颠覆式新技术的未来影响——3D打印,距离我们还有多远?

刘宁 原创 | 2014-07-21 00:34 | 收藏 | 投票 编辑推荐
关键字:新技术 3D打印 大唐国际 

     3D打印技术,正在以飞快的速度进入人们的视野。其广泛的应用前景,令人对其未来的市场空间产生无限联想,甚至被誉为是引领第三次工业革命的新兴产业。3D打印带来的冲击,在模具成型和加工制造方面的颠覆性变革,将改变工业的未来,虽然它尚未颠覆传统制造业,但业界相信,传统制造业的市场将会被慢慢蚕食。

    今天很多被大规模生产的商品,以后将被3D打印出来。在那些需要生产相对微小且复杂零部件的行业这已经成为现实,比如飞机制造业。波音公司每年大概要造100架飞机,这些飞机大量复杂的零件,正是使用3D打印,而不是使用注射模具的方式来制造。

    3D打印技术在美国的发展,自从奥巴马讲话之后就开始热了。201239日,美国总统奥巴马宣布成立制造创新网络以重振美国制造业,3D打印被列为该创新网络的方向之一。

    由此,这项有着近30年历史的技术,在新的经济形势下成为备受追捧的概念,其市场前景也被一致看好。

    《时代》周刊将3D打印产业列为“美国十大增长最快的工业”。据Wohlers Associates预测, 2015年将达到37亿美元,并预计到2020年达到52亿美元。随着技术成果的推广和应用,3D打印技术产业的发展呈现出快速增长势头。

  从行业分布来看,用于消费电子领域的打印技术仍然占主导地位,大约占20.3%的市场份额,其他主要领域依次是汽车(19.5%)、医疗和医科(15.1%)、工业及商用机器(10.8%);从区域分布来看,北美地区(40.2%)、欧洲(29.1%)、亚洲(26.3%)三大区域占主导地位,其中亚洲地区主要集中于日本(38.7%)及中国(32.9%)。

    即使3D打印的大规模推广还有待时日,但传统制造商仍然面临巨大的威胁。

    随着3D打印机的普及,中国在产业上的应用将拓宽到航空、汽车、医疗等多个领域。中国3D打印技术产业联盟预测指出,到2016年,中国3D打印机市场规模将扩大到100亿元,是2012年的10倍,中国超越美国成为全球最大的市场。也正是由于产业普及速度之快,欧美日本等国制造业对技术流失加剧的担心,变得越来越强烈。

    日本媒体撰文表示,3D打印对于中国企业在金属模具的制作技术上有很大的帮助和提升,这也将促进中企在国际市场上的竞争力变得越来越强并追赶世界先进水平。

  中国已经有许多大型企业在使用3D打印机,除中国航空工业集团、比亚迪、万向集团等企业外,据说最近产业应用已扩大到医疗和装饰品加工等行业。

    前不久,一位美国生物医学工程师使用3D打印机成功打印出一种个性化、可植入式、内嵌心脏感应器的医疗器械。消息一经发布便引来业内人士广泛关注,甚至有人士直言:这类感应器能够改变医生对心脏病诊治的手段。

    其实,早在几年前中国就已3D打印用于医疗领域,并以其技术优势和可期待的产品迅速引来业内关注。

    比如在体外医疗器械制造上,3D打印可根据影像设备提供的扫描数据11打印出医疗模型。不仅可以作为手术模型,让医生预先在上面做手术,术前确定精确手术点,还可以作为教学和医学训练的最佳实践材料。

  南方医科大学第三附属医院创伤骨科副主任医师曾参军曾经在为一位髋臼骨折患者做手术前,运用3D打印的患者髋臼模型在体外模拟手术,确定钢板和螺钉的最佳放置位置,把钢板预弯好,并测量了螺钉的长度。

  “由于术前螺钉长度已精确测量,这样大大减少了手术中反复预弯钢板及测量螺钉的时间。患者术中出血少,术后恢复快。”曾参军向人们介绍了3D打印为手术带来的便利。

    在生物医学领域,目前正在探索的3D打印技术应用除了假牙和假肢,在生物材料引领下,还将在组织工程方面大有用武之地。

  杭州电子科技大学生物制造研究所教授徐铭恩表示,由于每个人的身体构造、病理状况都存在特殊性和差异化,因此,当3D打印技术与医学影像建模、仿真技术结合之后,就能够在人工假体、植入体、人工组织器官的制造方面产生巨大的推动效应。

  当前,全球3D打印研究方兴未艾。英国《每日邮报》关于3D打印的最新报道显示,与传统上成本高达2.99万元人民币、耗时数周的义眼制造法相比,该国Fripp设计公司研制的新型义眼3D打印方法每小时能生产150颗义眼,且成本低至约合人民币996元。

  从传统减材制造技术到增材制造,3D打印颠覆了传统制造业的理念,具有制造成本低、生产周期短、个性化等优势。

  正因如此,3D打印被誉为第三次工业革命最具标志性的生产工具。如果从1986年美国科学家查尔斯·哈尔开发的第一台商业3D印刷机算起,3D打印至今已走过27年。随着各种加式制造技术大量出现,3D打印正在对制造业产生着颠覆性的影响。

  在军事国防领域,美国在2012年把3D打印技术引入阿富汗战区,现场为士兵打印工具和设备;在航空航天领域,英国南安普敦大学工程师利用3D技术打印出世界上第一架无人飞机“SULSA”;在个人生活领域,各国研究百花齐放,如巴黎时装周上3D打印的比基尼、西班牙科学家发明的3D食物打印机、比利时工程师利用3D打印机制造的全尺寸赛车,等等。

    五花八门的应用显示着3D打印的非凡热度。作为未来制造技术的重要发展方向,它不仅代表着制造业发展的契机,同时也给设计、材料等领域带来发展机遇。

  以设计为例,3D打印技术的出现使得飞机这类大型、复杂产品可以一次性整体打印出来,极大地释放了设计空间。

也正因为如此,各国已围绕3D打印展开角逐。美国通过签署制造业促进法案号召美国企业回国创造就业机会,并斥资170亿美元推出“美国制造”一揽子计划,希望使制造业重返美国。

在美国,人们觉得制造业是很遥远的事。但是在中国,人们对制造业习以为常。相信我们很快就会掌握这项技术,并且找到新的商业模式。到那时,3D打印将会在一定程度改变中国的制造业,有些职业会随之消失,有些新职业将被创造出来。

    2013年以来,有关3D打印的利好消息不断。

  科技部发布《国家高技术研究发展计划(863“计划”)》和《国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》,3D打印首次入选。

  中共中央政治局以实施创新驱动发展战略为题举行第九次集体学习,学习期间,中央领导专门考察了中关村3D打印相关研发和生产企业。

  此外,据媒体报道,为加快推动3D打印制造技术的研发和产业化,工业和信息化部正在酝酿顶层设计和统筹规划,准备制定支持3D打印产业发展的专项政策。

种种迹象表明,中国3D打印产业正迎来新一轮发展机遇。

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刘宁,字重启,又字纵横,笔名沭水之阳,研究生学历。高级中学语文教师资格。江苏省重点高中语文教师、优秀教育工作者、著名文学网站编辑、国内著名网站专栏作者、特聘教授、特邀研究员、中国书法艺术教育学会会员;历任民办中…
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