2019.07.01

3D打印工业化应用:制造业必争之地

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“中国制造2025”是工业4.0在中国的创新发展,是继机械化、电气化和信息技术之后,以智能制造为主导的第四次工业革命,它主要是指基于物理信息融合技术,采用3D打印、智能机器人等现代化生产设备,实现传统制造业向智能化方向转型,传统大规模劳动力、资源密集型产业逐渐向智能密集型方向转变,从而建立起智能、灵活、高效的个性化、数字化生产服务模式。

3D打印技术作为一种增材制造技术,从过去常用于制造模型,到现在逐渐实现产品的直接制造,尤其在工业领域的应用,发展非常迅猛。3D打印技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程施工、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、军事以及其他领域都有所应用。

3D打印技术是推动智能产业发展的关键技术之一,也是推动制造业产业变革的重要推动力,它是事先在计算机上按照客户的需求设计好三维模型,然后将图像信息传递给3D打印机终端,控制打印机进行材料的逐层叠加,最终生成客户所需要的产品。从3D打印技术在工业生产的具体应用来看,无论是其满足客户需求的角度,还是产品在实际工业生产的应用角度,它都能与智能工业的发展做到极佳的融合,从而在产业转型升级的过程中,发挥关键的作用。

比如在汽车零件生产的过程中,制造商不用大规模的生产统一标准的零件,可以按照客户的需求进行小批量生产。客户将自己需要的产品数据通过自己的智能终端传输到云端数据库,技术人员会将设计方案与数据相结合,形成最终的三维模型,通过3D打印机的分层加工,完成对零件的打印。这样产品需求商就不需要找专门的模具加工企业进行统一的定制,根据产品的数据就可以找到合适的零件生产企业,也可以同时寻找多家生产企业,实现产品的分散化生产,既可以保证生产的灵活度,也可以避免单一制造商在规定时间无法完成订单的危险。3D打印技术的工业应用既能满足客户的需求,也能避免过量生产所导致的浪费问题,简单快捷,其生产效能远高于传统的制造方式。

有专家认为,3D打印在工业领域应用的路十分漫长,而在医疗领域,很快会有应用和爆发点。例如口腔种植修复领域,基本全部可用3D打印的方式替代。

但是总体上看3D打印应用规模不大,而且在工业领域,以3D打印的应用也并不多见。

我国工业界对3D打印技术的认可度及应用度不高,多数制造企业尚未接受“数字化设计”、“批量个性化定制生产”等先进制造理念,与此同时,工业级3D打印设备单台成本较高,产业运用范围和领域也有限,应用前景还有待进一步开发,企业购置3D打印设备的需求动力不足。

而以目前中国工业所处的水平来说,个性化定制和规模化制造显然还存在矛盾点。以个性化、柔性化同时兼具规模化制造的经济性为特点的工业4.0,是在标准化、精细化实现的前提下来做按需制造,而国内还没到标准化、精细化的程度。而且我国工业长期来并不以精益化、标准化为目标,现在做3D打印涉及的一些产品,也都面临标准化问题。

规模化生产通常通过模具制造实现。邹波表示,模具制造的好处是批量产品质量的稳定性可以验证,而3D打印单品质量的可追溯性较差,也就是说,A打印机上打印的产品和B打印机上打印的产品是否一样,并不知道。这就使得3D打印目前主要应用在不追求批次一模一样的产品上,比如设计产品、服装鞋帽、航天等。

不仅如此,由于3D打印的跨领域应用特性,行业门槛不一样,有些领域应用3D打印技术还有政策制约,像医疗领域、军工领域等,市场开拓还有很长一段路要走。所以,如何提升潜在客户对3D打印技术的接纳度及市场认知度是一个不小的挑战,市场的引导开发、产业应用的示范带动显得十分重要。

 

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