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摘 要:被称为“带三次工业革命重要标志之一”的3D技术越来越多的走进了人们的生活当中。这项技术是一项具有工业革命意义的高新制造技术,代表了世界制业最新发展趋势。3D技术的应用对于加快制造业发展和推进信息化和工业化融合有着重要的意义,对于促进工业转型升级有着引领作用。本文在对3D技术和产业的发展进行了研究。
关键词:3D打印;新材料;数字化;发展趋势
在信息传播迅速的当今社会,经常会有代表新鲜事物的词语出现在公众视野。随着3D打印这个词的频频出现,越来越多的人们也开始了解3D打印。
3D打印是增材制造的俗称,其核心是数字化、智能化制造与材料科学的结合。与传统上对原材料进行切削的减材料制造法正相反,3D打印的过程好比用砖头砌墙,逐层增加材料,最终形成物件。早在1982年,美国一家紫外线设备生产企业,尝试把光学技术应用于快速成型领域。这种技术将一种液态光敏树脂倒入容器中,在容器里放置一个升降平台,容器上方的紫外激光器根据计算机指令照射液面,所到之处,材料会发生光聚合反应,迅速从液态转变为固态,当一层完成后,未被照射的地方仍保持液态,此时在液面以下0.05毫米的升降平台会下降一层,激光器开始照射第二层,这个过程不断重复,直到整个物件制造完毕。这项立体光刻技术就是最早的3D打印。
3D打印不需要模具,可以直接进行样品原型制造,因而大大缩短了从图纸到实物的时间。3D打印的“耗材”范围非常广泛,例如人造橡胶、塑料、金属,甚至生物材料,其应用范围已经渗入生物医疗、航空、汽车、工业设计等多个行业,且仍在不断拓宽。甚至就连美国海军都购买了90台机器用于航空领域的研发。很多国家的高新实验室里也正在实践一些更具雄心的想法:澳大利亚的研究人员加快了制造金属零件的速度,试制出打印汽车金属零部件的设备;意大利的—个研究团队正开发用于特种建筑的3D打印机,计划使用月球尘埃为材料,在月球上快速建造人类基地等。
随着3D打印技术的不断成熟,3D打印机已不再是设计师和科学家的专属机器,3D打印机在一些欧美发达国家的应用已经相当普遍。它已经从实验室和工厂逐渐走进学校和家庭。3D打印的衣服和鞋子已经多次出现在全球各大时装展,3D打印的饼干和蛋糕已经成为一些家庭餐桌上最受欢迎的小点心,3D打印的咖啡桌和个性家具颇受年轻人的喜爱,而在自行车和汽车等交通工具的设计中也越来越多地体现出3D打印元素。从小朋友的牙刷和定制玩具,到父母的立体婚纱照,再到爷爷奶奶的助听器和义齿,3D打印让家庭中的每个成员都感到惊喜并从中受益。3D打印技术逐渐从打印物体外形过渡到打印物体内部构成,最终发展到可以打印物体的高级功能和行为的阶段,因此我们相信:在不远的将来,每个人都可以在家中打印可通话的手机、爬来爬去的迷你机器人、以及其他新奇好玩的电子产品。
而对于我们,对基础加工制造业非常重要的国家,3D打印技术以及3D打印机的普及相对缓慢。2008年金融危机之后,那些缺乏基础加工工业的国家深刻认识到制造业对于国民经济的重要性,继而转向对基础制造业的重视和技术改革。虽然第三次工业革命还未真正到来,但3D打印、人工智能、新材料、新一代信息技术等一系列关键技术的成熟和产业化,都透露出对新一轮工业革命的呼之欲出。随着越来越多新技术的成熟,传统的制造手段和生产模式将被取代;人力成本低廉的优势必然丧失;传统制造业的国际分工格局,正逐渐被新技术带来的分散化生产以及消费者多元化的需求打破。如果未来在以新技术为代表的数字化制造业上失去话语权,中国制造业将遭遇残酷的打击。令人欣慰的是,在中国北京、西安、成都和武汉等城市,政府已经陆续开始着手对3D打印相关产业进行布局和规划,从设备研发、软件设计、材料制备和技术服务等众多环节全面鼓励发展3D打印产业。希望中国能够把握此次制造业转型改革机遇,成为世界3D打印产业强国。
参考文献:
[1] 王瑞玲.3D打印机设计的初步分析[J].电子制作,2013(19).
[2] 杜瑾,杨志萍.国外图书馆IC空间建设研究新进展[J].图书馆学研究,2013(02)
[3] 朱艳华,王少伟,肖薇.3D 打印机领域中国专利申请状况分析[J].中国发明与专利,2013(06).
[4] 卞正岗.机械制造自动化与仪器仪表制造自动化的发展——快速成型系统及3D打印机[J].中国仪器仪表,2013(08).
关键词:3D打印;新材料;数字化;发展趋势
在信息传播迅速的当今社会,经常会有代表新鲜事物的词语出现在公众视野。随着3D打印这个词的频频出现,越来越多的人们也开始了解3D打印。
3D打印是增材制造的俗称,其核心是数字化、智能化制造与材料科学的结合。与传统上对原材料进行切削的减材料制造法正相反,3D打印的过程好比用砖头砌墙,逐层增加材料,最终形成物件。早在1982年,美国一家紫外线设备生产企业,尝试把光学技术应用于快速成型领域。这种技术将一种液态光敏树脂倒入容器中,在容器里放置一个升降平台,容器上方的紫外激光器根据计算机指令照射液面,所到之处,材料会发生光聚合反应,迅速从液态转变为固态,当一层完成后,未被照射的地方仍保持液态,此时在液面以下0.05毫米的升降平台会下降一层,激光器开始照射第二层,这个过程不断重复,直到整个物件制造完毕。这项立体光刻技术就是最早的3D打印。
3D打印不需要模具,可以直接进行样品原型制造,因而大大缩短了从图纸到实物的时间。3D打印的“耗材”范围非常广泛,例如人造橡胶、塑料、金属,甚至生物材料,其应用范围已经渗入生物医疗、航空、汽车、工业设计等多个行业,且仍在不断拓宽。甚至就连美国海军都购买了90台机器用于航空领域的研发。很多国家的高新实验室里也正在实践一些更具雄心的想法:澳大利亚的研究人员加快了制造金属零件的速度,试制出打印汽车金属零部件的设备;意大利的—个研究团队正开发用于特种建筑的3D打印机,计划使用月球尘埃为材料,在月球上快速建造人类基地等。
随着3D打印技术的不断成熟,3D打印机已不再是设计师和科学家的专属机器,3D打印机在一些欧美发达国家的应用已经相当普遍。它已经从实验室和工厂逐渐走进学校和家庭。3D打印的衣服和鞋子已经多次出现在全球各大时装展,3D打印的饼干和蛋糕已经成为一些家庭餐桌上最受欢迎的小点心,3D打印的咖啡桌和个性家具颇受年轻人的喜爱,而在自行车和汽车等交通工具的设计中也越来越多地体现出3D打印元素。从小朋友的牙刷和定制玩具,到父母的立体婚纱照,再到爷爷奶奶的助听器和义齿,3D打印让家庭中的每个成员都感到惊喜并从中受益。3D打印技术逐渐从打印物体外形过渡到打印物体内部构成,最终发展到可以打印物体的高级功能和行为的阶段,因此我们相信:在不远的将来,每个人都可以在家中打印可通话的手机、爬来爬去的迷你机器人、以及其他新奇好玩的电子产品。
而对于我们,对基础加工制造业非常重要的国家,3D打印技术以及3D打印机的普及相对缓慢。2008年金融危机之后,那些缺乏基础加工工业的国家深刻认识到制造业对于国民经济的重要性,继而转向对基础制造业的重视和技术改革。虽然第三次工业革命还未真正到来,但3D打印、人工智能、新材料、新一代信息技术等一系列关键技术的成熟和产业化,都透露出对新一轮工业革命的呼之欲出。随着越来越多新技术的成熟,传统的制造手段和生产模式将被取代;人力成本低廉的优势必然丧失;传统制造业的国际分工格局,正逐渐被新技术带来的分散化生产以及消费者多元化的需求打破。如果未来在以新技术为代表的数字化制造业上失去话语权,中国制造业将遭遇残酷的打击。令人欣慰的是,在中国北京、西安、成都和武汉等城市,政府已经陆续开始着手对3D打印相关产业进行布局和规划,从设备研发、软件设计、材料制备和技术服务等众多环节全面鼓励发展3D打印产业。希望中国能够把握此次制造业转型改革机遇,成为世界3D打印产业强国。
参考文献:
[1] 王瑞玲.3D打印机设计的初步分析[J].电子制作,2013(19).
[2] 杜瑾,杨志萍.国外图书馆IC空间建设研究新进展[J].图书馆学研究,2013(02)
[3] 朱艳华,王少伟,肖薇.3D 打印机领域中国专利申请状况分析[J].中国发明与专利,2013(06).
[4] 卞正岗.机械制造自动化与仪器仪表制造自动化的发展——快速成型系统及3D打印机[J].中国仪器仪表,2013(08).