2013年07月22日 星期一 2013年6月(总第35期)
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3D打印风暴来袭

2013-07-29 10:39:00

  文/马东洋(变压器与高开事业部)

  万里之外的火星基地内,宇航员坐在餐桌前享用着地球上刚刚给他“烹饪”的美食佳肴。基地外,夕阳用最后一点力气努力的停在山头。要是在几年以前,我们一定给这场景贴上一个幻想的标签。现在,美国人相信,倚仗3D打印技术可以把那样的想象转变为现实:把宇航员食品的营养成分,都将以粉末形式存储在打印盒中,打印机可以联系地球上任意的一台电脑并把设计的个性化食谱打印出来。
  所谓3D打印技术,是以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成型,制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同,3D打印将三维实体变为若干个二维平面,通过对材料处理并逐层叠加进行生产,大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力,直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件,使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。这是一种没有污染,小量生产,个性设计的生产方式,因此,有人又称为“加法生产”。相对应的,我们所穿的衣服鞋子经过剪裁,然后才缝起来;大型装备制造中零部件制造过程中的浪费;各种器具先制作模具然后注入材料把模具壳丢掉和大量生产等为降低生产成本所导致的流程不断细化和延长所照成的浪费,统称“减法生产”,这是第二次工业革命带给我们的重污染、高能耗、高资本的生产方式。
  就目前的情况而言,“加法生产”的3D打印目前还没有实现成熟的产业化,仍停留在“高级玩具”阶段。但,据美国消费者电子协会最新发布的年度报告显示,随着汽车、航空航天、工业和医疗保健等领域市场需求的增加,3D打印服务的社会需求量将逐年增长,有望到2017年达到50亿美元。面对巨大的市场,全球各国在3D打印应用方面的有很高的投入热情。美国是全球3D打印技术和应用的领导者,欧洲在3D打印技术的研发及推广应用方面处于领先地位。除欧美外,澳大利亚在2013年制定了金属3D打印技术路线;南非正在扶持基于激光的大型3D打印机器的开发;日本着力推动3D打印技术的推广应用。
  英国《经济学人》认为,3D打印技术“将推动实现第三次工业革命”。以3D打印为标志的加法生产,可能在生产、经济、社会模式带来改变,甚至会颠覆现有的生产模式。在所有的生产模式中,也许,根据客户需求的个性化订单生产方式受到冲击最大。大量生产的流水线生产的丰田生产方式在消除浪费方面做到了极致,而根据客户需要的订单生产,一般是大型的装备制造,小批量的生产。由于是根据客户的订单需求来生产,客户需求的存在差异性,生产过程的流水化程度无法做到丰田生产那般极致,生产过程中的浪费较严重。3D打印机的出现,将会为订单生产开辟一个新的天地:所有的零部件都用3D打印出来,节约了大部分大型装备零部件要经过的铣切削等过程中的浪费,省下了装备、人工等费用,同时产品质量又得到了保证。据媒体报道,3D打印技术正被应用于中国的歼-15,歼-20,歼31及民用大飞机C919等项目上。3D打印技术的应用不仅生产成本降低了不少,性能更是获得巨大的提升。
  一种新技术的诞生与应用,总会诞生一批具备较强竞争力的公司,也会倒下一批老企业。这是优胜劣汰,由企业家,公司领导者对于新技术的应用嗅觉所决定的。中国的3D打印在中国仍处于初级阶段,一方面由于缺少大企业的带动作用,政府暂时缺少针对性的扶植措施,整体产业体量还较小;另一方面中国制造业还处于粗放形式,各个环节对3D打印技术带来的冲击认识还不足,接受度较低。但3D打印设计服务市场在快速增长,3D打印应用的风暴正向我们袭来。要么迎风破浪,要么折戟浪潮,做好准备了吗?

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