甘肃高铁学校：3D打印未来发展的趋势

发布时间:2018-11-13 01:15:44

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甘肃高铁学校：3D打印未来发展的趋势

作为工业4.0时代最具发展前景的制造技术之一，3D打印技术已经进入医疗、建筑、航天、教育、机械工业等产业领域，而它对于生产方式的变革，很有可能进一步颠覆今天的商业模式。

无论你身处哪个行业，作为企业的领导者和管理者，必须时刻关注3D打印技术的现状和趋势。下面，甘肃高铁学校为我们揭晓了3D打印产业未来发展的十大方向。

20世纪80年代后期，3D打印机的横空出世，开启了增材制造新时代。

近年来，借着新一轮科技革命和产业变革的东风，3D打印步入快速发展期。世界各国纷纷将其作为未来产业发展新的增长点加以培育，如2012年美国将“增材制造技术中心”确定为首个制造业创新中心(后更名为“美国制造”)，欧盟、日本、韩国、新加坡、俄罗斯、南非、印度等国也通过各种措施推进3D打印产业发展。我国的3D打印技术与世界先进水平基本同步，但产业化仍处于起步阶段。

未来，3D打印将朝着速度更快、精度更高、性能更优、质量更可靠的方向发展，成为一股强大的科技力量。

趋势一：桌面级市场已陷入“红海”，掘金工业级正当时

近几年，桌面3D打印机“叫好又叫座”，销量呈现大幅增长，而工业级3D打印机则略显惨淡。

但经过多年的发展，桌面级市场竞争已近“白热化”，加之利润小、精度低、实用性不佳，天花板效应明显。而工业级市场契合了智能制造的理念，可广泛运用于汽车、航空航天、机械工业、医疗等市场需求大、发展潜力大的领域，随着技术的逐渐成熟和成本的不断降低，将会爆发出难以想象的巨大能量。

趋势二：金属3D打印领域快速发展，应用端空间渐打开

金属3D打印被称为“3D打印王冠上的明珠”，是门槛最高、前景最好、最前沿的技术之一。同样来自CONTEXT发布的数据，2015年全球金属3D打印机销量增长了35%，2016年上半年同比增长17%，可以说是工业级3D打印领域逆势上涨的一朵“奇葩”。

在汽车制造、航空航天等高精尖领域，有些零部件形状复杂、价格昂贵，传统铸造锻造工艺生产不出来或损耗较大，而金属3D打印则能快速制造出满足要求、重量较轻的产品。

趋势三：3D打印产业化还需时日，“增”“减”制造长期共存

3D打印采用增材制造技术，是对以“减材制造”、“等材制造”为基础的传统制造业的创新与挑战，但并不是非此即彼的关系，而是并存互补的关系。

从历史看，传统制造业经过了几千年的积累和发展，技术、工艺、材料等已经非常成熟，而3D打印则是一个新生事物，只有30多年的发展历程，在速度、精度、强度等方面还有诸多限制。从现状看，当前3D打印市场份额十分有限，专业咨询机构Wohlers Associates发布的数据显示，2015年全球3D打印市场规模为51.65亿美元，至2020年将达到212亿美元，而这与数十万亿美元的制造业市场相比，还微乎其微。

相比传统制造，3D打印研发周期更短、用料更省，在小批量、个性化定制等方面优势明显，但在大规模生产方面存在着许多不足之处。增材制造虽然不能完全替代减材制造、等材制造，但作为传统制造技术的有益补充，3D打印将极大地推动制造业的转型升级。

趋势四：产品生产方式加速变革，“整”“分”制造携手共进

3D打印是工业4.0时代最具发展前景的先进制造技术之一，它从两个方面改变了产品的生产方式。

一方面，传统制造业以“全球采购、分工协作”为主要特征，产品的不同部件往往在不同的地方进行生产，再运到同一地方进行组装。而3D打印则是“整体制造、一次成型”，省去了物流环节，节约了时间和成本。

另一方面，传统制造业以生产线为核心、以工厂为主要载体，生产设备高度集中。而3D打印则体现了以大数据、云计算、物联网、移动互联网为代表的新一代信息技术与制造业的融合，生产设备分散在各地，实现了分布式制造，从而省去了仓储环节。“整体制造”和“分布式制造”在字义上看似矛盾，在3D打印技术上则实现了统一，前者强调生产过程，后者强调生产行为，共同推动着产品生产方式的变革。

趋势五：成型尺寸向两边延伸，大小产品颠覆想象

随着3D打印应用领域的扩展，产品成型尺寸正走向两个极端。

一方面往“大”处跨，从小饰品、鞋子、家具到建筑，尺寸不断被刷新，特别是汽车制造、航空航天等领域对大尺寸精密构件的需求较大，如2016年珠海航展上西安铂力特公司展示的一款3D打印航空发动机中空叶片，总高度达933mm。

另一方面向“小”处走，可达到微米纳米水平，在强度硬度不变的情况下，大大减轻产品的体积和重量，如哈佛大学和伊利诺伊大学的研究员3D打印出比沙粒还小的纳米级锂电池，其能够提供的能量却不少于一块普通的手机电池。

未来，3D打印的成型尺寸将不断延伸，从大的不可思议到小的瞠目结舌，“只有想不到的，没有做不到的”。

趋势六：材料瓶颈待攻克，“质”“量”趋升“价”趋降

“巧妇难为无米之炊”。3D打印材料是3D打印技术发展不可或缺的物质基础，也是当前制约3D打印产业化的关键因素。近年来，随着3D打印需求的增加，3D打印材料种类得到了迅速拓展，主要包括高分子材料、金属材料、无机非金属材料等三大类。但与传统材料相比，3D打印材料种类依然偏少。以金属3D打印为例，可用材料仅有不锈钢、钛合金、铝合金等为数不多的几种。

另外，3D打印对材料的形态也有着严格的要求，一般为粉末状、丝状、液体状等，相比普通材料价格比较昂贵，根本无法满足个人与工业化生产的需要。足够多“买得起”的材料才能为技术的发展提供足够多的选择空间、为应用的扩展提供足够多的想象空间。

未来，3D打印材料将成为研究开发的焦点、资本涌入的风口，材料种类、形态将得到进一步拓展，价格下降可期，精度、强度、稳定性、安全性也更加有保障。

趋势七：手术可排练、治疗更精准

3D打印的“个性化定制”与医疗行业的“对症下药”有着天然的契合性，二者的结合主要体现在四个方面。

一是术前演练，利用3D打印技术还原出病患部位模型，让医生更直观地了解病理结构，增加了手术的成功率。

二是医疗器械，包括助听器、护具、假肢等外部设备以及关节、软骨、支架等内植物。

三是“量身”制药，根据患者的生理特点、具体需要调配药物，提高了药物的有效性。

四是生物打印，用人造血管、心脏、神经、皮肤等来修复、替代。

甘肃北方技工学校（华山教育集团·轨道交通运输学校）为国家级重点技工学校，学校开设有铁道运营专业、国际邮轮专业、汽车工程专业、机电一体化专业、计算机应用专业、3D打印专业、学前教育专业、烹饪与酒店管理等专业。