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我国3D打印四大应用领域发展现状分析

来源:本站 发布日期:2016/7/3 点击次数:5571
    如今,3D打印已经广泛渗透于各行各业。你不得不承认,在不久的将来你生活的方方面面或许都跟3D打印扯得上关系。例如,你需要定制新家具,3D打印将会是最好的选择;生病了需要吃药,你吃的药片或许就是3D打印出来的;孩子需要玩具,那就3D打印一个吧....因此,3D打印在各行各业的发展状况已经与我们未来的生活息息相关,也不得不成为人们必须关注的一个焦点。

    消费级陷瓶颈 或将进入衰退

    3D打印技术早在1986年便已经出现,直至近年来才尝试进入消费领域和家庭市场。然而,3D打印机的发展似乎并不顺利,诸如MakerBot等知名的3D打印机品牌,销售业绩一直没有明显的增长。那么,曾经被看好、有望成为新兴生产力的3D打印,究竟遇到了什么问题?

    价格仍然昂

    首先,3D打印与其他新兴行业一样,在消费化时遇到的第一个问题便是成本。即便目前3D打印机的价格相比几年前已经有了一定程度的下滑,但一款入门3D打印机至少也需要4、5000元。另外,价格决定硬件能力及打印质量,入门产品往往只能打印较小规格的产品,除了打印一些小物件和小玩具,实际上并没有起到“节省家庭支出成本”的作用。

    上手成本高、打印质量参差不

    消费级3D打印机的整体使用体验并不令人满意,是其没有在消费市场进一步扩张的另一个原因。首先,并非所有用户都会用CAD制图软件,而下载网站上的现有素材,并不总是可以满足需求。诸如XYZ等厂商推出了支持3D扫描的机型,但扫描效果较差。缺乏易用的软件,无法让一般用户真正实现DIY乐趣。另外,3D打印机的打印质量也不够好,通常成品具有大量毛边,需要用户进行后续修剪。同时,消费级3D打印机实际上并不能很好处理精密打印,甚至不如网上买来的精致。

    商业领域的应用还比较局

    一些初创设计公司、时尚机构开始尝试使用3D打印制作服饰、配件,其使用的商业3D打印机价格高昂,效果也要更好一些。不过,使用3D打印制成的奇装异服、鞋子,显然并不是大众级的产品。目前,3D打印的应用主要还是集中在医疗、工业、设计、时尚等行业,同时并不直接用于大规模成品制造,而是集中在早期研发、实验的阶段。

    

    3D打印并非完全失败了,但其消费化发展已经遭遇明显的瓶颈,普通消费者对这种昂贵、费时、不稳定的制作技术并不感冒,较低的热情也无法促使惠普等大厂更积极地推广。或许最终,3D打印将成为专业领域的小众技术,无法真正在消费市场普及。

    打印家具的未来在哪里

    3D打印是一场颠覆性的工业技术革命,如今这一技术也开始融入家具制造领域,无论是《中国制造2025》还是《工业4.0》,对3D打印都投入了无与伦比的关注。其个性化、复杂化、高难度的特点与传统制造业的规模化、批量化、精细化相结合,更像是一场正在改写未来的实验。3D打印是颠覆的魔杖。只要你想象力足够强大,从鞋子、衣服、食品、家具它都能给你打印出来,也许未来,我们还将住上3D打印的楼宇、驾驶3D打印的车辆……随着新材质不断涌现、价格走向平民化,它正在渗透我们生活的每个角落,改变你对规则、传统、时尚的常规认识。

    直接用3D打印出家

    说起3D打印技术,也许你并不陌生。最初,大多数人都认为只能打印一些无关紧要的“小东西”,没多大作为。然而,最近迪拜全球首座3D打印办公楼甫一亮相,却让人大跌眼镜。250平方米的整栋建筑使用特制水泥打印,构件、内部家具及所有细节全部由大型3D打印机建造,正如评论所说的,“这只是一个开始,世界将因此建筑而改变”。在家具领域,疯狂而表现欲极强的设计师们自然是不会放过用3D打印进行传统形态创新的大好机会。减料不偷工的“衍生椅子”,是德国设计师以最优的数字模型3D打印出来,保证坚固、稳定和舒适度的同时,减少了体量,外形独特。从椅子到灯具、花瓶、桌子等,3D打印产品种类繁多。在法国巴黎举行的“制汇节”上,初创公司Drawn展示出了其自主研发的家具3D打印机和一系列色彩独特的家具。如果说3D打印将是一场颠覆性的工业技术革命,那么至少在目前,它已经深刻影响着设计和制造,产品和市场。

    引发设计与材质革

    凭借几何形状上近乎无限的能力,3D打印家具产品频频出现。从台灯到躺椅到吧凳再到直背椅,Ventury用3D打印技术重塑了家具概念,像基于有机的蜂窝图案设计的“Gaudi”椅,青铜铸造的外观,几乎看不到3D打印的痕迹。如果没有看到实物,确实很难想象家具能被打印出来。在去年广州3D打印产业展上,“Pop Wood”是国内第一款3D打印机专业木质线材,其打印3D作品接近实木效果,散发出木头的味道,像木材一样:可钉、可钻、可刨、可雕、可粘、可上漆,不仅防火、防水、无毒、可弯曲、抗腐蚀、耐潮湿,还能根据不同的温度呈现不同深浅的木纹颜色。

    3D打印技术正改变整个家居设计和制造业,在顺德职业技术学院教授刘晓红看来,今天的设计师不能只是拿个画笔,也不只是手握鼠标,还应该是个热爱科技、关注技术发展的工程师,才能突破创新。

    3D打印店定制未来家

    科技改变生活,真的让任何天马行空的想法都有可能实现。也许冯小刚的《私人定制》可以替你圆了白日梦,而3D打印技术令私人订制不再是少数人的奢侈权利,而是大众都可以享受的平民待遇。只要设计出你想要的三维模型,3D打印就能给你一个专属于你的不同造型、材质、颜色的物件。正如摆上餐桌的3D打印餐具,原创设计元素融入其中尽显时尚,极具观赏性。在国外,一些公司已经开始尝试着经营小规模3D打印店内服务,他们可以让顾客拍摄自己的半身或者全身照,接下来打印出自己迷你版的雕塑。据说美国总统奥巴马也是3D打印的忠实粉丝,算是这个领域的潮人。事实上,3D扫描仪及软件的简化和实用性增加将使 3D 打印的价格降低,更加易于携带。如果你要用更新颖的方式来改造你的家,用3D打印家居用品吧。

    建筑行业发展现状大揭


    3D打印技术并不是什么新鲜事,事实上,3D打印技术运用于许多行业已有一段时间了。3D打印,可以理解为增材制造,即运用高分子材料、金属、复合材料等多种材料经过层层叠加构建成实物的一种技术。3D打印可以精准将材料放置于需要的地方,以减少材料浪费并以更快的速度生产低量结构。3D打印技术能否成为建筑工地上的重要一份子?建筑行业观察人士认为3D打印终将在建筑工程领域发挥重要作用。

    尽管当前来说,通过3D打印技术构建用于商业用途的一整个建筑物或其他结构体还不大现实,但是通过3D打印可以制作出一些小型的、有实际用途的物品,且可以立马为建筑工程专业人士所用,包括一些工具或零部件。但也有人对3D打印所生产的材料的质量及耐久性表示担忧。即便如此,施工人员和承建商也不应错过这一发展中的新科技。3D打印技术终将在日常工作中发挥重要作用,并为建造商尽量减少材料消耗、降低劳力成本提供了另外一条途径。

    观点1:3D打印技术将在建筑工程行业广泛应

    3D打印技术在欧洲建筑市场取得了很大进展。比如,荷兰一家名为MX3D的公司近期发明了一对3D打印机器人,计划在阿姆斯特丹一条运河上构建一座小型桥梁。该项目将由装有3D工具的工业多轴机器人来完成。此项目还使用了Autodesk公司特别为此发明的软件。另外,荷兰Heijmans公司也是该项目的合作伙伴。美国勒克斯研究公司(Lux Research)也表示3D打印技术应该在建筑工程领域发挥更重要的作用。据一份2015年研究报告显示,目前3D打印技术主要在制作定制化部件、增强设计灵活性、节时省钱方面发挥着一定作用。然而,将3D打印技术运用于建筑工程领域的关键部件制作比如架构、地基、地板、内外墙、暖通系统(制热、通风、空调)目前暂时还没有广泛应用。

    3D打印在其他行业也发挥着重要作用,而且许多专家认为3D打印在不久的将来将成为建筑工程行业的实用工具之一。建筑物已成为投资组合的一部分。现在建筑工程领域的许多3D打印应用如室内装饰和照明器件都已商业化。与此同时,还存在着开发合适材料、遵守建筑法规等诸多挑战,当然也有诸多机遇,如节约建筑时间、增加设计灵活性等。

    观点2:3D打印技术在建筑工程行业的应用为时尚

    但并非每个人认为3D打印技术都会在建筑工程领域很快实现。比如,IDTechEx公司董事Jon Harrop表示,3D打印以及机器人技术在建筑工程领域的应用比重相对其他领域仍然较少,而且发展较慢。他不认为很快会出现大的改变。许多这方面的公司发现要进入建筑市场确实很难。这是因为建筑业是一个传统劳动密集型行业,要实现彻底的改变诸如运用建筑机器人和3D打印技术需要看到真正的增值才可以。许多承建商并不能看到3D打印技术的潜能。目前,建筑工程领域的多数3D打印技术及机器人技术都在渐进式改进中,因其还处于不成熟阶段,也可能产生一些未知风险。

    当然,持有质疑观点的人也并未完全否定3D打印技术会在建筑工程领域取得快速发展的可能性。他们承认:长期来看,通过综合使用3D打印技术和机器人技术,建筑工程业将变得越来越自动化。3D打印技术具备节时省钱与提高效率的双重潜能。即使不能立马将这一技术运用于建筑工程领域,承建商也应对其发展保持密切关注。

    药物3D打印“长路漫漫


    市场上对3D打印技术在药片上的应用的认识基本局限在打印不同的药片形状。而我们知道仅仅是外观上的改变是远远不够对于药品制造市场发生影响的,更何况传统的生产技术也可以生产不同形状的药片,关键是这样的必要性有多大。3D打印技术对制药的影响主要体现在可以按照病情调节药片剂量,以及通过3D打印技术使药物拥有特殊的微观结构,改善药物的缓释行为,从而提高疗效并降低副作用。

    通常患者需要一天分几次来吃药片,这对经常会忘记吃药的人来说是非常不方便的,而对于正常上班的人来说为了在不同的时间吃药,还需要把药片从家到公司拿来拿去的也是件麻烦的事情。要是能一次性把一天的药物都吃掉,药物像智能机器人一样到点释放身体所需要的剂量那该多好?新加坡国立大学的科研人员解决了这个问题,来自化学工程与生物工程系的助理教授Soh Siow Ling和博士生Sun Yajuan研发的技术可以将患者一天所用的药物剂量通过3D打印技术制作成缓释药片,这个药片在人体内在不同的时段释放。

    药片先通过计算机软件进行建模,建模的过程是至关重要的,因为药物的形状和长度直接关系到药物缓释的设置。药片的关键部位是用来包裹药物的聚合物,聚合物是控制药物的释放率的关键部分。这就像编程一样,通过调整聚合物的形状来调整药物释放的时间间隔设置。打印机是普通的UP Plus 2,可以通过药剂师或医院的工作人员进行操作。新加坡国立大学的科研人员认为通过这样的普通3D打印机使得这样的药片打印相对便宜和灵活。医生可以对患者的病情在现场生产定制药片,或者制药公司可以在大批量生产采用此项技术。

    3D打印药片在医院有着明显的应用。医生可以在现场改变客户的药品处方,或者自定义剂量打印出药丸。来自Glasgow University的科学家Lee Cronin计划进一步深化这项技术:他设想的未来药店变成网上药店,通过网上药店开处方,客户可以购买的配好比例的药品原料,这些药品原料就像密封的墨盒一样被送到打印机处打印出来,当然,如果客户自己有打印机,也可以在家里打印药片。这或许会引发讨论,因为药物的批准程序,以及药物与生命的相关性。有时对于甚至危及生命的疾病,大多数人还是会选择以来信誉高的制药公司。即便未来自己打印药物成为趋势,客户还是需要通过药品公司来购买药物配方和原料。的确,对于动不动就引发的医患矛盾来说,3D打印药片还有很长的路要走,其中就包括如何在药片生产方面建立可追溯的医疗事实以及建立起一系列完整的流程与标准体系。
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