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3D打印加速制造业转型升级

2017-10-26 11:14:08  来源:人民日报  编辑:吴玮   责编:韩东林

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2017中国增材制造大会暨展览会7月在杭州国际博览中心举行  图为观众参观一台生产型3D打印机   人民视觉

  科技改变生活。第四次工业革命正在重新定义产品生产、分配、消费的方式,也将重塑人类未来的日常生活。3D打印技术,正是互联网和制造业的有效结合,对传统制造技术带来颠覆性创新,也带来无限可能性。数字化技术被更广泛地应用在传统制造业之中,已成为一股不可阻挡的潮流。

  3D打印推动新一轮工业革命

  “第四次工业革命已经到来。对全球经济而言,没有哪个行业会比制造业发生的转变更大。向数字化创新不断投入的公司,会甩开竞争对手。”在惠普公司首席执行官迪昂·韦斯勒看来,3D打印技术作为驱动第四次工业革命的重要力量,将促使价值12万亿美元的全球制造业发生根本性变革。

  《福布斯》杂志的报道称,2017年,预计有57%的制造业企业增加在3D打印方面的投入,47%的企业在3D打印方面的投资回报率较去年增加,更有95%的企业将3D打印技术的应用视为自己在市场竞争中的优势所在。

  在国际知名的大型企业中,波音公司采用3D打印技术制造飞机的部分零件,米其林公司利用3D打印技术进行轮胎生产,美国“太空制造”公司还成功在太空环境下完成了大型物体的3D打印。

  今年5月下旬,一家新西兰公司“火箭实验室”在新西兰东海岸发射全球首枚3D打印电池动力的“电子号”火箭。据媒体报道,该火箭发动机的主要部件几乎都是3D打印制造。这枚火箭制造成本低、发射周期短,被业界评价是人类火箭技术发展史上的一大进步。

  目前,强生公司与惠普合作,利用3D打印技术制造的医疗级脊柱扩张器已投入临床使用。强生公司制造工程技术副总裁乔·桑德拉对本报记者表示,3D打印和数据挖掘技术的结合,将能为患者定制产品以及规模化产品的生产带来重大变化,同时为患者提供性价比更高的服务。

  美国军方也对3D打印技术敞开了怀抱。8月15日,美国海军陆战队宣布研发出一款可移动的3D打印设备,用于制造零部件,并有可能用于海外军事设备维护。美国海军通过和橡树岭国家实验室共同研发出的3D打印技术,可以在4周内就建造出一艘概念“潜水艇”。未来几年内,这一技术可能会应用于批量生产。

  “全球制造业的数字化转型,其影响会波及全世界的公司与消费者。而3D打印技术将发挥重要作用,彻底改变我们当前所认识的制造业形式。”德勤全球首席执行官浦仁杰在接受本报记者采访时表示,对企业级3D打印技术的未来充满信心。

  今年市场规模将接近60亿美元

  3D打印直接将虚拟的数字化实体模型转变为产品,极大地简化了生产流程,降低研发成本,缩短研发周期,使得任意复杂结构零部件的生产成为可能。据国际数据公司IDC预计,未来5年内,全球3D打印市场将以22.3%的年复合增长率扩大,在2020年达到289亿美元。

  8月24日,惠普在其硅谷总部宣布与德勤在3D打印和数字化制造服务领域展开合作。“基于惠普颠覆性的3D打印技术,惠普会同德勤一起专注于帮助客户转型,在新时代跑赢对手。”韦斯勒口中惠普的“武器”就是其研发成功的多射流熔融技术。

  3D体素相当于传统打印中的2D像素,是一种直径仅为50微米的3D度量单位,相当于人类一根头发的直径。多射流熔融技术能够在体素级彻底改变色彩、质感和机械特性,通过灵活使用打印材料,创造出具备传导型、韧性、内嵌数据和半透明特性的3D打印物体。同时,该技术能够使打印高质量物理部件的速度提高10倍,还实现了成本减半,为3D打印在所有制造行业的大规模应用提供了全新的可能。

  捷普数字制造部副总裁约翰·杜尔奇诺思说,“在使用多射流熔融3D打印技术前,我们为客户制造一种零部件需要4到6周时间,而现在,时间缩短到4至5天,生产成本也大大降低。”

  惠普利用多射流熔融技术去年3D打印生产的零部件数量已达50万件。惠普预计今年全球3D打印市场的规模将接近60亿美元。

  新兴材料发展成为普及的关键

  尽管3D打印技术方兴未艾,但由于人们对于3D打印技术的理解还很不够,以至于尚无法充分利用这项技术。在荷兰ING公司的最新报告中,也将3D打印技术形容为尚处于“婴儿期”,不过报告预测称,当3D打印机和如今的打印机一样成为必不可少的“基础设施”后,3D打印机的爆发力将接踵而来,对制造业、全球贸易等领域产生深远影响。

  3D打印技术在制造业的普及程度,关键取决于新兴材料的发展。如今,惠普希望通过搭建开放式平台的方式,建立起各种材料的组合生态系统。惠普3D材料与高级应用副总裁兼总经理蒂莫西·韦伯告诉本报记者,虽然目前塑料依然是主导材料,但随着技术不断进步,会有更多的材料进入3D打印市场。惠普已经在美国科瓦利斯设立了全球首个3D开放材料和应用实验室,推出业界首个3D材料开发套件(MDK),与很多世界领先的材料公司合作进行新材料的研发。

  无独有偶,Divergent 3D公司也于今年3月宣布与德国金属3D打印机制造商SLM Solutions达成合作,以开发分散式制造平台的硬件和软件,允许通过结合3D打印生产更轻、更具成本效益、更环保的车辆。该公司创始人辛格认为这个行业很有前景,“我们为汽车行业开发了一个可持续发展的道路,我们相信这会让汽车制造业复兴。”

  “随着‘中国制造2025’规划的出台,中国制造业正在实现转型升级。我们将通过与本土材料生产商和经销商合作,建立强大的3D打印生态系统和社群,促进这一解决方案在大中华地区实现广泛的商业应用。”惠普多射流熔融技术3D打印解决方案副总裁兼总经理拉莫·帕斯托表示,中国石化下属燕山石化也已经成为惠普的合作伙伴,双方正应用多射流熔融技术共同开发聚烯烃粉末,扩展3D打印开放材料及应用生态系统。

  在不久的将来,3D打印技术或将成为基础设施的“标配”生产方式,深刻影响人们的每一天。(高 石)

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