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浅析增材制造划时代的五大革命

www.cechina.cn2016.05.16阅读 914

  近年来,3D打印创造了一个又一个的行业奇迹,例如3D打印生物血管及细胞技术的成功研发,超大型航天部件的再造以及汽车行业的3D打印大革命等。都在不同的水平上展现了增材制造(或称3D打印)对当今这个时代各行各业的发展所起到的巨大作用。虽然该技术仍处于不成熟的发展阶段,但其未来的价值不可估量,将会持续造福着整个世界。下面,就让小编为你解析3D打印技术为现代社会带来的五大变革吧!
  工业领域的革命
  目前,公认的3D打印最大的影响首当其冲是对传统制造的冲击。主要表现在于传统制造大多数产品都是批量制造以降低单个产品的制造成本,这就要求产品制造出可以批量制造的模具。利用传统方式制造模具往往需要长达数月或者半年之久,这必然影响到产品的更新换代速度。尤其是近年来受到互联网行业的发展影响,产品的更新迭代速度变的异常快速;用户的需求也变的多样化、个性化。如何在快速变化和个性化中速度获得市场,传统制造行业必须向互联网企业学习产品研发和是市场推广的经验,3D打印技术恰好可以解决产品个性化和市场快速变化的问题。因与传统制造成型方式的不同,3D打印技术不需要任何模具就可以直接生产制造出原型产品;同时可以快速制造出只需要铸造一件或小批量制作的原型产品,再利用消失模等铸造工艺快速获得所需材质的产品。这极大的加快了传统制造行业产品迭代和研发速度,也极大的降低了产品研发门槛和制造成本。
  如今,汽车行业对3D打印技术越来越重视,已经将这项技术作为低量生产汽车零件的实用之选。就拿最近的美国加州雷德伍德城的创业公司Carbon3D就为宝马公司和福特汽车提供用聚合物制作的汽车零部件为例,宝马MiNI使用3D打印的装饰性舷窗,而福特TransitConnect则使用了3D打印的防冲减震零件。而且,现在各大公司也纷纷研发这一技术,希望能从中盈利。去年9月,美国铝业公司(Alcoa)投资6000万美元(约3.9亿元人民币)在匹兹堡研发中心研发的3D打印机能够使用铝、钛及其他合金生产零部件。据了解,通用电气(General Electric)已经开始使用3D打印机用粉末金属制造喷射发动机的燃料喷嘴。这一新兴的做法,又名增材制造(additive manufacturing),在汽车业务领域有巨大的应用空间。通常,汽车制造商要花费大量金钱装备生产线,制造汽车零部件。它们必须反复创建工具和模具以生产零部件的早期原型,因为工程师要努力让新零部件满足设计规格。然而现在,供应商和制造商相信他们可以省去部分投资和精力,不断改进数字设计,然后通过先进的打印机制造出符合规格的制成零件。
  国际制造工程学会(Society of Manufacturing Engineers)行业战略主管黛比霍尔顿(Deb Holton)表示3D打印技术“在过去的几年里无疑取得了巨大进步。这是它们的梦想——不再使用模具制造零部件”。然而直到现在,人们对3D打印技术的怀疑更多仍集中在依赖它完成工厂死板安排的可操作性,而不是对它的基础科学水平上。纵然目前3D打印在打印速度,打印精度和成型尺寸上有太多的局限;但这并不影响3D打印技术本身的不断突破和市场的应用。一但新的技术得到突破,旧有的产业链和产业关系将会支离破碎。这些所有的变革与咱们的生活息息相关。
  科技领域
  近日,我们持续关注的俄罗斯首颗3D打印微型卫星已成功送入国际空间站,并向七个国家发出了信号,这无疑是科技领域的一大跨步。据悉,早前送入国际空间站的第一颗借助3D打印机制成的微型卫星发出信号,7个国家的无线电爱好者已接收到信号。这颗卫星是在3月31日从拜科努尔航天发射场发射的,该飞船称为“进步-MS-02”号宇宙飞船。飞船搭载了世界上第一个3D打印的“Tomsk-TPU-120”号微型卫星。这颗卫星的外壳是3D打印而成。该卫星是由托木斯克理工大学(TPU)设计制造。5月11日为纪念该大学建校120周年,卫星从太空发出该校大学生事先用12种语言编写的贺电。
  这项技术的成功,证明了3D打印在未来宇宙科学领域的潜力巨大。可以想象,未来我们用3D打印技术来制造航天飞船的大部分零件,宇宙卫星的部件,或许在技术发展到一定程度时,我们能够在宇宙空间进行打印任何物体。正如NASA所预言的那样,未来利用3D打印技术在外星搭建基地也并不是不可能。
  医疗领域的变革
  3D打印对于医疗方面的影响是非常深远的,医疗行业与3D打印从某种意义上说具有天然匹配的特性。国内及国外已经越来越多的医院和企业进入到3D打印医疗的行业中来,国内也有越来越多的医疗手术、医疗器械及医疗教学应用3D打印技术。国内也涌现了越来越多的3D打印应用在医疗行业的案例(大家可以度娘一下,可以查看到非常多)。
  具体来讲,3D打印对医疗产业的影响主要表现在以下几个方面:
  1、手术试验,通过将CT的二维图片转化为三维模型,利用3D打印技术可以快速制造出人体骨骼等等复杂的结构。打印出来的模型可以很有效的将组织结构细节清晰的展示出来,可以很好的帮助医生在准备手术之前进行反复的演练和模拟操作。这极大的降低了医生在进行复杂手术时的风险。
  2、医疗教育,3D打印技术可以成形复杂和特殊的结构医疗模型。在此之前的医疗模型大部分都只是二维图片黏贴在立体的模型上的方式展示,这在一定程度上阻碍了医疗行业从业者对人体各器官组织细胞的了解和熟悉。3D打印技术在医疗教学上可以制作出各种各样的模型,通过立体的方式清晰的展示了组织的构造、分布部位、内部结构等,可以通俗易懂的让医疗行业的人熟悉各种组织结构。这极大促进医疗行业的教育推广和医疗行业知识的传播。
  3、医疗器械,3D打印的各种生物相容性的医疗器械将极大的帮助我们以更加便捷和更加低廉的方式重获健康,用于辅助康复的一些器械可以通过3D打印机根据用户需要进行个性化定制的医疗器械。这也将极大的帮助我们更好的恢复健康,减少疾病带来的伤痛。这些医疗器械包括:人工假体、义肢、义耳、假体和种植体、口腔种植等等。
  4、组织工程,主要是利用3D打印技术直接打印血管、皮肤、骨组织、内脏等组织。这些3D打印的组织现阶段主要用于修复手术、药物研究、临床试验等方面,未来技术成熟将会应用在内脏移植、组织再造等方面。
  从近年来越来越多的医疗机构或者医疗器械的企业,利用3D打印技术来治疗或辅助治疗疾病。3D打印技术必将帮助我们解决更多的医学难题,同时帮助我们获得更多的机会和可能去对抗目前很难以治愈的疾病。 同时未来也将会带来部分的伦理等问题,但这并不会阻碍3D打印技术为人类医学做出的独特贡献。
  教育产业的全新革命
  3D打印是一种新的世界观,是我们认识这个世界一种全新的方式。这种新的世界观指的是人类拥有了全新的制造产品的方式,虽然这个方式早在几十年前就存在,但从未像今天这样受到广泛的关注和认可。这种全新的世界观会指引我们探究更多的未知世界:包括全新的产品设计理念,对个性、时尚和美的重新定义,对产品和生活更加完美的追求。3D打印的世界观和教育行业相结合,会碰撞出很多有意思的话题和火花。
  在教育行业,3D打印拥有多方面的影响力:
  1、让孩子更加直观的认识到事物从无到有的制造过程,这和传统教育中参观工厂或者简单从书面上来学习的效果是无法比拟的。3D打印让更多的孩子,可以直接参与到生产制造过程中来,从小就可以体验到更多的创意控制工程网版权所有,也可以挖掘出更多的发明和创造。3D打印机的技术应用,犹如上世纪60、70年代计算机刚刚被发明出来的时候,现在还不被很多人看好,但一切只是时间问题。3D打印机虽然现在问题重重,但正因为如此才能更好的激发和造就孩子们展开发明创造,使3D打印赢得更广阔的发展空间。
  2、让孩子熟悉和了解3D打印,间接的也会触动更多的大人参与到3D打印的认识和使用当中来。随着接触的深入和广泛,会拓展出更大的3D打印市场空间。
  3、3D打印也是帮助中学、大学的学生近距离的学习和了解3D打印技术,这对帮助3D打印机技术本身和培育3D打印市场都有相当大的意义。而从目前的3D打印服务这块来看,学生的毕业设计或者各种复杂的发明创造都拥有很大的一块市场。
  4、随着3D打印技术推广的加大,越来越多的学校开设了3D打印专业。这当然更加有助于培养更多的3D打印机技术型或者操作型的人才,这一切都将会是与我们的生活息息相关的。我们自己亦或是我们的子女可能都会加入到3D打印的培训和学习中来。
  3D打印将会是引领时代进步和社会新变革的主要技术力量,它的作用远非互联网技术所能及。虽然这种力量目前还被人诟病,也没有很好的展现出来。但这无法阻挡其在教育方面深入人心的推广和应用。
  个性化定制领域
  随着工业社会的不断发展,人类的需求变的异常个性和小众化;这也促使了传统行业进行不断的变革。从批量制造到小批量制造的摸索或者从小批量到大批量的制造,这无疑都是消费市场带来的促动。现今社会各行各业都在推广个性化服务,个性化定制出产品。但归根结底,所有的个性化定制都无法摆脱生产技术和生产方式。换句话说是生产技术和生产方式决定了个性化定制产品和服务的推进和发展。传统的个性化实物产品的定制,小批量的基本上是基于二维图形数据等的定制,大批量的定制也受限于产品外形和特殊工艺要求。因此传统意义上的定制是伪个性化定制。而3D打印产品的个性化定制,目前而言是个性化时代的开端。目前在好莱坞等国际知名影业基地控制工程网版权所有,3D打印都已经开始真正得到应用。
  因此3D打印对于个性化定制带来的将是巨大的影响,主要反映在如下方面:
  1、个性化工艺品,对美的追求是人类的天性。随着时代的进步和社会的发展,人类对于美的追求也在不断的发生变化。3D打印正在帮助更多个性化需求的用户来基于传统工艺的创新,抑或是帮助用户从无到有开辟新的个性化需求。也正因为3D打印无需开模、无需太高的门槛,就可以让更多的人较为容易的实现个性化产品的定制。当市场培育到一定的时候,必将激发出更多人的潜能,也会开发和制造出更加贴合自我的设计,从而满足自我的美感追求。
  2、服装首饰,本身就是非常个性化的产品,这集中反映了个人的爱好和特性,而且需要根据每人特定的身材尺寸来匹配。服装首饰本身就是人类对外展示自我,宣扬自我的一个最为简单和有效的载体。3D打印应用在服装上必将是一种助推的作用,帮助更多是设计师和普通人尝试大胆创新的东西。
  3、艺术品创造,对于艺术家而言。每个人都有独立的一个小王国,这个王国里面有自己塑造的形形色色的艺术作品。但这些产品在没有3D打印之前www.cechina.cn,大多数需要费尽脑筋才能制造出来控制工程网版权所有,而利用3D打印技术大多数作品可以轻松被制造出来,同时可以以极低的成本和极快的时间制造出来。越多的艺术品被创造出来,为人所知www.cechina.cn,为人所消费,就会越会刺激艺术家们的创作灵感。这也将为普通人的生活增添更加多样的生活消费品和精神消费。
  3D打印之于艺术一方面是促进,一方面也是破坏。促进在于不断激发更多的作品,破坏在于打破传统艺术家固有僵化的思维,让其可以用另一个全新的角度去看待世界。必将为人类的文明创造更多的价值。
  总之,3D打印的时代目前只是刚刚开始,还没有让咱们真正领略到它的威力和变革的力量。虽然近年来只是概念上的炒作过多,这主要是因为3D打印原理和工艺等技术上的问题没有得到突破。一旦技术得到突破,越来越多的传统工艺会变的黯然失色。3D打印也将是一股引领人类文明新的力量。
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