“互联网+3D打印”开拓了一种全新的商业模式——“云打印”,并将共享经济的思维引进来,闲置的3D打印机得到了有效使用,客户也能选择称心如意的设备和供应商。
趋势五:成型尺寸向两边延伸 “大”“小”产品颠覆想象随着3D打印应用领域的扩展,产品成型尺寸正走向两个极端:一方面往“大”处跨,从小饰品、鞋子、家具到建筑,尺寸不断被刷新,特别是汽车制造、航空航天等领域对大尺寸精密构件的需求较大,如2016年珠海航展上西安铂力特公司展示的一款3D打印航空发动机中空叶片,总高度达933毫米。
相比传统制造,3D打印研发周期更短、用料更省,在小批量、个性化定制等方面优势明显,但在大规模生产方面存在着许多不足之处。增材制造虽然不能完全替代减材制造、等材制造,但作为传统制造技术的有益补充,3D打印将极大地推动制造业的转型升级。
从现状看,当前3D打印市场份额十分有限,专业咨询机构Wohlers Associates发布的数据显示,2015年全球3D打印市场规模为51.65亿美元,至2020年将达到212亿美元,而这与数十万亿美元的制造业市场相比,还微乎其微。
趋势七:“黑科技”闯进医疗界 手术可“排练”、治疗更精准3D打印的“个性化定制”与医疗行业的“对症下药”有着天然的契合性,二者的结合主要体现在四个方面:一是术前演练,利用3D打印技术还原出病患部位模型,让医生更直观地了解病理结构,增加了手术的成功率;二是医疗器械,包括助听器、护具、假肢等外部设备以及关节、软骨、支架等内植物;三是“量身”制药,根据患者的生理特点、具体需要调配药物,提高了药物的有效性;四是生物打印,用人造血管、心脏、神经、皮肤等来修复、替代和重建病损组织和器官。尽管3D打印在医疗领域的应用还面临着材料、成本、精度、标准等制约,市场规模也较小,但考虑到医疗领域巨大的需求潜力与极小的需求弹性,3D打印在医疗领域的应用将不断扩展,在实施更为精准的诊疗方案、提供更为充足的移植器官等方面大显身手。
而工业级市场契合了智能制造的理念,可广泛运用于汽车、航空航天、机械工业、医疗等市场需求大、发展潜力大的领域,随着技术的逐渐成熟和成本的不断降低,将会爆发出难以想象的巨大能量。
“整体制造”和“分布式制造”在字义上看似矛盾,在3D打印技术上则实现了统一,前者强调生产过程,后者强调生产行为,共同推动着产品生产方式的变革。
趋势六:材料瓶颈待攻克 “质”“量”趋升“价”趋降“巧妇难为无米之炊”。3D打印材料是3D打印技术发展不可或缺的物质基础,也是当前制约3D打印产业化的关键因素。近年来,随着3D打印需求的增加,3D打印材料种类得到了迅速拓展,主要包括高分子材料、金属材料、无机非金属材料等三大类。但与传统材料相比,3D打印材料种类依然偏少。
趋势三:3D打印产业化还需时日 “增”“减”制造长期共存3D打印采用增材制造技术,是对以“减材制造”“等材制造”为基础的传统制造业的创新与挑战,但并不是非此即彼的关系,而是并存互补的关系。
另一方面向“小”处走,可达到微米纳米水平,在强度硬度不变的情况下,大大减轻产品的体积和重量,如哈佛大学和伊利诺伊大学的研究员3D打印出比沙粒还小的纳米级锂电池,其能够提供的能量却不少于一块普通的手机电池。未来,3D打印的成型尺寸将不断延伸,从大的不可思议到小的瞠目结舌,“只有想不到的,没有做不到的”。
以金属3D打印为例,可用材料仅有不锈钢、钛合金、铝合金等为数不多的几种。另外,3D打印对材料的形态也有着严格的要求,一般为粉末状、丝状、液体状等,相比普通材料价格比较昂贵,根本无法满足个人与工业化生产的需要。足够多“买得起”的材料才能为技术的发展提供足够多的选择空间、为应用的扩展提供足够多的想象空间。
趋势十:我国3D打印起步早发展慢 产学研协同是突破口在3D Systems、Stratasys、先临三维等行业巨头纷纷跑马圈地之时,哈佛大学Wyss研究所、加利福尼亚大学劳伦斯·利弗莫尔实验室(LLNL)、卡内基梅隆大学Adam W.Feinberg研究团队等科研机构凭借其雄厚的研发实力也不断实现技术突破。
20世纪80年代后期,3D打印机的横空出世,开启了增材制造新时代。近年来,借着新一轮科技革命和产业变革的东风,3D打印步入快速发展期。世界各国纷纷将其作为未来产业发展新的增长点加以培育,如2012年美国将“增材制造技术”确定为首个制造业创新中心(后更名为“美国制造”),欧盟、日本、韩国、新加坡、俄罗斯、南非、印度等国也通过各种措施推进3D打印产业发展。
趋势二:金属3D打印领域快速发展 应用端空间渐打开金属3D打印被称为“3D打印王冠上的明珠”,是门槛最高、前景最好、最前沿的技术之一。同样来自CONTEXT发布的数据,2015年全球金属3D打印机销量增长了35%,2016年上半年同比增长17%,可以说是工业级3D打印领域逆势上涨的一朵“奇葩”。在汽车制造、航空航天等高精尖领域,有些零部件形状复杂、价格昂贵,传统锻铸工艺生产不出来或损耗较大,而金属3D打印则能快速制造出满足要求、重量较轻的产品。
我国的3D打印技术与世界先进水平基本同步,但产业化仍处于起步阶段。未来,3D打印将朝着速度更快、精度更高、性能更优、质量更可靠的方向发展,成为一股强大的科技力量。
另一方面,传统制造业以生产线为核心、以工厂为主要载体,生产设备高度集中。而3D打印则体现了以大数据、云计算、物联网、移动互联网为代表的新一代信息技术与制造业的融合,生产设备分散在各地,实现了分布式制造,从而省去了仓储环节。