卢秉恒再谈3D打印:革命性行业正在崛起!(2)
近两年,3D打印显现出颠覆性变革。如GE公司做的飞机发动机的喷嘴,把20个零件做成了一个零件,成本材料大幅度的减少,还节省燃油15%。这是一代发动机的概念,每开发一代发动机要上亿欧元,一个喷嘴就解决了。美国3D打印的概念飞机,重量可以减轻65%。
7、 引领生产模式变革:3D打印可能成为可穿戴电子、家居用品、文化产业、服装设计等行业的个性化定制生产模式。一些专家认为,3D打印等数字化设计制造将引领生产从大批量制造走向个性化定制的第三次工工业革命。
3D打印已经成为创客最欢迎的工具,将有力促进大众创新,万众创业。GE公司在网上发布了一条消息,挑战3D打印,将飞机的一个零部件让创客设计。第一名只用了原始结构的1/6的重量就完成了全部测试,而设计者是19岁的年轻人。3D打印展现了全民创新的通途。互联网+3D打印的制造模式:收集大众的个性化需求,由创客完成设计,设计方案由3D打印件进行验证;再由虚拟制造组织生产,由物联网来配送。美国众创公司,15000名访客、6000名创客。亚马逊利用网络销售3D打印商品,营业额已达数十亿美元,利润30%。所以互联网+3D打印=万众创新、万家创业的最佳技术途径。
8、 创材:3D打印制造出了耐温3315℃的高温合金,用于龙飞船2号,大幅度增强了飞船推力。利用3D打印高能束的集中能量,以3D打印设备作为材料基因组计划的研制验证平台,可以开发出超高强度、超高韧性、超高耐温、超高耐磨的各种优秀材料,增材制造变成为创材技术。
9、 创生:应用于组织支架制造、细胞打印等技术,实现生物活性器官的制造,一定意义上的创造生命。为生命科学研究和人类健康服务。
10、 目前,3D打印的技术尚有待深入广泛研究发展,其应用还很有限,但其创造的价值高,利润空间大。随着研发的深入,工业应用的不断扩大,其创造的价值越来越高。不久的将来,不仅在制造概念上,减材、等材、增材三足鼎立,从创造的价值上,也必将走上三分天下。
3D打印技术的发展状况
上述3D打印的优势的1-5条,目前已经进入应用,当然还需要更深入的研究,建立各类标准,使其能更广泛地应用,发挥更大的效益。
如在汽车零配件、轻工产品、家电等产品开发中降低产品开发周期与费用一半以上;在个性化医疗方面,在骨替代物制造、牙科整形与修补等方面已经有初步应用,效果显著;在航空航天产品研发中,可以制造与锻件性能媲美的大型构件;小型FDM桌面机已经应用于教学培训、创意设计等方面,形成了全球销量最大的3D打印设备;大型FDM设备在提高质量与效率的同时,已经开始成为复合材料汽车车身、无人机等大型产品的开发乃至小批量生产的工具等等,这些技术正在成为改造传统行业和创造新型企业的重要工具和方向。目前已可以开展推广应用,但仍需工程验证、一些针对性的研发与系统集成。
上述的第6-7项,是我们现在和将来都要持续、深入研究的重要方向。在今后的5-15年中,将会带来重要效益。在引起制造业逐渐量变的同时,在走向一半的产品将成为个性定制化生产的生产模式变革中,带来颠覆性变化。
上述的等8-9两项,创材与创生,无疑是将要为材料科学和技术、生命科学和医疗技术、为制造业带来巨大颠覆性变革。我们现在就需要布局,争取抢占这一战略性高地。
第10项,从概念上与等材、减材制造的三分天下,走向效益的三足鼎立,是随着上述各项研究与应用的不断发展而实现的。
3D的科研方面,我国的研究起步并不晚,90年代初期,清华大学、西安交通大学、华中科技大学就开始了研究,九五期间,已经基本掌握了当时的几种主流技术,如SLA、SLS、LOM、FDM技术,掌握了其制造工艺和软硬件控制技术,开发了这些技术装备,开展了推广应用。西安交通大学还把SLA激光成型技术与开发的数字化建模、软模具及快速模具等技术集成,成为产品快速开发系统技术,在珠三角、长三角及全国推广应用,10多年来,在全国各地帮助建设了50多个示范中心。使机电、汽车零部件、轻工等产品的开发周期与费用降为传统技术的1/3-1/5。
90年代末,北京航空航天大学、西北工业大学等单位开始了金属材料增材制造研究,可以制造与锻件性能媲美的大型构件。目前我国依靠自己开发的大型金属3D打印设备,在飞机大型承力件应用方面目前处于国际领先。在军机、大飞机研发中,充当了急救队的作用,钛合金大型结构件已经率先应用于飞机起落架及C919的研发中。在应用3D打印技术制造个性化钛合金骨植入方面,西安交通大学在2000年就完成了首例临床,2011年比国际2012年的报道早11年。最近,我国首创了利用导航模板实现癌症的靶向治疗,避免了放疗玉石俱焚的副作用,初步实验,效果良好,是一重大创新。
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