作为一项足以改变世界的新兴技术,3D打印凭借独有优势开始在文化创意、生物医疗以及工业制造等领域扮演重要角色。它与传统产业如何融合?是否能颠覆传统制造业?在近日青岛举行的“2014世界3D打印技术产业大会暨博览会”上,记者就此进行了采访。
传统产业走向数字化时代
无论是优雅性感的内衣展示、庄重典雅的套装演绎,亦或是光鲜靓丽的头饰,都是由一台台大型洗衣机大小的3D打印机打印而成。6月20日,一场别具一格的3D打印面具秀在青岛上演。
这台由岛城一家企业在全球首创的打印机,由服装打印、模特模具打印、鞋帽打印和配饰打印四种用途,打印时,首先由服装设计师提供衣服样板,软件工程师据此3D建模并输入软件,3D打印机替代各种工艺需求所涉及到的模板制作,在几个小时的时间内完成人体精确扫描、1:1制造人体模型的过程,一件衣服便可以顺利打印。
3D服装打印机生产厂家的工作人员介绍,过去30年,服装作为传统制造行业的代表,沿用的传统模式——密集型劳动力、高强度作业、生产效率低等因素制约着服装行业的发展。业界不但需要个性服装打样,也需要根据客户个性身材量身定制立体模型的行业现实,倒逼服装研发团队研制出一款既能打印弹性软质材料服装、又能打印硬质材料模特立体模型的多功能3D服装打印机。
“3D打印这个概念在上世纪80年代初就已经诞生,在中国的流行集中在近两年的时间里。”世界3D打印技术产业联盟秘书长罗军介绍,“这30年来,3D打印技术逐渐发展成熟,与之相关的设备也已形成桌面级、工业级和生物工程级三大类,广泛用在文化创意、文物修复、生物医疗、工业设计等多个领域。”
美国Stratasys大中华区总经理汪祥艮说,在医学生物领域,利用3D打印模型进行术前规划和预演能将复杂手术所需要的时间缩短,并能提高手术成功率,就拿补牙来说,现在就可以完全数字化,用非常灵巧的手持式的口腔扫描仪就可以取到原始数据,减轻病人痛苦。
英国增材制造联盟主席、中国3D打印技术产业联盟首席顾问Graham Tromans说,智能化、数字化、自动化、个性化的新型技术与产品的推陈出新,推动着传统制造业走向数字化时代,“一辆兰博基尼,如果用传统的原型制造需要花40天,4万美元,如果用3D增材制造,只需20天,4000美元。”
对传统制造业的有益补充
在工信部中国电子信息产业研究院副院长杨栓昌看来,3D打印是对传统制造业的一个有益补充,而不是一种颠覆性的、取代性的技术,“通过3D打印,能做一些以前做不了的、或者以前不敢想的东西,并且使将来的设计和制造变得更加复杂和个性化。”
“异形的水道,传统用钻、铣等手段加工这个模具,但是水道只能打直孔,最多打斜孔。而3D打印技术最拿手的,就是把传统的制造方法做得更完美、更完善。”在海信模具公司研究所所长王小新看来,模具是3D打印和传统产业结合的一个最佳切入点,海信已经尝试3D技术生产模具,“模具生产效率高、成本低,3D打印技术可以把模具做得更完美、更复杂,更好地发挥模具大批量生产的制造的优势。”
汪祥艮说,3D打印技术使用的材料几乎没有浪费,既节省成本,又带来环境效益;还能够实现产品生产本土化,减少运输需求,客户只需为“制图”付费,并在当地打印出需要的产品,这样还减少了长途运输需求及温室气体排放。
2013年,世界3D打印行业的产值约200亿元,我国3D打印行业产值约为20亿元,预计今年我国3D打印行业产值将达到40亿元至50亿元的规模。“与传统产业相比,这个数字非常微小。”罗军认为,3D打印技术为提升制造水平和构建新的商业模式提供了可能,传统产业应该抓住这一机遇,形成新的盈利增长点。
面对3D打印这一充满前景的新兴产业,青岛积极抢跑:6月21日,中国3D打印创新中心总部基地落户青岛高新区,基地总投资4000万元,主要包括展示体验中心、加工服务中心及技术研发中心。
产业化面临挑战
在医疗行业,3D打印的应用前景非常广泛,一些人体的器官替代品可以通过3D打印。但是,一旦要进入人体,真正成为一个产品,还需要很长的路走。
美国Drexel大学的教授Jack Zhou认为,3D打印在生物医学工程中的应用,已经遍地开花,在骨骼、心脏、肝脏、细胞培植等几乎所有的领域都有研究,但是活生生的一个人要使用3D打印或者用人工制造的器官,仍需要经过很多的细胞培养和实验,确保完全无误以后才能应用。
完全打印植入人体的人工器官还需要多长时间呢?Jack Zhou保守预计,起码需要10到15年。尽管所有的人体器官可以用3D技术打印,但进到人体后有没有排异、能不能生存,都是很复杂的事情。
青岛尤尼科技有限公司董事长王红说,3D打印当前面临的最大瓶颈是材料如何解决,“现在通过3D打印出来的产品基本上都是单一材料,今后需要将不同的材料打印在同一产品上,而且现有的材料种类并不多。不同的产品需要的材料区别很大,哪些材料可以用于3D打印也需要研究,这将在很大程度上制约其的推广应用,这与庞大的传统制造相比,仍存在较大差距。”
据了解,在材料领域,Stratasys公司用8种不同的基材,用数字化组合排列的方式,最多可以达到600多种不同的材料物性,这是代表了目前3D打印材料最高的水平,但仍然具有一定的局限性。
罗军认为,3D打印至今没有产业化,关键是缺乏成熟的商业模式,“我们还是沿袭传统制造业的老路,生产设备、卖设备,用户企业并不知道3D打印如何应用的情况下,显然这条路子是走不通的。如果不能形成有效的应用市场,就不能认为3D打印真正地融入了我们的生活。”
