3D打印，也稱增材制造，能有效降低產(chǎn)品開發(fā)成本，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，有助于改變我國(guó)制造業(yè)長(zhǎng)期處于價(jià)值鏈低端的不利局面當(dāng)前增材制造企業(yè)總體上依然“小、散、弱”，還處于“單打獨(dú)斗”的發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)整合度較低，技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用還處于無序狀態(tài)。
近日，國(guó)務(wù)院總理主持專題講座，討論加快發(fā)展先進(jìn)制造和3D打印等問題。會(huì)議提出，要促進(jìn)中國(guó)制造上水平，既要在改造傳統(tǒng)制造上“補(bǔ)課”，也要瞄準(zhǔn)世界產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展前沿。
“3D打印體現(xiàn)了信息技術(shù)與先進(jìn)材料技術(shù)、數(shù)字制造技術(shù)的密切結(jié)合，是我國(guó)制造業(yè)升級(jí)發(fā)展的重要方向。”工信部賽迪研究院裝備工業(yè)研究所所 長(zhǎng)、《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃(2014-2016年)》主要起草人左世全接受記者采訪時(shí)表示，3D打印能有效降低產(chǎn)品開發(fā)成本，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周 期，有助于改變我國(guó)制造業(yè)長(zhǎng)期處于價(jià)值鏈低端的不利局面。
增材制造前景廣
3D打印，也稱增材制造，它實(shí)現(xiàn)了制造從等材、減材到增材的重大轉(zhuǎn)變。左世全解釋說，減材加工工藝主要指切、銑、磨等，等材加工工藝則以鑄、鍛、焊等為代表，而3D打印則是增材制造技術(shù)，可以一次制造任意復(fù)雜的零部件。
由于改變了切削、組裝等加工模式，減少了加工工序，3D打印能大大縮短新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)成本與周期。以發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋為例，傳統(tǒng)砂型鑄造、工裝模具設(shè)計(jì)制造周期需要5個(gè)月，而利用3D打印技術(shù)，則能在1個(gè)星期整體成型出四氣門六缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋砂型。
目前，3D打印已在航空航天、汽車、生物醫(yī)療、模具制造、文化創(chuàng)意等領(lǐng)域得到初步應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)規(guī)模增速很快。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模2013年為20億元左右，2014年達(dá)37億元左右。未來5年，我國(guó)3D打印市場(chǎng)規(guī)模還將實(shí)現(xiàn)30%以上的快速增長(zhǎng)。
在國(guó)務(wù)院專題講座上，中國(guó)工程院院士、西安交通大學(xué)教授盧秉恒指出，以3D打印為代表的增材制造的前景是“創(chuàng)材”，即按照材料基因組，研制 出超高強(qiáng)度、超高耐溫、超高韌性、超高抗蝕的新材料。目前3D打印已制造出了耐溫3315攝氏度的合金，用于“龍飛船2號(hào)”，大大增強(qiáng)了飛船推力。
個(gè)性定制成本低
南京市兒童醫(yī)院日前在國(guó)內(nèi)首次嘗試采用3D打印技術(shù)，打印出患者的心臟模型，反復(fù)模擬手術(shù)練手，從而成功為一名3個(gè)多月大的嬰兒進(jìn)行了復(fù)雜 的先天性心臟病手術(shù)。從心臟到肢體，從飛機(jī)到汽車引擎零部件……基于3D打印低成本定制化的優(yōu)勢(shì)，生物醫(yī)學(xué)、航空工業(yè)和個(gè)人消費(fèi)都是其最具潛力的應(yīng)用領(lǐng) 域。
左世全表示，3D打印不需要模具就能進(jìn)行零部件制造，產(chǎn)品的單價(jià)幾乎和批量無關(guān)，因此在新產(chǎn)品開發(fā)和小批量生產(chǎn)中極具優(yōu)勢(shì)，企業(yè)可以進(jìn)行多品種個(gè)性化制造，甚至可以提供定制。
“3D打印技術(shù)契合了工業(yè)4.0制造智能化、資源效率化和產(chǎn)品人性化的理念，因此成為國(guó)外發(fā)展的重點(diǎn)。這場(chǎng)制造技術(shù)的革命，對(duì)中國(guó)制造業(yè)升 級(jí)也至關(guān)重要。”賽迪顧問原材料產(chǎn)業(yè)研究中心分析師雷洋認(rèn)為，我國(guó)3D打印將率先在航空工業(yè)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，隨著打印設(shè)備和打印材料技術(shù)的進(jìn) 一步突破、成本的進(jìn)一步下降，3D打印在個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域也將得到進(jìn)一步發(fā)展。他預(yù)計(jì)，“十三五”期間，3D打印將深刻影響制造企業(yè)的生產(chǎn)方式，引領(lǐng)制造業(yè)從 標(biāo)準(zhǔn)化和精益化生產(chǎn)步入定制化生產(chǎn)。
全民創(chuàng)新新通途
“3D打印展現(xiàn)了全民創(chuàng)新的通途。”盧秉恒在國(guó)務(wù)院專題講座上說。比如2014年，美國(guó)GE公司挑戰(zhàn)3D打印，將飛機(jī)的一個(gè)零部件公開讓創(chuàng) 客設(shè)計(jì)。收集的700多個(gè)方案中，第一名只用了六分之一原始結(jié)構(gòu)的重量就完成了全部測(cè)試。設(shè)計(jì)者是一個(gè)19歲的年輕人，方案卻超過了GE公司的資深專家。
不僅如此，左世全還指出，3D打印和產(chǎn)品的復(fù)雜度關(guān)聯(lián)度較低，很多傳統(tǒng)方法無法制造的產(chǎn)品都可以輕易生產(chǎn)出來，這有利于增加產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度，提升設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，拓展創(chuàng)新創(chuàng)意空間。
目前，我國(guó)3D打印已經(jīng)具備了一定的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，部分技術(shù)領(lǐng)域已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。但雷洋指出，3D打印要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，還需要突 破技術(shù)成本、打印材料、產(chǎn)品質(zhì)量、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)等瓶頸。2014年，我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模僅為全球的6%左右。增材制造企業(yè)總體上依然“小、散、弱”，還處于 “單打獨(dú)斗”的發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)整合度較低，技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用還處于無序狀態(tài)。
左世全建議，要針對(duì)航空航天、汽車、文化創(chuàng)意、生物醫(yī)療等領(lǐng)域的重大需求，突破一批增材制造專用材料;加快提升一批有重大應(yīng)用需求、廣泛應(yīng)用前景的增材制造工藝技術(shù)水平，開發(fā)相應(yīng)的數(shù)字模型、專用工藝軟件及控制軟件。
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