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            影響未來的顛覆性技術: 多元材料混合智造的 3D 打印

            2016-6-4 16:55| 發布者: admin| 查看: 876| 評論: 0

            摘要:   3D打印技術市場占有率與認知度所謂市場占有率,即在目標區域內某種技術產品或其他,在交易總額中所占比例大小。3D技術市場占有率,主要取決3方面因素: 規模經濟、競爭能力、產業化。本文僅從這3個方面分析3D打印 ...
              3D打印技術市場占有率與認知度所謂市場占有率,即在目標區域內某種技術產品或其他,在交易總額中所占比例大小。3D技術市場占有率,主要取決3方面因素: 規模經濟、競爭能力、產業化。本文僅從這3個方面分析3D打印技術市場占有率。


              《國際增材制造行業發展報告》顯示,2011年,3D打印技術全球直接產值17. 14億美元;2012年,全球市場規模20億美元。3D打印機銷量同比上升25%,其中:38%產自美國,10%產自中國。2013年,3D技術實現產值不足40億美元。麥肯錫公司預測,到2025年,3D打印對全球經濟貢獻值將為2 000 ~6 000億美元。目前,全球從事3D打印機研發的單位和生產商、材料商、配套服務商不足100家,國內大小企業僅三四十家。2012年,國內3D打印設備銷售和服務,約在10億元人民幣的水平;2013年,已突破20億元人民幣;2014年,有望達到40 ~50億元人民幣規模。

              由此可見,目前3D打印技術規模占制造業領域還是非常小的; 但其具有廣泛的發展空間。市場占有率小的另一方面原因,3D打印技術與傳統制造技術相比,不具備強勁競爭力; 其自身還處于初級發展階段,并不是替代性很強的技術,不能取代傳統制造技術,更不是無所不能的技術。雖在一些領域得到很好的應用,但無法改變傳統制造業格局。另一方面,3D打印技術難以找準市場定位,市場導向與用戶需求并不明確,也造成3D打印技術有勢無場的尷尬局面。所謂認知度,是指一個社會組織被公眾所認識、知曉的程度。3D打印技術,還沒有像互聯網那樣滲透到人們生產生活的各個角落,也沒有帶來非常直接的變化和直觀感受,所以一直得不到廣泛關注和重視。社會各界,對3D打印技術的認知、市場的推廣應用、材料、人才等方面,還存在明顯不足。隨著近些年的發展,用于設計和創意領域的桌面級3D打印機,已陸續走進校園和家庭。越來越多的年輕人對其產生濃厚興趣,使更多的學生、設計人員進一步了解3D打印技術。

              為了讓大家認知這項技術,國家應積極創造條件,讓廣大傳統制造業企業和用戶更直觀接觸到3D打印技術; 而不僅僅是用戶觀望,商家僅停留在概念階段炒作。3D打印技術產業創新中心的出現,可以向大家展示產品技術。而這個開放式的服務平臺,也可以促使行業企業之間溝通交流、增進相互了解。2012年,美國總統奧巴馬更是將3D打印做為重塑美國制造業的關鍵技術,由此,3D打印技術在社會公眾中更引起較大興趣和強烈反響。而公眾,更應該通過學習、交流等媒介對3D打印技術做出科學客觀的評價,增強對其先進性、重要性的認識。只有這樣,才有利于技術的應用與發展。8 3D打印與第三次工業革命的關系第一次工業革命,始于18世紀的英國,它開創以機器代替手工勞動的時代。第二次工業革命,是指19世紀中期,電器開始代替機器,成為補充和取代以蒸汽機為動力的新能源。第三次工業革命,早在20世紀70年代末由西方提出; 現今對第三次工業革命的認識與核心內容,還存在很多爭議; 但其特征,基本包括互聯網、可再生能源、新材料、數字化、智能化、3D打印技術等。

              目前,3D打印技術與第三次工業革命的關系,主要有以下兩種觀點: 第一種觀點,即3D打印技術將引領第三次工業革命; 另一種觀點,是3D打印技術不會引發第三次工業革命!督洕鷮W人》、《福布斯》、《紐約時報》等雜志,宣稱3D打印技術將推動“第三次工業革命”。美國經濟學家杰里米·里夫金,在他的《第三次工業革命》書中預言,以互聯網和新能源相結合為基礎的新經濟即將到來,成為世界的第三次工業革命。美國總統奧巴馬,將3D打印技術作為引發制造業革命的一項戰略舉措。西方媒體,將3D技術譽為第三次工業革命的新技術; 將3D打印技術認為是先進制造技術與生產方式變革的產物,對傳統制造業是一種顛覆性變革,必將推動第三次工業革命的發展。富士康總裁郭臺銘公開表示:3D打印絕不等于第三次工業革命,因為它無法用于大量生產,不具有商業價值。世界3D打印技術產業聯盟創始人羅軍,認為3D技術能否推動引領第三次工業革命,還缺乏實例支撐。

              柏林工業大學3D實驗室主任哈特穆特·施萬特教授說: 盡管3D打印技術對于科學和經濟已有一個重要作用,并且贏得一個非常有活力的發展,設備和軟件被不斷研發更新,有越來越多的應用領域。但筆者認為: 現階段,說3D打印將帶來第三次工業革命是夸張的,目前還沒有人可以做這樣的斷言!堵槭±砉ぜ夹g評論》編輯大衛·羅特曼指出,關于通過3D打印技術徹底改變工業生產方式的結論,往往是由于對目前工業現實缺乏認識所造成的。

              哥本哈根未來研究學院(CIFS) 的名譽主任約翰·彼得·帕魯坦的一句話值得深思: 我們的社會通常會高估新技術的可能性,同時卻又低估它們的長期發展潛力。其實,該技術自誕生之時就飽受爭議,技術的可實現性、生產工藝能否達到產品質量標準、技術昂貴、無法廣泛應用等多項缺點,它能否引領第三次工業革命還有待觀察[25]。所謂革命,指推動事物發生根本變革,引起事物從舊質到新質的飛躍。從工業革命角度看,它的變革是從生產組織形式、勞動效率、產品價值、制造形式等多方面體現。以3D打印技術為代表的新興制造技術,會對傳統工業有著深遠意義; 對新型工業化的建設和促進傳統產業的升級起到十分重要的引領作用; 但由于3D打印技術還僅僅是一項非;A前沿制造技術,還處于剛剛起步階段,雖然有很大發展前景,但還不能對傳統工業起到顛覆性作用[26]。中國3D打印技術產業聯盟聯席理事長、華中科技大學材料學院副院長史玉升教授指出: 這種技術不是取代傳統技術,而是跟傳統技術相結合,形成良好的優勢互補。中國工程院院士、中國工程物理研究院徐志磊研究員認為:3D打印是在第三次工業革命之內重要的一個環節,也是重要的領域[27]。中國工程院院士李培根認為: 增材制造技術,將引發新一輪的科技革命[28]。顯然短時間內,3D打印技術與第三次工業革命的關系還不能確定; 而其做為一種新技術,對技術革命有重大影響的看法已經成為廣泛共識。

              9 3D打印技術在林業行業的應用預測3D打印技術的魅力,在于它不需要在工廠操作,汽車小零件、燈罩、小提琴等小件物品,只需要一臺類似臺式電腦的小打印機即可,放在辦公室或者房間的角落中[29],人們只需要在打印過程中,控制特定的材料以及精密度[12]。因此,可以將這一技術引入林業行業。1) 森林資源普查。國家每5年對森林資源做一次大的普查工作,以計算5年森林蓄積量的變化?梢岳脪呙鑳x對森林進行現場掃描、收集數據信息;然后,利用3D技術復制打印出森林的詳細信息資料,能夠準確、快捷地獲得森林地理地貌的詳細信息。2) 活立木勘探復原。針對原始森林中的珍貴樹種進行掃描探測,及時了解活立木的生長情況,監控其材質變化。利用掃描儀進行內部精度掃描,準確定位掌握每顆樹木的健康狀況,發現問題及時補救處理。3) 改變傳統產業的生產模式。傳統的木制品制作模式,是設計、畫圖、選料、鋸削、刨削、膠結等生產方式,既浪費大量的優質資源,又導致加工工程高能耗、高污染、高噪音,嚴重影響工作人員的身心健康。

              如果將3D技術應用于木質家具和裝飾領域,針對用戶要求繪出效果圖,按照一定比例打印出家具樣品,并進行房間的布置和裝飾,使用戶置身其中體驗感受未來家具和房間布局,依據自己的喜好改變和修改,能夠減少很多糾紛和矛盾。4) 異質復合新材料的開發研究,F有的熔融沉積打印(FDM) 主要使用PLA和ABS。以此為聚合物,加入生物質粉料,先制作生物質復合絲狀材料,通過界面改性和工藝技術創新,制備以生物質聚合物復合材料為原料的3D產品,并將聚合物種類擴展到PP、PE等通用塑料。改變現有木塑制品使用擠出成型單一的生產模式,將中低檔木塑復合制品擴大到中高端市場,增加其使用范圍和應用領域。另外,嘗試將木質橡膠類復合材料應用到3D打印,真正實現集材料、功能、技術、創新多位一體的多領域共同發展、協同創新的生產模式?傊,3D打印技術逐漸從打印物體外包造型過渡到打印物體的內部構成,最終發展到打印物體的高級功能和行為階段。3D打印技術在世界上的發展速度已經開始加速,3D打印技術已初步形成一套體系,同時該技術可應用的領域也逐漸擴大,已涵蓋產品設計、模具設計與制造、材料工程、醫學研究、文化藝術、建筑工程等各個領域,前景遠大。期望在不遠的將來,3D技術能夠應用在林業產業,并且不斷提高打印技術和應用水平,持續推動林業產業快速、健康的發展

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