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解析3D打印的真相

商业价值?? 2012年12月21日 ?? 收藏0

  在国内,3D打印材料的供给是产业发展的一个巨大瓶颈。事实上,国内有能力生产3D打印材料的企业并不多,它们主要依赖进口,特别是金属材料。造成这种局面的原因很好理解,国内企业本身技术水平有限,而中国的行业规模不过2~3亿元人民币,过小的市场导致它们缺少加大研发投入的能力与动机。

  即便是在国外,传统制造业领域中成长出的3D打印公司情况也并不是太好。美国Stratasys公司和3D Systems公司是全球两大3D打印机巨头,二者同为纳斯达克上市公司,2011年营收分别为1.7亿美元和2.9亿美元。不过,同年,苹果CEO蒂姆·库克的薪资福利高达3.8亿美元。

  3D打印技术经过20多年的发展依旧“没长大”,显而易见的原因是由于价格过高,它在个人、小企业端市场没有普及,缺乏足够的用户量,而百万元价格的工业级设备对大型企业提供的价值有限,用于模型制造的设备需求量难有爆发性增长。

  除了市场的发育需要时间和外力的推动之外,在现阶段,3D打印技术本身也存在缺陷。

  北京航空航天大学材料科学与工程学院教授王华明带领自己的团队进行了近20年的研究,在飞机制造厂工程师的配合下,他“打印”的外部悬挂件成功地直接装配在了飞机上。不过即便如此,他依旧坚称:“3D打印不适合直接制造高精度的东西。”

  3D打印由于是材质一层一层堆积成形,无论如何,每一层都有它的厚度,这决定了它的精度难以企及传统的减材制造方法。如若追求更高精度,则需不断降低每一层的厚度,这又意味着制造时间的大幅延长。同时由于难以克服的问题,它很难生产类似于轴承、滚珠类的产品。实际上,王华明制造的飞机悬挂件,依旧经过了人工的后期处理。

  因而他认为,用3D打印技术制造可直接装配的零件,只适用于难加工的贵重材料,或用传统方法制作浪费大、甚至根本制作不出来的精度要求不高的复杂形状,比如飞机或F1赛车上某些抗压强度大、质量轻的部件。对于大多数传统制造业企业来说,3D打印的意义则更多体现在优化研发流程、降低研发成本上。正因为如此,王华明更愿意把它称为零部件制造技术的变革而非制造业的革命。

 星星之火何处燃起

  媒体的报道令人兴奋,但是制造业中3D打印从业者们的现状却又让兴奋回归现实。

  传统制造业中的固有思维方式决定了它对待新技术难以脱离“产品-市场”的狭隘视角和经验主义的陷阱,当他们看待3D打印技术本身时,更多人只是把它当作用于优化生产流程的工具。然而,工业革命发生的前提正是对旧有体系的突破,当思维无法做到超越过往的经验和习惯时,无数新技术只能在人们的一声惊叹之后躺进历史的回收站。

  3D打印咨询通讯公司T. A. Grimm & Associates总裁Todd Grimm认为,3D打印技术已出现20多年,但3D打印在很多方面仍被认为是小众行业——原因恰恰在于很多3D打印公司也这么认为。

  在Todd Grimm看来,只有我们不再努力用传统的制模、机器加工、铸造及加工来复制已经存在的技术,作为生产过程的3D打印才会出现显著增长。用3D打印技术简单替换传统生产过程会使这个独特技术的价值大打折扣。

  Todd Grimm相信3D打印技术今天遇到的市场瓶颈可以从历史中找到影子。在塑料刚刚发明的初期,它多被用来直接替换金属,因而很长一段时间内它只是既便宜又低劣的替代品而无法成为主流。直到生产商利用它的优势(质轻、防腐、易造型等)单独生产产品,塑料的地位才开始提高。

  谈起3D打印,人们很容易联想到它可以在产品设计、设计变化频率及小批量生产领域中得到应用,但是Todd Grimm却认为,很多人都忽视了3D打印技术最有前途的属性——材料属性。

  3D打印技术可以很好地模仿塑料及金属的机械或热能属性,这将在建筑、汽车、医疗等诸多领域得到广泛应用。

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三维设计? 机器人技术? 3D打印? 第三次工业革命?

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