【中國機床商務(wù)網(wǎng) 機床上下游】在“互聯(lián)網(wǎng)＋”戰(zhàn)略的推動下，3D打印可以與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)、機器人實現(xiàn)融合，實現(xiàn)制造的一體化模具制造，使得制造業(yè)產(chǎn)業(yè)組織形 態(tài)和供應(yīng)鏈模式重新構(gòu)建，讓制造商與消費者合為一體，由此帶來制造業(yè)的顛覆式重構(gòu)，帶來無窮的創(chuàng)新空間。而受市場需求推動、政策利好及技術(shù)創(chuàng)新支持多重推 動，3D打印行業(yè)將加速進入成長期，今年行業(yè)產(chǎn)值有望達到80-100億元，行業(yè)整體年均增速將高達30%以上
制造業(yè)顛覆式重構(gòu)
據(jù)了解，區(qū)別于傳統(tǒng)制造技術(shù)，通過將多維制造變成由下而上的二維疊加，3D打印大大降低了設(shè)計與制造的復(fù)雜度，能通過精密設(shè)計制造傳統(tǒng)工藝無法加工的 奇異結(jié)構(gòu)，并且具備成本低、生產(chǎn)周期短等明顯優(yōu)勢，尤其適合動力設(shè)備、航空航天、汽車、醫(yī)療器械等高端產(chǎn)品上的關(guān)鍵零部件制造。目前已經(jīng)開始從研發(fā)轉(zhuǎn)向產(chǎn) 業(yè)化應(yīng)用階段。
在機構(gòu)投資者看來，3D打印將帶來真正的制造業(yè)革命。上一輪的工業(yè)革命中，制造業(yè)主要通過批量化的流水線制造和集約生產(chǎn)來降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)規(guī)模效 益，3D打印將使得制造業(yè)產(chǎn)業(yè)組織形態(tài)和供應(yīng)鏈模式重新構(gòu)建，讓制造商與消費者合為一體，由此帶來制造業(yè)的顛覆式重構(gòu)，帶來無窮的創(chuàng)新空間。而受市場需求 推動、政策利好及技術(shù)創(chuàng)新支持多重推動，3D打印行業(yè)將加速進入成長期。
從政策支持層面看，今年2月28日，工信部、財政部等多部委印發(fā)國家級3D打印發(fā)展推進計劃，提出到2016年，初步建立較為完善的產(chǎn)業(yè)體系，銷售收 入實現(xiàn)快速增長，年均增長速度30%以上，整體技術(shù)水平與國際同步。《3D打印——第三次工業(yè)革命的引擎》一書的作者、財政部稅政司李旭鴻博士表示，3D 打印融合新信息技術(shù)、智能制造與材料技術(shù)，將革命性的改變制造方式和產(chǎn)業(yè)，乃至生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系，對于世界制造工廠的中國來說，有重大的戰(zhàn)略意義，借助 3D打印技術(shù)，中國制造業(yè)有望在高端制造領(lǐng)域占據(jù)先機。
從市場空間看，2013年我國3D打印行業(yè)產(chǎn)值20億元。多家券商研報預(yù)計，未來3-5年將是3D打印技術(shù)的快速發(fā)展期，今年行業(yè)產(chǎn)值有望達到80-100億元，到2016年預(yù)計將達百億元人民幣，行業(yè)整體年均增速將高達30%以上。
從民用打印市場看，市場驅(qū)動力量強勁，主要是民用級打印在技術(shù)層面的門檻已經(jīng)大大降低，設(shè)計程序、成型工藝和原材料這三要素在民用市場已經(jīng)相當成熟，加上打印設(shè)備和耗材的價格大幅度降低，由此打開了巨大的市場空間。
在業(yè)內(nèi)人士看來，隨著打印速度提升、新的打印材料投入使用以及新的制造手段使用，行業(yè)將持續(xù)保持高速增長。其中航空、汽車、醫(yī)藥等領(lǐng)域增長強勁，從國外巨頭公司布局情況看，通用公司、波音公司以及寶馬等高端制造業(yè)巨頭都開始重金投入3D打印研究。
深圳一家基金公司研究員表示，在“互聯(lián)網(wǎng)＋”戰(zhàn)略的推動下，3D打印可以與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)、機器人實現(xiàn)融合，實現(xiàn)制造的一體化模具制造， 傳統(tǒng)領(lǐng)域的銜接物件不復(fù)存在，讓高端制造更趨于完美，在高端制造、醫(yī)療器械等領(lǐng)域有廣闊空間，未來將成為工業(yè)4.0領(lǐng)域高端制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
智能制造的助推器
日前在四川成都落幕的第三屆世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會上，多數(shù)專家認為，3D打印將成傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級進入智能制造的助推器，有望從一定程度上改變傳統(tǒng)工藝和流程。
“傳統(tǒng)制造業(yè)的設(shè)計是面向工藝的設(shè)計，設(shè)計的時候一定要考慮用傳統(tǒng)方式能不能做出來。但3D打印是面向性能的設(shè)計，只需考慮結(jié)構(gòu)是不是最優(yōu)，這樣就可以拓展創(chuàng)新、創(chuàng)意的空間，激發(fā)設(shè)計人員的創(chuàng)新思維。”華中科技大學(xué)教授史玉升說。
史玉升認為，3D打印可以降低產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新的成本，縮短創(chuàng)新研發(fā)的周期。傳統(tǒng)制造業(yè)必需的模具、澆鑄等不再需要，3D打印可以直接做出樣件。
目前世界多個國家都對3D打印進行了密集的政策支持，近期出臺的《中國制造2025》規(guī)劃，也將3D打印列入未來重點突破的十大領(lǐng)域之一。
世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席執(zhí)行官羅軍認為，智能制造是《中國制造2025》的核心之一，而智能制造也是目前傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的方向。在中國智能制造規(guī)劃的10年路線圖中，3D打印將扮演重要的角色。
在與會專家看來，3D打印對傳統(tǒng)制造業(yè)的提升不光是對制造過程的提升，而且是從設(shè)計到制造到服務(wù)，全流程的提升。
與此同時，專家們也不諱言3D打印在發(fā)展過程中遇到的瓶頸障礙。應(yīng)用市場無法打開被視為3D打印多年緩行的重要原因。羅軍說，只有個性化、復(fù)雜化的定 制化制造才是3D打印的優(yōu)勢。“現(xiàn)在我們?nèi)狈Φ氖且粋€成熟的商業(yè)模式，將3D打印與時尚、藝術(shù)、創(chuàng)意、教育培訓(xùn)等行業(yè)融合起來。”
與此同時，中國工信部原部長李毅中指出，材料也是3D打印領(lǐng)域的一大難點，目前亟需針對不同領(lǐng)域的特殊要求研發(fā)一批新材料。
“這些新材料的研制主要不是靠3D打印行業(yè)自己來承擔，而是要依靠鋼鐵、有色、石化、建材等傳統(tǒng)行業(yè)。”李毅中說。這些行業(yè)可以瞄準和抓住產(chǎn)業(yè)升級、邁向中高端的機遇，發(fā)展新材料。
三大領(lǐng)域有市場
3D行業(yè)權(quán)威報告稱，過去三年3D打印市場的年平均增長率為27.4%，預(yù)計2019年3D打印市場規(guī)模將達到60億美元。其中，在醫(yī)療方面的應(yīng)用市場份額占到15.1%，預(yù)計2025年該市場可達到19億美元，折合人民幣超百億元。
3D打印市場需求主要分為工業(yè)打印機和桌面打印機，前者的需求對象主要在航空航天、汽車工業(yè)領(lǐng)域；后者在醫(yī)療領(lǐng)域和個人消費市場有較大吸引力。
世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席執(zhí)行官羅軍據(jù)記者介紹，航空航天行業(yè)將成為3D打印
技術(shù)的率先受益者，通過使用3D打印技術(shù)和快速成型技術(shù)，可以降低航天器的生產(chǎn)成本。3D打印通過大量使用基于金屬粉末和絲材的高能束流增材制造技術(shù)生產(chǎn)飛機零件，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體化，降低成本和周期，達到“快速反應(yīng)，無模敏捷制造”的目的。
其次是汽車工業(yè)。與航空航天行業(yè)一樣，3D打印在汽車行業(yè)的應(yīng)用可以降低生產(chǎn)成本，方便快捷地制造高精度零件，提升工作效率，降低新車型新零件的開發(fā) 時間。2010年，世界上第一輛由3D打印機打印而成的汽車Urbee問世。2013年，3D打印汽車Urbee2面世。后者是一款混合動力汽車，絕大多 數(shù)零部件來自于3D打印，具有優(yōu)異的性能，耐用、環(huán)保、時尚。
3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新應(yīng)用也層出不窮。不僅能夠打印醫(yī)療模型、醫(yī)療器械，還可以根據(jù)患者需要打印出相應(yīng)的器官，精準指導(dǎo)手術(shù)。中國工程院院士戴 尅戎告據(jù)記者，未來3D打印機或許可以定制出與人體原來器官一樣具有生物活性的人造器官，實現(xiàn)個性化治療方案，為器官功能衰竭的患者帶來福音。
目前，國內(nèi)3D打印牙齒、骨骼修復(fù)技術(shù)已經(jīng)成熟，并在各大骨科醫(yī)院、口腔醫(yī)
《上海機械網(wǎng)報道》：模具行業(yè)是一個跨度最大的行業(yè)，它與制造業(yè)的各個領(lǐng)域都發(fā)生關(guān)系。在現(xiàn)代社會，制造和模具是高度依存的，無數(shù)產(chǎn)品的部件都要通過模制（注射、吹塑和硅膠）或鑄模（熔模、翻砂和旋壓）來制造。無論什么應(yīng)用，制造模具都能在提高效率和利潤的同時保證質(zhì)量。
CNC加工是在制造模具時最常用的技術(shù)。雖然它能夠提供高度可靠的結(jié)果，但同時也非常昂貴和費時。所以很多模具制造企業(yè)也開始尋找更加有效的替代方式。而 通過增材層制造（ALM，即3D打印或增材制造 ）制作模具也就成了一個更加具有吸引力的方法，特別是因為模具一般都屬于小批量生產(chǎn)而且形狀都比較復(fù)雜，很適合3D打印來完成。
如今，3D打印和各種打印材料（塑料、橡膠、復(fù)合材料、金屬、蠟和砂）已經(jīng)給許多行業(yè)，如汽車，航空航天，以及醫(yī)療保健和醫(yī)療等，帶來了很大的便利，很多企業(yè)都在其供應(yīng)鏈里集成了3D打印，這其中也包括模具制造。
那么模具制造能夠從3D打印技術(shù)上得到什么好處嗎？
其實模具制造的以下幾個環(huán)節(jié)是能夠用到3D打印技術(shù)的：
•成型（吹塑、LSR、RTV、EPS、注塑、紙漿模具、可溶性模芯、玻璃鋼模具等等）
•鑄模（熔模、砂模、旋壓等...）
•成型（熱成型，金屬液壓成型等...）
•機械加工、裝配和檢驗（固定夾具、移動夾具、模塊化夾具等...）
•機器人末端執(zhí)行器（夾手）
用3D打印制造模具有許多優(yōu)點：
1）模具生產(chǎn)周期縮短
3D打印模具縮短了整個產(chǎn)品開發(fā)周期，并成為驅(qū)動創(chuàng)新的源頭。在以往，由于考慮到還需要投入大量資金制造新的模具，公司有時會選擇推遲或放棄產(chǎn)品的設(shè)計更 新。通過降低模具的生產(chǎn)準備時間，以及使現(xiàn)有的設(shè)計工具能夠快速更新，3D打印使企業(yè)能夠承受得起模具更加頻繁的更換和改善。它能夠使模具設(shè)計周期，跟得 上產(chǎn)品設(shè)計周期的步伐。
此外，有的公司自己采購了3D打印設(shè)備以制造模具，這樣就進一步加快了產(chǎn)品開發(fā)的速度，提高了靈活性/適應(yīng)性。在戰(zhàn)略上，它提升了供應(yīng)鏈御防延長期限和開發(fā)停滯風險的能力，比如從供應(yīng)商那里獲得不合適的模具。
2）制造成本降低
如果說當下金屬3D打印的成本要高于傳統(tǒng)的金屬制造工藝的成本，那么成本的削減在塑料制品領(lǐng)域更容易實現(xiàn)。
金屬3D打印的模具在一些小的、不連續(xù)的系列終端產(chǎn)品生產(chǎn)上具有經(jīng)濟優(yōu)勢（因為這些產(chǎn)品的固定費用很難攤銷），或者針對某些特定的幾何形狀（專門為3D打 印優(yōu)化的）更有經(jīng)濟優(yōu)勢。尤其是當使用的材料非常昂貴，而傳統(tǒng)的模具制造導(dǎo)致材料報廢率很高的情況下3D打印具有成本優(yōu)勢。
此外，3D打印在幾個小時內(nèi)制造出精確模具的能力也會對制造流程和利潤產(chǎn)生積極的影響。 尤其是當生產(chǎn)停機和/或模具庫存十分昂貴的時候。
最后，有時經(jīng)常會出現(xiàn)生產(chǎn)開始后還要修改模具的情況。3D打印的靈活性使工程師能夠同時嘗試無數(shù)次的迭代，并可以減少因模具設(shè)計修改引起的前期成本。
3）模具設(shè)計的改進為終端產(chǎn)品增加了更多的功能性。
通常，金屬3D打印的特殊冶金方式能夠改善金屬微觀結(jié)構(gòu)并能產(chǎn)生完全致密的打印部件，與那些鍛造或鑄造的材料（取決于熱處理和測試方向）相比其機械和物理 性能一樣或更好。增材制造為工程師帶來了無限的選擇以改進模具的設(shè)計。當目標部件由幾個子部件組成時，3D打印具有整合設(shè)計，并減少零部件數(shù)量的能力。這 樣就簡化了產(chǎn)品組裝過程，并減少了公差。
此外，它能夠整合復(fù)雜的產(chǎn)品功能，使高功能性的終端產(chǎn)品制造速度更快、產(chǎn)品德缺陷 更少。例如，注塑件的總體質(zhì)量要受到注入材料和流經(jīng)工裝夾具的冷卻流體之間熱傳遞狀況的影響。 如果用傳統(tǒng)技術(shù)來制造的話，引導(dǎo)冷卻材料的通道通常是直的，從而在模制部件中產(chǎn)生較慢的和不均勻的冷卻效果。
而3D打印可以實現(xiàn)任意形狀的冷卻通道，以確保實現(xiàn)隨形的冷卻，更加優(yōu)化且均勻，最終導(dǎo)致更高質(zhì)量的零件和較低的廢品率。此外，更快的除熱顯著減少了注塑的周期，因為一般來說冷卻時間最高可占整個注塑周期的70％。
4）優(yōu)化工具更符合人體工學(xué)和提升最低性能
3D打印降低了驗證新工具（它能夠解決在制造過程中未能滿足的需求）的門檻，從而能夠在制造中投入更多移動夾具和固定夾具。傳統(tǒng)上，由于重新設(shè)計和制造它 們需要相當?shù)馁M用和精力，所以工具的設(shè)計和相應(yīng)的裝置總是盡可能地使用更長的時間。隨著3D打印技術(shù)的應(yīng)用，企業(yè)可以隨時對任何工具進行翻新，而不僅限于 那些已經(jīng)報廢和不符合要求的工具。
由于需要很小的時間和初始成本，3D打印使得對工具進行優(yōu)化以獲得更好的邊際性能 變得更加經(jīng)濟。于是技術(shù)人員可以在設(shè)計的時候更多地考慮人體工學(xué)，以提高其操作舒適性、減少處理時間，以及更加方便易用易于儲存。雖然這樣做有可能只是減 少了幾秒鐘的裝配操作時間，但是架不住積少成多。此外優(yōu)化工具設(shè)計，也可以減少零件的廢品率。
5）定制模具幫助實現(xiàn)最終產(chǎn)品的定制化
更短的生產(chǎn)周期、制造更為復(fù)雜幾何形狀、以及降低最終制造成本的能力，使得企業(yè)能夠制造大量的個性化工具來支持定制部件的制造。3D打印模具非常利于定制 化生產(chǎn)，比如醫(yī)療設(shè)備和醫(yī)療行業(yè)。它能夠為外科醫(yī)生提供3D打印的個性化器械，如外科手術(shù)導(dǎo)板和工具，使他們能夠改善手術(shù)效果，減少手術(shù)時間。（北京三維 打印機報道）
