會。
總體上工業(yè)3D打印不多見
總體上看3D打印應(yīng)用規(guī)模不大，而且在工業(yè)領(lǐng)域，以3D打印的應(yīng)用也并不多見。
許小曙分析原因認(rèn)為，我國工業(yè)界對3D打印技術(shù)的認(rèn)可度及應(yīng)用度不高，多數(shù)制造企業(yè)尚未接受“數(shù)字化設(shè)計”、“批量個性化定制生產(chǎn)”等先進(jìn)制造理念，與此同時，工業(yè)級3D打印設(shè)備單臺成本較高，產(chǎn)業(yè)運用范圍和領(lǐng)域也有限，應(yīng)用前景還有待進(jìn)一步開發(fā)，企業(yè)購置3D 打印設(shè)備的需求動力不足。
而在鄒波看來，以目前中國工業(yè)所處的水平來說，個性化定制和規(guī)模化制造顯然還存在矛盾點。他說：“以個性化、柔性化同時兼具規(guī)模化制造的經(jīng)濟(jì)性為特點的工業(yè)4.0，是在標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化實現(xiàn)的前提下來做按需制造，而國內(nèi)還沒到標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化的程度。而且我國工業(yè)長期來并不以精益化、標(biāo)準(zhǔn)化為目標(biāo)，我們公司現(xiàn)在做3D打印涉及的一些產(chǎn)品，也都面臨標(biāo)準(zhǔn)化問題。”
規(guī)模化生產(chǎn)通常通過模具制造實現(xiàn)。鄒波表示，模具制造的好處是批量產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性可以驗證，而3D打印單品質(zhì)量的可追溯性較差，也就是說，A打印機上打印的產(chǎn)品和B打印機上打印的產(chǎn)品是否一樣，并不知道。這就使得3D打印目前主要應(yīng)用在不追求批次一模一樣的產(chǎn)品上，比如設(shè)計產(chǎn)品、服裝鞋帽、航天等。
不僅如此，許小曙還透露，由于3D打印的跨領(lǐng)域應(yīng)用特性，行業(yè)門檻不一樣，有些領(lǐng)域應(yīng)用3D打印技術(shù)還有政策制約，像醫(yī)療領(lǐng)域、軍工領(lǐng)域等，市場開拓還有很長一段路要走。 所以，如何提升潛在客戶對3D打印技術(shù)的接納度及市場認(rèn)知度是一個不小的挑戰(zhàn)，市場的引導(dǎo)開發(fā)、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的示范帶動顯得十分重要。
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