匹配需求是3D打印实现大规模落地的关键一环(2)
航空航天、医疗、工业应用
3D打印技术的应用领域目前集中在七大方面。除了最早期的快速原型打印应用之外,随着技术不断发展,该技术已经进入了航空航天、医疗、工业、消费品、汽车以及模具,而且是用于打印最终部件或产品。另外科研领域也会用到这项技术做新材料或前沿应用的开发。
航空航天是应用比较快的一个行业,关键是由于其产业的特性,和目前3D打印技术所处的阶段有很多契合的方面:航空航天产品对复杂度有先天的需求,产品没有汽车或手机那样的大规模生产,产品单价相对高,所以行业对成本相对不是很敏感。
在中国的3D打印客户中,航空航天业占25%的比重,集中在四大集团公司:中航工业、中国航天科技集团、中国航天科工集团和发动机集团公司。从全球来讲,航空航天也占据至少1/4的市场。
另一个重要的应用领域就是医疗,主要在骨科和齿科两个领域,也有一些医疗设备的案例。医疗领域有很多3D打印应用不需要工业级3D打印就可以实现,比如一些协助医生在手术前做直观的术前模拟的模型。
工业级则面向附加值更高的医疗产品,例如骨科植入体,以及一些重要的医疗设备。我们最近看到的一个例子,医疗上常用的CT断层扫描设备,里面有一个零部件叫作格栅,这种网格状的零部件是比较关键的部件,作用是阻隔放射线,不让它大面积泄露,在使用中不辐射人体。格栅用传统的方式很难加工,每一片分别制作,然后再拼接起来。
格栅的结构对3D打印技术来讲轻而易举,但是它对材料有要求,必须是一种钨合金。钨的熔点是3000度以上,能量吸收率较低,属于典型的难熔金属。钨合金粉末烧结工艺让这个应用变得可行。目前飞利浦已经完成开发,并申请了专利。
3D打印在工业的应用领域也很广。我们其中的一个关注领域是在工业自动化。一家工厂想要实现自动化升级,依靠机械手臂并不足够,过程中需要有很多配套的夹具、治具,去实现整个自动化的流水线。例如,很多行业都会用到的注塑成型这种传统加工方式中,注塑机完成注塑以后,传统模式是人工抓取,然后进行下一道工序。导入自动化之后,在注塑完成之后开模,机械手臂能完成自动夹取以及后续的动作。3D打印可以快速制作这些配套的夹治具,大幅提升自动化生产线的灵活性。
随着工业生产模式不断地朝向少量多样化趋势发展,充分的利用3D打印的特点可以让整个生产线快速灵活地响应变化。自动化是智能制造和工业4.0很关键的手段之一,工厂要实现智能制造,自动化水平是很关键的基础。
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