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3D打印加速制造業轉型升級
2017-12-15 08:26:27  來源: 人民網-人民日報

科技改變生活。第四次工業革命正在重新定義産品生産、分配、消費的方式,也將重塑人類未來的日常生活。3D打印技術,正是互聯網和制造業的有效結合,對傳統制造技術帶來顛覆性創新,也帶來無限可能性。數字化技術被更廣泛地應用在傳統制造業之中,已成爲一股不可阻擋的潮流。

3D打印推動新一輪工業革命

“第四次工業革命已經到來。對全球經濟而言,沒有哪個行業會比制造業發生的轉變更大。向數字化創新不斷投入的公司,會甩開競爭對手。”在惠普公司首席執行官迪昂·韋斯勒看來,3D打印技術作爲驅動第四次工業革命的重要力量,將促使價值12萬億美元的全球制造業發生根本性變革。

《福布斯》雜志的報道稱,2017年,預計有57%的制造業企業增加在3D打印方面的投入,47%的企業在3D打印方面的投資回報率較去年增加,更有95%的企業將3D打印技術的應用視爲自己在市場競爭中的優勢所在。

在國際知名的大型企業中,波音公司采用3D打印技術制造飛機的部分零件,米其林公司利用3D打印技術進行輪胎生産,美國“太空制造”公司還成功在太空環境下完成了大型物體的3D打印。

今年5月下旬,一家新西蘭公司“火箭實驗室”在新西蘭東海岸發射全球首枚3D打印電池動力的“電子號”火箭。據媒體報道,該火箭發動機的主要部件幾乎都是3D打印制造。這枚火箭制造成本低、發射周期短,被業界評價是人類火箭技術發展史上的一大進步。

目前,強生公司與惠普合作,利用3D打印技術制造的醫療級脊柱擴張器已投入臨床使用。強生公司制造工程技術副總裁喬·桑德拉對本報記者表示,3D打印和數據挖掘技術的結合,將能爲患者定制産品以及規模化産品的生産帶來重大變化,同時爲患者提供性價比更高的服務。

美國軍方也對3D打印技術敞開了懷抱。8月15日,美國海軍陸戰隊宣布研發出一款可移動的3D打印設備,用于制造零部件,並有可能用于海外軍事設備維護。美國海軍通過和橡樹嶺國家實驗室共同研發出的3D打印技術,可以在4周內就建造出一艘概念“潛水艇”。未來幾年內,這一技術可能會應用于批量生産。

“全球制造業的數字化轉型,其影響會波及全世界的公司與消費者。而3D打印技術將發揮重要作用,徹底改變我們當前所認識的制造業形式。”德勤全球首席執行官浦仁傑在接受本報記者采訪時表示,對企業級3D打印技術的未來充滿信心。

今年市場規模將接近60億美元

3D打印直接將虛擬的數字化實體模型轉變爲産品,極大地簡化了生産流程,降低研發成本,縮短研發周期,使得任意複雜結構零部件的生産成爲可能。據國際數據公司IDC預計,未來5年內,全球3D打印市場將以22.3%的年複合增長率擴大,在2020年達到289億美元。

8月24日,惠普在其硅谷總部宣布與德勤在3D打印和數字化制造服務領域展開合作。“基于惠普顛覆性的3D打印技術,惠普會同德勤一起專注于幫助客戶轉型,在新時代跑贏對手。”韋斯勒口中惠普的“武器”就是其研發成功的多射流熔融技術。

3D體素相當于傳統打印中的2D像素,是一種直徑僅爲50微米的3D度量單位,相當于人類一根頭發的直徑。多射流熔融技術能夠在體素級徹底改變色彩、質感和機械特性,通過靈活使用打印材料,創造出具備傳導型、韌性、內嵌數據和半透明特性的3D打印物體。同時,該技術能夠使打印高質量物理部件的速度提高10倍,還實現了成本減半,爲3D打印在所有制造行業的大規模應用提供了全新的可能。

捷普數字制造部副總裁約翰·杜爾奇諾思說,“在使用多射流熔融3D打印技術前,我們爲客戶制造一種零部件需要4到6周時間,而現在,時間縮短到4至5天,生産成本也大大降低。”

惠普利用多射流熔融技術去年3D打印生産的零部件數量已達50萬件。惠普預計今年全球3D打印市場的規模將接近60億美元。

新興材料發展成爲普及的關鍵

盡管3D打印技術方興未艾,但由于人們對于3D打印技術的理解還很不夠,以至于尚無法充分利用這項技術。在荷蘭ING公司的最新報告中,也將3D打印技術形容爲尚處于“嬰兒期”,不過報告預測稱,當3D打印機和如今的打印機一樣成爲必不可少的“基礎設施”後,3D打印機的爆發力將接踵而來,對制造業、全球貿易等領域産生深遠影響。

3D打印技術在制造業的普及程度,關鍵取決于新興材料的發展。如今,惠普希望通過搭建開放式平台的方式,建立起各種材料的組合生態系統。惠普3D材料與高級應用副總裁兼總經理蒂莫西·韋伯告訴本報記者,雖然目前塑料依然是主導材料,但隨著技術不斷進步,會有更多的材料進入3D打印市場。惠普已經在美國科瓦利斯設立了全球首個3D開放材料和應用實驗室,推出業界首個3D材料開發套件(MDK),與很多世界領先的材料公司合作進行新材料的研發。

無獨有偶,Divergent 3D公司也于今年3月宣布與德國金屬3D打印機制造商SLM Solutions達成合作,以開發分散式制造平台的硬件和軟件,允許通過結合3D打印生産更輕、更具成本效益、更環保的車輛。該公司創始人辛格認爲這個行業很有前景,“我們爲汽車行業開發了一個可持續發展的道路,我們相信這會讓汽車制造業複興。”

“隨著‘中國制造2025’規劃的出台,中國制造業正在實現轉型升級。我們將通過與本土材料生産商和經銷商合作,建立強大的3D打印生態系統和社群,促進這一解決方案在大中華地區實現廣泛的商業應用。”惠普多射流熔融技術3D打印解決方案副總裁兼總經理拉莫·帕斯托表示,中國石化下屬燕山石化也已經成爲惠普的合作夥伴,雙方正應用多射流熔融技術共同開發聚烯烴粉末,擴展3D打印開放材料及應用生態系統。

在不久的將來,3D打印技術或將成爲基礎設施的“標配”生産方式,深刻影響人們的每一天。

責任編輯: 漾波