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奥巴马新政:3D打印不再外包 中国怎么办?2

奥巴马新政:3D打印不再外包 中国怎么办?2

已有初步基础

  2012年,美国政府正式宣布建立国家增材制造创新机构,推动3D打印技术向国家主流制造技术发展,也促使各国政府开始重视3D打印。

  虽然目前中国有关3D打印的战略规划尚未出台,但卢秉恒告诉记者,我国的3D打印技术其实自上世纪90年代就已经开始了,在还未引起国家重视的时候就已经有所发展。

  目前,我国的3D打印已经取得了一批技术研究和产业化成果,部分成果甚至世界领先。清华大学、西安交通大学、北京航空航天大学、西北工业大学等高校都投入了较大的研发力量。在技术方面,目前我国的金属结构件直接制造技术已经可以满足特种零部件的机械性要求,生物细胞打印技术也不断取得新的进展。

  此外,我国在3D打印设备的产业化方面也取得了一定的成果。目前国内已经诞生了一批生产3D打印设备的企业,这些企业对于3D打印的普及有着不可忽视的作用。比如,北京泰尔时代科技有限公司已经推出万元级3D打印机,2012年产品销量达3000台。

  虽然我国的3D打印在基础研究和产业化方面已经有了一定的进展,不过卢秉恒指出,我国3D打印产业的发展距离美国仍有较大差距。比如没有形成产业链、工业环境不配套等等。此外,在一些核心技术和关键器件上,如3D打印机中的激光器,也仍然对国外依赖较大。

  在应用方面,我国的3D打印也远未达到美国的丰富程度。据卢秉恒介绍,目前我国3D打印的大部分应用仍然集中在军工领域的开发与模具的制造上。而从设备数量上看,美国目前各种3D打印设备的数量占全世界40%,而中国只有8%左右。

  “设备的数量多,说明美国在产品开发方面做得好,产品的创新比较多,而我们则相对弱一些。”卢秉恒说。

  如何发展

  在美国政府正式宣布建立国家增材制造创新机构不久,中国亦成立了3D打印技术产业联盟。据该联盟副理事长罗军介绍,中国3D打印技术产业联盟目前正准备借鉴美国模式,计划联合企业、职业技术学院、科研单位与产业园区,先小范围推广3D打印技术,待产生效果后,再进一步打开市场。

  对于具体的发展方向,卢秉恒强调,对于军用和工业的高端领域,以及创意开发等大众消费领域,我们都应该大力去发展。

  卢秉恒指出,3D打印具有制造周期短,适合单件个性化需求等特点,在大型薄壁件、蜂窝状复杂结构部件、钛合金等难加工、易热成形零件方面具有较大优势。

  而对于3D打印在大众消费领域的应用,卢秉恒也表示十分看好。“目前在很多大众消费产品的开发中,3D打印已经取得了很大的进步。用这一技术制造一些工艺品和简单的生活用品,能很快形成一定规模的市场。”

  此外,卢秉恒还认为,3D打印适用于创意设计,未来会走入学校和家庭,帮助孩子培养三维思维能力和创造性。

  对于现在3D打印技术被热炒的现状,卢秉恒认为,我们国家对3D打印应该采取理性发展的态度。

 “我们应对3D打印有一个正确的定位和认识。3D打印技术在生产制造中所占的比例正在上升,但对传统制造业更多是补充而非颠覆。”卢秉恒说。

  不过,卢秉恒也充分肯定发展3D打印对于中国的意义。

  “中国是制造大国,制造能力过剩,但设计研发能力不足。而3D打印技术正是辅助和加速设计与研发的手段。我们应该高度重视这一技术,投入科研和其他力量,并大力推广,这样才能真正使我们国家变成制造强国。”

  中国激光3D打印方兴未艾 四大支撑加速产业化

  方兴未艾的3D打印技术,被视为传统产业实现升级的重要途径,在这一领域,中国已经取得了一批基础研究和产业化成果,部分甚至处于世界领先水平。

  增材制造技术,俗称3D打印,是利用计算机设计数据采用材料逐层堆积的方法制造实体零件的技术,其始于20世纪80年代的快速成形技术。目前,已经发展出激光烧结技术、熔融沉积成形技术、立体光刻技术、电子束熔炼技术、超声波固结技术、喷墨沉积技术等多种类型。而从严格意义上来说,喷墨沉积技术才是真正的3D打印。

  相对于传统的材料去除(切削加工)技术,增材制造采用的是材料累加的制造方法,不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序,而是利用三维设计数据在一台设备上可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件,解决了许多过去难以制造的复杂结构零件的成形问题。而且产品结构越复杂,制造效率越显著。

  增材制造改变了通过对原材料进行切削、组装生产的加工模式,实现了随时、随地、按不同需要进行生产,一定程度上将改变以福特制造装配生产线为代表的大规模批量生产方式,将深刻影响制造业的未来,因此国外学术界认为其是“第三次工业革命”的重要标志之一。

  需要注意的是,增材制造技术是制造技术原理的一次革命性突破,但它不可能取代切削、铸锻等传统制造技术,它是对传统制造技术的补充与完善。目前,这项技术的主要问题:一是制造精度尚不能达到传统超精度加工技术;二是生产效率还比较低,不适用于大批量生产;三是成本仍然较高,制造设备和材料成本远高于传统制造;四是在材料、工艺、设备的技术方面尚不成熟。

  产业升级新机遇

  当前,中国正处于从“中国制造”向“中国创造”迈进的重要时期,同传统制造技术相比,增材制造技术能够让设计师在很大程度上从制造工艺及装备的约束中解放出来,更多关注产品的创意创新、功能性能。

  增材制造技术还通过简化或省略传统制造中的工艺准备、试验等环节,使得产品设计、制造、检测高度一体化,能够显著缩短新产品研发周期和研发成本。因此,增材制造技术对于增强我国制造业自主创新能力具有重要意义。

  作为一项新兴技术,增材制造技术的发展能够催生和培育增材制造设备与相关服务新产业,包括零部件委托加工、专业设计分析、软件开发等业务。发展增材制造技术有助于带动金属和功能材料制备、设计/控制软件开发、激光器/喷嘴等核心元部件研发,打破国外垄断。发展增材制造技术能够进一步推进网络化协同制造、定制化制造、专业化制造和绿色制造,促进高端装备制造、生物制造等产业发展。因此,发展增材制造是培育新兴产业、优化产业结构、促进产业升级的重要途径。
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