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3D打印:智能制造的“神笔马良”

                                                                                   2012-10-2613:41                                    中国信息产业网官方微博

◎ 本报记者 洪黎明

    3D打印机制作的工艺品。

    “神笔马良”是一则童话故事。现实中没有马良的神笔,却有把想法转化为实物的先进技术。10月8日,国外媒体报道,世界上首辆3D打印赛车完成测试,最高时速达141公里。 智能制造已成为世界制造业发展的大趋势,而欧美等工业化发达国家和地区纷纷将发展智能制造作为重振制造业的重要手段,试图以此挑战中国制造业因土地、劳动力等要素成本不断上升而日益削弱的传统低成本优势地位。与协同制造、云制造等革命性理念同期登场的3D打印技术已经成为全球新一轮工业革命浪潮中最耀眼的明星。

神奇的3D打印技术

    今年3月,3D打印创业公司Shapeways的CEO彼得·维依玛邵森(Peter Weijmarshausen)用一把3D打印机打出的剪刀为一个新工厂剪彩。这家2007年在荷兰创办的公司,专门使用3D打印机制作产品。这项技术原本专门为新产品制作原型,设计师只要将设计图发过来,然后选好材料,Shapeways就可以在几周内做好原型产品,然后发货。有了Shapeways这样的服务,设计师不用把产品交给制造企业进行量产,而是可以定制少量的产品,甚至可以边生产边调整,随时融入用户的反馈。大约7000名设计师在Shapeways的网站上销售3D打印出来的创意产品。借助外包生产合作伙伴的帮助,该公司去年打印了75万件商品。维依玛邵森估计,今年的打印量在200万至300万件之间。

    3D打印促使制造业走向数字化,新的生产方式将人们从繁重的工厂化劳动中解放出来。神奇的3D打印改变了以重型设备和密集劳动力为基础的传统工业。未来,人们可以在自己的家里或企业中更廉价、快捷地同时生产一批或单独一件产品,而生产出来的产品可以与世界上最先进的工厂的产品相媲美。 

    利用3D打印技术,产品都可以通过“添加式生产”方式“打印”出来。这种生产方式不同于传统的“减成法”,而传统的“减成法”是对原材料进行剪裁、拼接然后连接而成的。消费者将会通过网络下载3D日用品的设计文件,并在家或单位将其打印出来。这一新的生产方式所需要的原材料只有传统生产方式的十分之一,能源消耗也远低于传统的工厂式生产,大大降低了成本。10月6日,由美国麻省理工学院校友创办的Farmlabs公司成功以低成本打造了一款利用立体平版印刷技术的3D打印机,之前售价14492美元的同系列3D打印机现在价格也已降到2205美元。 

    3D打印技术开创了一个全新的偏平式、合作性的全球手工业市场,而不是传统意义上的层级式、自上而下的企业结构。一个由数百万人组成的分散式网络代替了从批发到零售商在内的所有中间人,并且消除了传统供应链中每一个阶段性的交易成本。这种“添加式生产”能够大幅降低耐用品的生产成本,从而使数以万计的小型生产商对传统上处于中心位置的大型生产者提出挑战。 

从梦想走进现实

    现在,我们不用怀疑3D打印技术是否被神话,无论国内还是国外,从事3D打印技术研发的科研单位和企业已经成功地将这一重要发明运用到生产实践中,并改变了我们的生产方式。Shapeways已拥有15万个会员及超过6000个用户,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30余种材料。 以色列3D打印系统提供商Objet服务的彪马公司,其运动鞋模型生产时间可缩短四分之三。而捷豹、路虎等汽车生产商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通过3D打印机生产。 

    不仅国外3D打印技术一片火热,国内也早已起航。据有关媒体报道,华中科技大学快速制造中心在“大工作面粉床预热温度场均匀控制装置及方法”和“高强度大型激光烧结制件的粉末材料制备及成形工艺”等影响大型复杂制件整体成形的关键技术方面取得了重大突破,成功研制工业级的1.2米×1.2米快速制造装备,这是世界上最大成形空间的此类装备,超过德国EOS公司最大成形空间0.73米×0.38米和美国3D系统公司0.55米×0.55米的同类产品,使我国在快速制造领域达到世界领先水平。北京航空航天大学同我国主要飞机设计研究所等单位紧密合作,在国际上首次全面突破了钛合金、超高强度钢等难加工大型复杂整体关键构件激光成形工艺、成套装备和应用关键技术。

    3D打印技术已经成功地将传统复杂的生产工艺简单化,将材料领域的疑难问题程序化,并开始渗透到我们生产、生活的方方面面。

引领智能制造“洗牌”

    专家指出,过去工业化最大的成就就是通过机械化实现了规模化大生产。而我们今天的3D打印技术则可能将规模化大生产演变为若干个体,打破集约化生产的传统模式。只要一台3D打印机,我们就可以在家里生产任何我们需要的东西,而且可以不断变化款式。那么,未来某些领域我们的服务对象可能就变成自己,自己既是生产商,也是顾客。不过,按照社会分工将愈来愈细分的趋势,每个人还是会回到各自的工作体系中干自己的事情。绝大多数产品还是由专业的厂家来完成,不过新的生产方式已经发生了重大改变,传统的生产制造业将面临一次长时间的“洗牌”。 

    有预测指出,未来我们的模具制造行业、机床行业、玩具行业、轻工产品行业或许都可能被淘汰出局,而取代他们的就是3D打印机。当然,这需要一个过程,主要是人们适应和接受新事物的过程与产业自身完善成长的过程。不过10年、20年是分水岭,一般新技术会变得非常成熟起来,并被广泛应用。 

    亚洲制造业协会首席执行官、中国3D打印技术产业联盟副理事长兼秘书长罗军认为,由于我国没有完成工业化,传统的粗放式的工业发展模式已经严重阻碍了生产力的发展,产业升级和结构调整成为一项长期的艰巨任务。而3D打印技术的产业化无疑为我国新型工业化建设和促进传统产业的升级将发挥十分重要的引领作用。 正如1750年出现的蒸汽机、1450年出现的印刷术以及1950年出现的晶体管给世界带来重大的影响一样,3D打印将掀起一场改变消费与制造的变革。英国《经济学人》杂志则认为它将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”。3D打印、互联网以及新能源技术等技术正在大幅度提升人们的生产效率,成为第三次工业革命中掀起智能制造浪潮的“三驾马车”。

(来源:人民邮电报    作者:)

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