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中國3D打印技術主要應用領域
閱讀:708 發布時間:2022-11-293D打印是一種*的制造技術,其不受產品結構限制的特性決定了它在許多行業中都有足夠的用武之地。對于生產型行業來說,從最初的產品研發到最終產品的生產,都可以引用3D打印技術。目前3D打印技術在產品的研發階段應用更為廣泛,為新品的建模和一系列外觀論證提供了非常大的支持。另一方面,在一些行業,3D打印技術已經應用在最終產品的小規模生產中,這些產品普遍具有“少量多樣”的特點。從另一個角度理解,3D打印也只是一種*的制造技術,是一種工具。3D打印本身作為產品的價值并不高,需要在行業應用中實現價值。它和以往任何一種新技術的出現和應用一樣,在各行各業得到認可、被接受、被采納,并非一蹴而就,而是一個技術優勢和用戶需求逐漸契合的過程。
對于大多數有3D打印需求的企業來說,花費大量資金購買昂貴的設備尚且為時過早,他們的需求催生出一批3D打印服務提供商,專門為有需求的企業提供3D打印的服務。對于3D打印服務商來說,可以服務的對象遍布各行各業,并不需要專注于某一行業。一方面,任何行業,只要在產品設計研發過程中,有樣品制造或者模型制造的需求,就可以應用3D打印技術。另一方面,3D打印技術不受產品結構限制,同樣一臺設備,3D打印服務商制造汽車零件模型還是某設計師設計的樣品,并沒有顯著差別。總的來說,3D打印技術在以下行業應用泛:
創意設計
3D打印在創意設計行業作為一種實現設計師新想法的方式,在諸多領域例如建筑、服飾、珠寶等都有較為廣泛的使用空間。從應用職能上,主要包括新設計快速打樣和定制產品兩個方面。
目前的另一個現狀在于3D打印行業從業者大多具備機械、激光、材料、自動化等學科背景,對人文藝術的理解并不深刻。因此設計與技術之間不知道如何跨領域合作,所以目前3D打印設計企業的價值就在于銜接設備和設計。然而,目前的中國市場上,大多數設計師并不具備或沒有成熟的3D建模能力,或者說只有偏向平面化的思維。設計師的思維往往被傳統生產方式禁錮,很難創造出一些傳統工藝無法生產并讓3D打印技術體現優勢的立體復雜的結構。
另一方面,不論是消費者還是設計師,普遍對于3D打印技術本身的認知程度不高,很多人并不確切的了解增材制造技術的概念,以及3D打印的優勢和局限性所在。加之近年媒體大肆宣傳3D打印技術,造成在消費者心目中3D打印往往被過度“神化”。因此需要進一步深入用戶體驗,讓消費者對3D打印有一個理性的期望。
航空航天
3D打印技術由于不受產品結構限制,可以在保證產品性能不減的情況下,通過夾層結構、蜂窩結構來大幅降低航空航天所需零件的分量,為零件的輕量化做出巨大貢獻。研究結果顯示,飛機上使用的某些零件,應用3D打印技術可以實現減重70%以上。同時因為3D打印是一體成型技術,可以有效減少焊接點,產品的可靠性得到了保證。
目前非金屬3D打印零件,已經在航空航天科技中得到了廣泛應用,尼龍等材料做出的零件,可以進行一次幾十個的小批量生產,直接投入使用,成功實現“上天”。金屬3D打印尤其是鈦合金的材料,也已經逐步投入使用,但是在精度上,還有一定的進步空間。
現階段能夠用于航空航天零件生產的設備,主要是使用國外幾大3D打印設備的設備進行生產,國產設備在技術上還是有一定的差距,需要進一步研究國外的經驗,逐步在技術上細節上縮小差距。
工業(含汽車制造)
目前的3D打印技術,在工業制造過程中,基本上主要應用在新品研發初期,打樣制作樣品、模型。如汽車樣品零件,電子產品和家電外殼模型等。如果真正做成可以直接使用的部件,加上成本的考慮,目前3D打印技術,還不適合作為最終產品生產的方式。考慮到在中國市場中,手板廠制作模型、樣品的流程十分成熟,加之人工成本與國外相比十分低廉,這些因素對3D打印在工業制造中的推廣造成了一定的阻礙。
雖然引入3D打印設備的成本較高,但是3D打印技術可以大幅減少研發過程中建模制作成型的時間,并制作出傳統減材制造不能制作的零件結構。對于有經濟實力的生產企業而言,早一點用的產品占領市場,獲得市場認知,其潛在價值十分巨大。
醫療領域
3D打印技術在人體植入物和醫療輔助器械上都有很高的應用價值。3D打印植入物以骨科應用代表性,主要應用在、人工椎體、、膝關節等產品的生產制造上,處于臨床試驗階段,相較傳統材料,3D打印植入物發揮了更好的功能。人體具有特殊性,這些植入物植入人體會使用很長時間。任何材料都會有疲勞,因此理想的材料和產品是能夠讓人體接受,和人體結構相整合,這些要求是傳統加工方式生產所無法滿足的。以人工髖臼杯為例,3D打印可以一體成型生產,并在表面制作出可控的多孔結構,準確調整多孔結構的大小和分布,更好的匹配人體結構,滿足各類人群的需求,具有非常大的市場潛力。但是由于植入物屬于三類醫療器械,門檻很高,而目前國內缺乏對該類產品的審批和法規制度,導致3D打印植入物需要一個較長期的普及過程。
另一方面,3D打印制作的術前模型,為醫生術前規劃、醫患溝通提供了很大的便利。3D打印手術導板,可以根據患者的實際情況,有針對性的制作協助手術的導板,大幅提升手術的精準度。除此之外,義齒生產作為一種勞動密集型生產,其中3D打印技術應用前景良好,3D打印技術優勢可以有效降低勞動力成本。
教育領域
教育行業普及的3D打印設備主要以桌面級3D打印機為主,旨在提升年輕群體對3D打印技術的了解和認知,從小培養使用3D打印的思維來解決問題。政府大力支持3D打印技術在學校中的推廣,除設立相關部門,建立中國3D打印創新培育工程組委會,同時推廣“3D創新教育播種”計劃。該計劃旨在在未來的兩年內,向一萬所學校捐贈桌面級3D打印設備。除大學和高職中專等技術類院校,中學小學也開始嘗試運用3D打印機為學生開展課外興趣小組活動。
就目前的市場現狀來看,中國年輕群體相比于西方國家,動手能力相對較差,不習慣自己創造一些東西。改變年輕人的思維觀念,成為3D打印技術普及的重點。
在院校中普及3D打印設備的同時,應該同時注重保證設備的使用率,盡量避免“完成任務”式的購買設備,保證學生們可以實際操作使用設備,設備的教育價值。