产业分析

3D打印工业应用难推广 源于中国工业标准化缺失

作者:闵杰来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2015-09-07 16:28我要评论

今年上半年,中国工业增加值同比增长6.3%%,增速回落,而中国的装备制造业增速明显下滑,成为拖累工业增速的主因。不久前,国务院专题讲座专门讨论了加快发展先进制造与3D打印等问题,会议指出,3D打印是制造业有代表性的颠覆性技术,具有重大价值。3D打印、高档数控机床、工业机器人等新技术新装备是中国制造业的发展前沿,可使中国装备价格优势叠加性能、质量优势,实现中国制造水平跃升。

国家对3D打印的高度重视使得3D打印成为信息技术与制造技术融合的热门,成为智能制造的焦点之一。那么,3D打印之于制造业的重要性在哪里?而现在3D打印应用的发展不温不火,原因又是什么?

3D打印符合智能工厂概念

“3D 打印是‘制造业数字化智能化’的典型技术,它的不断成熟将推动新材料技术和智能制造技术实现大的飞跃,在航空航天、汽车制造等高端工业领域发挥重要作用,成为大规模、标准化现代工业体系的有力补充。” 华曙高科CEO许小曙博士告诉《中国电子报》记者。

记者了解到,基于3D打印加工服务平台可以将订单、加工、服务、反馈、管理多个流程有机集成,实现订单管理、生产、销售、服务全链条互联与沟通。生产线上每台3D打印设备运行数据自动采集、故障自诊断及解决、系统参数自动调整,通过大数据分析实现设备运行状态综合判断、预警及调适,提升生产效率,“这是十分符合智能工厂概念的。” 许小曙说。

无独有偶,GE对外传播总监华春牧对《中国电子报》记者介绍说:“GE根据这些情况,提出了智能工厂的概念,包括几个方面,一个是3D打印增材制造的方法,另一个是通过Predix平台来管理大数据和分析,第三个是如何将机器人和自动化很好的融合起来。”

从更大应用范围来说,3D打印作用于智能工厂,综合应用了信息技术、新材料技术、数字制造技术等诸多学科,直接成型无需模具,也无需对原材料进行切削、组装,不受产品结构复杂度的影响,突破了加工工艺的限制,是典型的柔性可重构制造系统,极大地缩短了产品设计、研制及验证周期。

同时,3D打印使产品制造走向个性化、定制化的模式,消费者可以根据自己的需求量身定制产品,人人都是创造的主体,从而改变以集约式、标准化为代表的传统大规模生产方式,使“社会化制造”及“分布式制造”成为可能。

航天和医疗领域3D打印应用最好

3D打印适用于复杂构件制造、个性化、定制化制造,它在缩短研发周期、降低制造成本、优化零件结构上有着无可比拟的优势。

在技术维度上,上海联泰三维科技董事长邹波告诉《中国电子报》记者,与工业结合属于3D打印范畴的是复合加工,即增材和减材一起做,包括加工中心和3D打印机合二为一,这种模式在模具行业和零部件加工行业应用也比较多,增材最大的难度是精度,减材最难的是单个成形的成本较高,增材和减材加起来一起做则既能解决精度问题,也能解决成本问题,但是这个技术国内还没有实现。

谈到3D打印在工业领域的应用时,邹波透露:“现阶段与工业结合最多的是航天,此外是医疗。3D打印在医学里应用面比较大,医学市场据说有60亿美元规模。而航天领域国外应用3D打印比较多,一种是间接用3D打印的方式生产零部件,另一种是直接3D打印零部件。”

邹波认为,3D打印在工业领域应用的路十分漫长,而在医疗领域,很快会有应用和爆发点。例如口腔种植修复领域,基本全部可用3D打印的方式替代。

许小曙则表示,3D打印技术在汽车、航空航天、医疗卫生等主要应用领域有着较为广阔的发展空间,另外在家用电器、电动工具、复杂模具制造、艺术设计等领域也有着不容忽视的市场前景。

例如,在汽车制造领域,华曙高科与德国化工巨头联合开发适用于汽车工业的3D打印装备与材料,实现汽车功能件的直接制造,已在德国、美国知名汽车制造厂商启动测试验证;在航空航天领域,华曙高科用3D打印技术为中国航天科工生产固体火箭发动机点火装置壳体结构,实现地面试车一次成功;在医疗领域,3D打印在辅助骨科、口腔科、血管外科等多科室实施术前规划、手术模拟、导板订制等患者辅助临床治疗方面已积累多年经验。

许小曙还透露,湖南省即将在全国率先实施3D打印医疗应用试点工程。而华曙高科作为湖南省的企业,也很可能获得试点的机会。

总体上工业3D打印不多见

不过,总体上看3D打印应用规模不大,而且在工业领域,以3D打印的应用也并不多见。

许小曙分析原因认为,我国工业界对3D打印技术的认可度及应用度不高,多数制造企业尚未接受“数字化设计”、“批量个性化定制生产”等先进制造理念,与此同时,工业级3D打印设备单台成本较高,产业运用范围和领域也有限,应用前景还有待进一步开发,企业购置3D 打印设备的需求动力不足。

而在邹波看来,以目前中国工业所处的水平来说,个性化定制和规模化制造显然还存在矛盾点。他说:“以个性化、柔性化同时兼具规模化制造的经济性为特点的工业4.0,是在标准化、精细化实现的前提下来做按需制造,而国内还没到标准化、精细化的程度。而且我国工业长期来并不以精益化、标准化为目标,我们公司现在做3D打印涉及的一些产品,也都面临标准化问题。”

规模化生产通常通过模具制造实现。邹波表示,模具制造的好处是批量产品质量的稳定性可以验证,而3D打印单品质量的可追溯性较差,也就是说,A打印机上打印的产品和B打印机上打印的产品是否一样,并不知道。这就使得3D打印目前主要应用在不追求批次一模一样的产品上,比如设计产品、服装鞋帽、航天等。

不仅如此,许小曙还透露,由于3D打印的跨领域应用特性,行业门槛不一样,有些领域应用3D打印技术还有政策制约,像医疗领域、军工领域等,市场开拓还有很长一段路要走。 所以,如何提升潜在客户对3D打印技术的接纳度及市场认知度是一个不小的挑战,市场的引导开发、产业应用的示范带动显得十分重要。


责任编辑:闵杰
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