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3D打印发展十大趋势

3D打印发展十大趋势
3D打印发展十大趋势
3D打印发展十大趋势

 20世纪80年代后期,3D打印机的横空出世,开启了增材制作新年代。


  近年来,借着新一轮科技革命和工业革新的东风,3D打印步入快速开展期。世界各国纷繁将其作为未来工业开展新的增加点加以培养,如2012年美国将“增材制作技能中心”确认为首个制作业立异中心(后更名为“美国制作”),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打印工业开展。我国的3D打印技能与世界先进水平底子同步,但工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、功用更优、质量更牢靠的方向开展,成为一股强大的科技力气。


  趋势一:桌面级商场已堕入“红海”,掘金工业级正当时


  近几年,桌面3D打印机“叫好又叫座”,销量呈现大幅增加,而工业级3D打印机则略显惨白。


  根据大数据公司CONTEXT的数据,2015年全球桌面3D打印机销量增加了33%,工业级3D打印机则下降了9%;2016年上半年全球桌面3D打印机同比增加15%,工业级3D打印机却减少15%。桌面3D打印机门槛低、设计简单,是企业进军3D打印范畴的较好进口。


  但通过多年的开展,桌面级商场竞争已近“白热化”,加之利润小、精度低、实用性欠安,天花板效应显着。而工业级商场符合了智能制作的理念,可广泛运用于轿车、航空航天、机械工业、医疗等商场需求大、开展潜力大的范畴,跟着技能的逐渐老练和本钱的不断降低,将会爆宣布难以幻想的巨大能量。


  2015年底,全球3D打印巨子3D Systems公司宣布停产消费级桌面3D打印机,转向更赚钱的专业级和工业级商场;2016年头,国内3D打印技能大咖西通电子在珠海宣布全面进军工业级3D打印范畴。


  趋势二:金属3D打印范畴快速开展,运用端空间渐打开


  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、最前沿的技能之一。相同来自CONTEXT发布的数据,2015年全球金属3D打印机销量增加了35%,2016年上半年同比增加17%,可以说是工业级3D打印范畴逆势上涨的一朵“奇葩”。


  在轿车制作、航空航天等高精尖范畴,有些零部件形状杂乱、价格贵重,传统铸造锻造工艺出产不出来或损耗较大,而金属3D打印则能快速制作出满意要求、分量较轻的产品。


  2015年11月,奥迪公司运用金属3D打印技能依照1:2的份额制作出了Auto Union(奥迪前身)在1936年推出的C版赛车的所有金属部件;2016年9月,GE斥资14亿美元收买了瑞典Arcam公司和德国SLM Solutions集团两大金属3D打印巨子,加速布局3D打印航空发动机零部件事务。此外,医疗器械、核电、造船等范畴对金属3D打印的需求也非常旺盛,运用端商场正逐渐打开。


  趋势三:3D打印工业化还需时日,“增”“减”制作长期共存


  3D打印采用增材制作技能,是对以“减材制作”、“等材制作”为根底的传统制作业的立异与挑战,但并不是非此即彼的联系,而是并存互补的联系。


  从历史看,传统制作业通过了几千年的堆集和开展,技能、工艺、资料等已经非常老练,而3D打印则是一个新生事物,只有30多年的开展历程,在速度、精度、强度等方面还有诸多约束。从现状看,当时3D打印商场份额非常有限,专业咨询机构Wohlers Associates发布的数据显示,2015年全球3D打印商场规模为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作业商场比较,还微乎其微。


  比较传统制作,3D打印研制周期更短、用料更省,在小批量、个性化定制等方面优势显着,但在大规模出产方面存在着许多不足之处。增材制作虽然不能彻底代替减材制作、等材制作,但作为传统制作技能的有利补充,3D打印将极大地推进制作业的转型升级。


  趋势四:产品出产方式加速革新,“整”“分”制作携手共进


  3D打印是工业4.0年代最具开展前景的先进制作技能之一,它从两个方面改变了产品的出产方式。


  一方面,传统制作业以“全球采购、分工协作”为首要特征,产品的不同部件往往在不同的当地进行出产,再运到同一当地进行组装。而3D打印则是“全体制作、一次成型”,省去了物流环节,节约了时刻和本钱。


  另一方面,传统制作业以出产线为中心、以工厂为首要载体,出产设备高度集中。而3D打印则表现了以大数据、云核算、物联网、移动互联网为代表的新一代信息技能与制作业的交融,出产设备分散在各地,完成了分布式制作,从而省去了仓储环节。“全体制作”和“分布式制作”在字义上看似矛盾,在3D打印技能上则完成了一致,前者着重出产过程,后者着重出产行为,共同推进着产品出产方式的革新。


  趋势五:成型尺度向两边延伸,巨细产品颠覆幻想


  跟着3D打印运用范畴的扩展,产品成型尺度正走向两个极端。


  一方面往“大”处跨,从小饰品、鞋子、家具到建筑,尺度不断被改写,特别是轿车制作、航空航天等范畴对大尺度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现的一款3D打印航空发动机中空叶片,总高度达933mm。


  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分量,如哈佛大学和伊利诺伊大学的研讨员3D打印出比沙粒还小的纳米级锂电池,其可以供给的能量却不少于一块一般的手机电池。


  未来,3D打印的成型尺度将不断延伸,从大的难以幻想到小的瞠目结舌,“只有想不到的,没有做不到的”。


  趋势六:资料瓶颈待霸占,“质”“量”趋升“价”趋降


  “巧妇难为无米之炊”。3D打印资料是3D打印技能开展不可或缺的物质根底,也是当时限制3D打印工业化的关键因素。近年来,跟着3D打印需求的增加,3D打印资料品种得到了敏捷拓宽,首要包含高分子资料、金属资料、无机非金属资料等三大类。但与传统资料比较,3D打印资料品种依然偏少。以金属3D打印为例,虽然不锈钢、钛合金、高温合金、钴铬合金、铝合金等均已运用于3D打印,但实际运用牌号依然不多。


  别的,3D打印对资料的形状也有着严格的要求,一般为粉末状、丝状、液体状等,比较一般资料价格比较贵重,底子无法满意个人与工业化出产的需求。足够多“买得起”的资料才能为技能的开展供给足够多的挑选空间、为运用的扩展供给足够多的幻想空间。


  未来,3D打印资料将成为研讨开发的焦点、资本涌入的风口,资料品种、形状将得到进一步拓宽,价格下降可期,精度、强度、稳定性、安全性也愈加有保障。


  趋势七:手术可排练、医治更精准


  3D打印的“个性化定制”与医疗职业的“对症下药”有着天然的符合性,二者的结合首要表现在四个方面。


  一是术前演练,利用3D打印技能复原出病患部位模型,让医师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,包含助听器、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、具体需求分配药物,提高了药物的有效性。


  四是生物打印,用人造血管、心脏、神经、皮肤等来修正、代替和重建病损组织和器官。


  虽然3D打印在医疗范畴的运用还面临着资料、本钱、精度、规范等限制,商场规模也较小,但考虑到医疗范畴巨大的需求潜力与极小的需求弹性,3D打印在医疗范畴的运用将不断扩展,在实施更为精准的治疗计划、供给更为足够的移植器官等方面大显身手。


  趋势八:牵手云制作,有商业影响力的平台不断涌现


  全球已经进入了高度的信息化年代,互联网作为信息化的重要东西正在从头定义各行各业。3D打印设备没有遍及,技能运用也不“傻瓜”,没有设备、没有技能的一般人该怎样完成自己的设计主意呢。


  成立于2008年的Shapeways公司搭建了一个根据互联网的3D打印平台,担当起服务供货商和需求用户之间的“红娘”,解决了用户的这个“痛点”。现在,MakeXYZ、3DLt、3DHubs、先临三维、光韵达、魔猴网等也做着相似的事情,南京壹千零壹号自动化科技公司的“1001号云制作平台”还当选2016年我国“互联网+”在工业运用范畴十大新锐案例之首。“互联网+3D打印”开辟了一种全新的商业模式——“云打印”,并将同享经济的思想引进来,闲置的3D打印机得到了有效运用,客户也能挑选左右逢源的设备和供货商。


  趋势九:混合打印创造更多可能,功用原料色彩也混搭


  跟着3D打印技能的开展,人们对3D打印机的希望越来越高,早已不满意于单一功用、单一原料、单一色彩等。


  未来,3D打印机可完成3D打印技能与传统数控机床技能(或不同3D打印技能)的自在切换,实用性将变得更强;3D打印机的“口粮”愈加丰富,金属、塑料、橡胶等多种资料(或不同特点的资料)的混合运用,将加工出结构更为杂乱的产品;打印出的产品也会五彩缤纷。


  如日本研宣布的一款五轴混合3D打印机(由3D打印机与数控铣床混合而成),可以在现有工业级5轴操控技能的根底上连续进行挤出式3D打印和铣削作业;MIT研制的MultiFab 3D打印机能一起处理包含晶状体、纺织物、光纤等10种资料;加拿大的ORD Solutions公司推出的一款3D打印机,可以运用五种不同颜色的线材打印出多彩著作。


  趋势十:我国3D打印起步早开展慢,产学研协一起打破


  在3D Systems、Stratasys、先临三维等职业巨子纷繁跑马圈地之时,哈佛大学Wyss研讨所、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研讨团队等科研机构凭借其雄厚的研制实力也不断完成技能打破。


  我国3D打印的研讨起步于20世纪90年代,发端于高校,现在已构成清华大学颜永年团队、北京航空航天大学王华明团队、西安交通大学卢秉恒团队、华中科技大学史玉升研讨团队和西北工业大学黄卫东团队等主干科研力气,论文和申请专利的数量处于世界第二位。2016年10月又成立了我国增材制作工业联盟,国家增材制作立异中心建造计划也通过了专家论证。


  跟着我国科技体制机制改革的不断推进,走产学研协同之路,构成长效协作机制,成为我国推进3D打印工业化的实际挑选。