http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-10 03:21:14 來源:人民日報
2012年4月,英國《經濟學人》刊文認為,3D打印技術將與其他數字化生產模式一起,推動第三次工業革命的實現。
傳統製造技術是“減材製造技術”,3D打印則是“增材製造技術”,它具有製造成本低、生產周期短等明顯優勢,被譽為“第三次工業革命最具標誌性的生產工具”。
3D打印技術的發展前景如何?中國能否抓住這一技術變革帶來的機遇,在工業製造上趕超發達國家?記者對此進行了調查采訪。
3D打印最大優勢在於拓展設計人員的想象空間
隻需在電腦中繪製一個三維鼠標圖,按下“確定”鍵,一個實實在在的鼠標外殼就可“打印”出來
按照傳統的製造方法,製造一個普通的鼠標外殼,大約需要七八道工序:繪製草圖、製作泥模、雕刻鼠標原型、生產出模具、用壓力將熔融的塑料注進模具,再冷卻成型……
如果借助3D打印,你隻需要在電腦中繪製一個三維鼠標圖,按下“確定”鍵,稍等一會兒,一個實實在在的鼠標外殼就可“打印”出來。
從複雜的工業零件到日常生活中的鍋碗瓢盆,隻要有三維數據和相應的材料,無需借助模具或刀具,就可以被“打印”出來。
3D打印技術為何如此神奇?
據專家介紹,3D打印參照的是打印機技術原理,分層加工:將計算機設計出的物體分解成若幹層平麵數據,然後把金屬、陶瓷等粉末材料按平麵數據燒結,形成一個平麵形狀,再通過層層累積疊加,生成一個立體物體。
與傳統的去除材料加工技術不同,3D打印將多維製造變為簡單的由下至上的二維疊加,從而大大降低了設計與製造的複雜度。同時,3D打印還可以製造傳統方式無法加工的奇異結構,尤其適合動力裝備、航空航天、汽車等高端產品上關鍵零部件的製造。
華中科技大學快速製造中心是我國最早研發3D打印技術的單位之一,該中心主任史玉升認為,3D打印技術最大的優勢在於能拓展設計人員的想象空間:“隻要能在計算機上設計成三維圖形的東西,無論是造型各異的服裝、精美的工藝品,還是個性化的車子,如果材料問題解決了,都可以打印。”
史玉升甚至這樣暢想:將來的某一天,準備出國的人在出門前覺得所穿鞋子太大眾化了,可以自己設計並“打印”出一雙獨一無二的鞋子;然後開著早已“打印”好的個性化的轎車奔向機場;登上飛機得知,這是一架“打印”出來的飛機……
加工成本低、生產周期短、節省材料
大到飛行器、賽車,小到服裝、手機殼都可3D打印。美國小型家用3D打印機“每4公裏有一台”。中國正開發一款1萬元左右的3D打印機,將向學校推廣
與傳統的製造技術相比,3D打印具有加工成本低、生產周期短、節省材料等明顯優勢,從航空、動力裝備到醫療、體育、影視等諸多領域,均可大顯身手。
事實上,在美英等國,3D打印技術已有較為廣泛的應用。
大到飛行器、賽車,小到服裝、手機殼,製造廠家借著3D打印的東風,煥發出新的生命力。由於3Ddayinzhipinnengshixianchanpindeziranwufenglianjie,congerdadaochuantongzhizaofangfayuanbukejidejiegouwenguxinghelianjieqiangdu,yichengweiguowaiyanjiukongjianfeixingqideguanjianjishu。juxi,meiguoguojiahangkonghangtianjuzhengzaiyanjiuyixiangbeichengwei“未來3D打印宇宙飛船”的技術,希望通過3D打印,製造出“廉價的機器人(26.150,-0.82,-3.04%)宇宙飛船”。
在美國,價格低、操作簡便的小型家用3D打印機已到了“每4公裏範圍內有一台”的普及程度,其購買量不斷攀升。
在我國,華中科技大學、西安交通大學、清華大學等高校和科研機構也相繼研發出多種係列的3D打印機,部分技術已達到世界領先水平。
史玉升介紹,一些鑄造企業應用他們研發的選擇性激光燒結3D打印機,將複雜鑄件的交貨期由傳統的3個月縮短到10天左右;某發動機製造商采用他們的設備,把大型六缸柴油發動機缸蓋砂芯的研製周期,由過去的5個月縮短至1周。
目前,他們正在開發一款1萬塊錢左右的3D打印機,將來向學校推廣。“3D打印技術可以讓孩子們迅速將自己的創新設計變成實物,有助於提高中小學生的創新、設計和動手能力。”
“金屬3D打印技術開辟了骨科植入技術的新紀元,使多孔生物學固定表麵製造瓶頸迎刃而解。”上海交通大學[微博]李祥教授說,他們正致力於將此技術運用到臨床醫學治療中。北京航空製造所基於3D打印技術研發了國內第一台電子束熔絲沉積成型設備,大幅提升了材料的利用率,減少了銑切量,縮短了製造周期。
有專家認為,3D打印作為一項顛覆性的製造技術,誰能夠最大程度地研發、應用,就意味著掌握了製造業乃至工業發展的主動權。
中國被認為有望成為最大3D打印業國家
目前3D打印技術尚不具備取代傳統製造業的條件,在大批量製造等方麵,高效低成本的傳統減材製造法更勝一籌
《國際增材製造行業發展報告》顯示,3D打印技術2011年全球直接產值為17.14億美元,年增長達29.1%。隨著我國3D打印技術的不斷突破和全球市場份額的增加,美國得克薩斯州大學Davidl·bourell教授預言:中國有望成為最大的增材製造業國家。
不過,讓夢想照進現實的3D打印技術,目前還有一些短板。
“由於增材製造的材料研發難度大,導致3D打印製造成本較高;金屬材料成形的製造效率不高,每小時大約隻有100到3000克。”西安交通大學盧秉恒院士指出,目前增材製造技術在我國主要應用於產品研發,還麵臨製造精度不高等實際問題。
據了解,增材製造技術在我國重工業零部件製造方麵得到一定應用,但尚未進入大規模工業化,其工藝與裝備都有待進一步開發。
華中科技大學王運贛教授則認為:未來傳統的減材製造法依然是主流,增材製造法是補充手段。他希望大家能理性看待3D打印,與長期使用的減材製造法進行比較,以便更好地發揮增材製造法的優勢,克服增材製造的缺陷。
就目前的形勢來看,3D打印技術尚不具備取代傳統製造業的條件;在大批量製造等方麵,高效低成本的傳統減材製造法更勝一籌。
難以形成規模經濟,是3D打印的軟肋。如何邁過這道坎兒,是目前科技界和工業界的待解難題。