3D金屬打印機發(fā)展前景(科技大觀)
為解決疫情防控中應急物資短缺的難題,美國、意大利等國紛紛利用3D打印機生產呼吸機配件、個人防護面罩,甚至還創(chuàng)建了在線論壇,用于政府、醫(yī)院、非政府組織發(fā)布需求,以及業(yè)內人士分享經驗等。3D打印在全球疫情防控中發(fā)揮的作用,反映出這項技術普及度的提高和應用領域的擴展。
3D打印,也稱增材制造,是以數(shù)字模型為基礎,將材料逐層堆積制造出實物的新興制造技術。近年來,世界主要國家紛紛加大力度支持3D打印技術,全球3D打印產業(yè)高速發(fā)展。小到兒童玩具、工藝品,大到飛機、火箭中使用的高度復雜零部件,3D打印機已廣泛應用于諸多領域。2019年,全球3D打印產業(yè)規(guī)模達120億美元左右,同比增長近30%。
3D打印產業(yè)的快速發(fā)展是多方面因素共同推動的結果。一是研發(fā)投入的增長使得技術不斷完善,3D打印機功能更強、成本更低、速度更快。2012年起3D打印領域專利申請量快速增長,年增長率超過40%。二是打印材料種類不斷豐富,推動3D打印機應用范圍擴大。3D打印材料主要包括金屬材料、高分子材料和陶瓷材料,其中塑料仍是使用最多的材料,但3D金屬打印機金屬材料增長很快,2018年使用率提高到了36%左右。3D金屬打印機金屬材料的廣泛使用帶動了工業(yè)級3D打印機銷售的增長,推動3D打印由消費級市場向高端制造市場拓展。三是汽車、電子、航天、醫(yī)療、制鞋等行業(yè)為了加快產品開發(fā)、改進產品性能、提高用戶需求響應速度,積極探索3D打印技術在工業(yè)生產中的應用。四是中小學和教育培訓機構設立3D打印相關課程,推動桌面3D打印機在學校、家庭和中小企業(yè)中普及。
3D打印無需開模、一體成型、生產周期短,特別適用于生產及快速交付結構復雜產品、小批量產品,因此被廣泛用于原型制作、定制生產以及復雜零部件制造等領域。不過,3D打印也存在明顯短板:3D打印機售價高、產品制作時間長,不具備規(guī)模經濟性,大批量產品的生產成本明顯高于傳統(tǒng)加工方式;打印材料價格較高,種類非常有限,材料強度、加工精度等方面與傳統(tǒng)精密加工方式仍存差距。不過,近些年歐飾3D打印機經過專業(yè)團隊不斷優(yōu)化完善,不僅材料打印越來越多樣化,打印速度也有了很大的提升,加工精度更精細。總體來看,3D打印與傳統(tǒng)制造工藝各有千秋,二者不是替代關系,未來應在各自擅長的領域發(fā)揮作用。
3D打印被視為引領新一輪科技革命和產業(yè)變革的核心技術之一,發(fā)展前景廣闊。隨著經濟發(fā)展和生活水平提高,消費者更加追求個性化的需求,3D打印將與機器人、人工智能等技術一起,提高制造業(yè)生產線的柔性化程度,以更低成本生產定制產品,推動制造業(yè)生產方式由大規(guī)模生產向個性化定制轉變。同時,憑借節(jié)約倉儲和物流成本、快速響應本地市場的優(yōu)勢,3D打印將推動制造業(yè)向本地制造模式發(fā)展。此外,3D打印教育深入推廣將會推動創(chuàng)客運動的興起,家庭打印機、小型3D打印店更加普及,人們將能夠制造自己設計的產品。未來,隨著3D打印機、材料和后處理技術的發(fā)展,3D打印的應用領域將不斷擴大。
(作者為中國社會科學院工業(yè)經濟研究所研究員)