杂谈3D打印技术
发布时间：2012-9-21 22:37
发布者：1770309616
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你可能认为3D打印仅存于科幻电影中，就算略有所闻，你也会反问“这东西很酷，但能干什么？”但在李国豪这类极客创业者眼中，该技术不仅酷，而且十分有利可图。李的设计工作室内一台3D打印机的喷嘴正不断地“吐丝”，而后被叠加于塑料板上。两小时不到，一个动漫人物即可成型，每个市价均超过一百元，月销量亦数以百计。 如今深圳、杭州等地，类似的创业者并不少，其创业的全部寄托均在于一台价值仅数千元的3D打印机。所制玩偶模型成本仅十多块钱，以往传统玩具工厂开发类似玩偶仅开模费即高达数千元。 难能可贵的是这项技术傻瓜都能操作—在电脑屏幕所示蓝图上修改打印的形状及颜色，然后按下打印按钮。其作业过程如下—每层打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴极其微小且不易扩散，然后均匀喷洒一层粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。在一层胶水一层粉末的如此交替下，实体模型将会被打印成型，打印完毕，只要扫除松散粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。加工过程仅需确定所需塑料、树脂、金属等物料，材料耗费仅相当于传统制造的十分之一，而误差可轻易控制到0.1毫米之内。它无需生产线，亦可制造那些常规方法无法生产的奇形怪状的零件。 好处还不仅限于此。以使用以色列3D打印系统提供商Objet 3D打印机的彪马公司为例，其运动鞋模型生产时间可减少四分之三，由4天压缩为1天。不仅可省去远程沟通的麻烦，亦可减少设计错误。而豪华汽车生产商捷豹、路虎则表示其所用环氧树脂基复合材料所制部件中已有超过三分之一由Objet公司的3D打印机生产。 
新的商业模式亦将应运而生。在美国，3D打印服务企业Shapeways已拥有15万个会员及超过6000个商家—用户可通过Shapeways平台上传打印自己的3D作品并出售。迄今为止，这家公司已为顾客打印过上百万件产品，其打印材质包括陶瓷，塑料和钢化玻璃等三十余种材料。 资本市场亦为3D打印业务投票。Shapeways已获数千万美元的风险投资。而在8月初，国内铝板带箔加工企业银邦股份（300337）宣布进军3D打印后，其股价飙升两成，投资机构迅速将其评级提高至增持。 乐观人士对以下结论深信不疑：3D打印将从源头颠覆制造业，机器将取代模具、部件、半成品到成品等每一个关键环节。这是对传统制造业的彻底颠覆—劳动力、设备投资、工人技能、生产线管理等将变得无关紧要。 3D打印衍生于1970年代末的计算机辅助设计。最早生产一个模型，工程师往往需要先用计算机模拟，辅以人工用钢铁、石膏、粘土、木头等材质制造模具。其耗时费力，仅一个最简单的塑料外壳就要花上数千美元和数月时间。 而早期3D打印的设备及耗材非常昂贵，1990年代，一台3D打印机高达数百万美元，且仅用于模具开发、原型设计等上游环节，而非大规模制造生产。2000年初这一价格已降至一至两万美元。两年前，开源3D打印机厂商Makerbot则将其成本拉低至2000美元以下，而在淘宝上你只需花费不到4000元就能购置一台类似的设备。 低价推动了3D打印机的迅速普及，这些廉价的3D打印机尚不能完全取代注塑成型等传统制造工艺，但打印一些产品原型、简单玩具已绰绰有余。但正如没有人能预言1450年古登堡铅活字印刷、1750年蒸汽机、1950年晶体管的出现所产生的影响一样，3D打印机的持久影响尚待评估。毫无疑问的是它将扩展工业想象力的极限。未来，3D打印机将与铣床、铸造、喷注塑等传统制造设备并肩作战，甚至取而代之。随着打印成品率的提高，未来用工需求亦将大幅减少。 这并非杞人忧天。3D打印公司Shapeways已能采用尼龙12直接打印制造无缝拼接泳衣。这仅是一个开始，未来任何种类的衣服都将通过数字技术制造，而无需人工或缝纫机械。 这会是中国制造的噩梦开始吗？“3D打印最大的优势是增加机器数目，就可以提高产能。而且机器是一次性投资，仅需考虑电费，人力加工却要不断投入。”资深机械工程师余涛满说。一条传统注塑生产线至少要5至6个工人操作，一名技术员却可以管理数十台全自动化的生产设备。更大的颠覆在于柔性供应链。在传统制造业模式中，客户提出生产需求时，须根据市场预期确定每批生产数量后开展批量生产，一旦工厂投入运作，即使供过于求或供不应求，生产线亦难以停下。而3D打印则可先打印实验性产品，依据市场反馈效果后再做决定。 未来3D打印将使一些传统制造中心的地位下降。例如深圳手机业的优势在于高效的供应链系统，上下游均能清晰掌握市场的走势，一旦产品滞销或者热销即可调整生产策略。但在3D制造时代，这些都不重要。3D打印可随时即开即停，工厂无论设在深圳还是美国，均可获得足够的产能与响应速度，人力成本、技工水平均可忽略不 计。 未来3D打印机将可按需打印任何产品。消费者亦无需购买传统工厂流水化的产品，而仅购买3D打印机及产品图纸打印即可，可以预料的是鞋帽、餐具、玩具等密集劳动型产品将首当其冲。 从金融危机美国看到了制造业的重要性，制定了一系列的措施标志了制造业回流的决心。但是这次回流并非简单的制造回归、提升经济这么简单，还担负着更为重要的使命。“随着生产的数字化和信息的网络化，以3D打印机和智能机器人为代表的"第三次工业革命"正对传统的产业产生颠覆性影响”。在刚刚闭幕的天津2012夏季达沃斯论坛上，北汽集团董事长徐和谊如是说，而第三次工业革命也许就是这个使命的具体实现。 其中提到的3D打印机是近来极其火热的关键字，根据维基百科的释义，3D打印机实际是一种能够将数字模型转换为3D物品的技术。通过对各种不同材料的融合堆叠，形成与数字模型完全一致的产品。3D打印机的出现是对生产方式的一个革新，使设计师与产品之间建立了直接联系。一方面保证了设计者的想法、创意能够原汁原味的体现出来，另一方面可以大大降低制作成本，而随着科技的不断进步，3D打印机用于大规模制造变为可能。 
在当前情况下，消费电子行业或许是目前3D打印机发展较好的避险工具，目前全球消费电子产量达到了23.96亿套(台)，同比2010年增长了13.80%。 3D打印技术在改变全球制造业 3D打印机诞生后，对工业社会的改变将会是巨大的。理论上“想象力有多大，3D打印的用途就有多广。 据资料显示，美国康乃尔大学一位教授带领他的学生，在实验室里用一台3D打印机，打印出一块有草莓酱的巧克力蛋糕；4个月后，英国南安普顿大学一位教授和他的团队，“打印”了一台最高飞行时速100英里的电控飞行器。2011年9月，世界首辆3D打印机制造的汽车现身加拿大温尼伯市…… 就目前而言，3D打印机主要被应用在医疗行业、科学研究、产品原型、文物保护、建筑设计、制造业、食品产业、汽车制造业、配件饰品等领域。 当3D打印机组合一个3D扫描仪时，知识产权问题将成为一句“空话”。因为3D扫描仪不仅可以复制外形，而且可以复制更为复杂的细节。 理论上，如果拥有一台3D打印机和3D扫描仪，你能得到的物体都能够通过这套组合进行还原，这种行为要比抄袭专利或版权严重得多。例如你想建造乐高玩具，你就需要设计积木块。乐高积木非常方便3D打印，但你是应该打印积木，还是直接购买呢？还有就是购买家具的时候，只要买一张椅子，就可以利用3D打印机无限复制了。 
3D打印技术冲击中国廉价劳动力 伴随全球经济衰退的步伐，7月中国的制造业连续第三个月放缓，其中电子信息制造业生产、出口、投资增速均明显回落。研究报告显示，今年1～5月，我国规模以上电子信息制造业同比增长11.2%，比2011年同期减少10.4个百分点。 “中国制造”的人口红利难以为继，大批制造业厂商正在逃离中国。一方面，东南亚国家因其相对低廉的人工成本，已经接替中国成为世界新工厂，对制造业起到了“分流”作用；另一方面，全球制造业也正在悄然“回流”，越来越多的“中国制造”正转身变为“美国制造”和“欧洲制造”。 有消息称，联想已有意将部分PC生产线转移至日本和德国；苹果公司CEO库克号召苹果的产品在美国制造；谷歌新发布的无线家庭媒体播放器NexusQ的背面印上了“美国制造”的字样。导致制造业回流的原因是，美国劳动力成本下降以及对进口中国产品的质量有所不满。但另一种声音认为，此举更多的是出于政治的需要。 劳动力成本正变得越来越不重要，更多的公司希望贴近市场，这样可以更快地对需求的改变作出反应。如今，很多产品变得越来越复杂，最好的解决方法便是让设计人员和制造人员在同一个地方工作。 中国制造业需要加速转型 3D打印将从源头颠覆制造业，机器将取代模具、部件、半成品到成品等每一个关键环节。这是对传统制造业的彻底颠覆—劳动力、设备投资、工人技能、生产线管理等将变得无关紧要。 低价推动了3D打印机的迅速普及，这些廉价的3D打印机尚不能完全取代注塑成型等传统制造工艺，但打印一些产品原型、简单玩具已绰绰有余。但正如没有人能预言1450年古登堡铅活字印刷、1750年蒸汽机、1950年晶体管的出现所产生的影响一样，3D打印机的持久影响尚待评估。毫无疑问的是它将扩展工业想象力的极限。未来，3D打印机将与铣床、铸造、喷注塑等传统制造设备并肩作战，甚至取而代之。随着打印成品率的提高，未来用工需求亦将大幅减少。 
这会是中国制造的噩梦开始吗？3D打印最大的优势是增加机器数目，就可以提高产能。而且机器是一次性投资，仅需考虑电费，人力加工却要不断投入。一条传统注塑生产线至少要5至6个工人操作，一名技术员却可以管理数十台全自动化的生产设备。更大的颠覆在于柔性供应链。在传统制造业模式中，客户提出生产需求时，须根据市场预期确定每批生产数量后开展批量生产，一旦工厂投入运作，即使供过于求或供不应求，生产线亦难以停下。而3D打印则可先打印实验性产品，依据市场反馈效果后再做决定。 未来3D打印将使一些传统制造中心的地位下降。例如深圳手机业的优势在于高效的供应链系统，上下游均能清晰掌握市场的走势，一旦产品滞销或者热销即可调整生产策略。但在3D制造时代，这些都不重要。3D打印可随时即开即停，工厂无论设在深圳还是美国，均可获得足够的产能与响应速度，人力成本、技工水平均可忽略不计。 环球企业家 |
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