1986年,美国科学家CharlesHull开发了第一台商业3D印刷机,开启了制造领域第一个“见证奇迹的时刻”。
随后,第一款3D打印的比基尼;第一台3D巧克力打印机;第一架3D打印的飞机;首次用3D打印机打印出人造肝脏组织;首次成功拍卖一款名为“ONO之神”的3D打印艺术品……3D打印在制造业的所有的领域创造着令人惊叹的奇迹。
2010年,中国慢慢的变成了世界第一制造业大国。而随着中国经济发展迈入“新常态”,以往的高投入、高能耗、高增长将一去不返;中快速地增长,经济结构优化升级,从要素驱动、投资驱动转向创新驱动已成为中国经济发展的主流,因此制造业这所大房子期待新的访客,而就在此时,3D打印前来敲门……
在一个动力系统中,初始条件下微小的变化能带动总系统的长期的巨大的连锁反应。这是一种混沌现象。任何事物发展均存在定数与变数,事物在发展过程中其发展轨迹既有规律可循,同时也存在不可测的“变数”,一个微小的变化能影响事物的发展。
用这段理论来形容3D打印再合适不过了。纵观3D打印所涉及的领域,其应用场景范围相当之广泛,如航空航天业、传统制造业、医疗设施、饮食业等,自诞生以来就备受各大行业追捧,全球各个国家地区对其研究的热情一路高涨,市场规模也呈逐年壮大之势。
3D打印的概念被首次提出是在1982年,J.E.Blanther提出的“叠层制造原理”,但真正被人们所熟知,时间并不是很长。在经历了概念、萌芽、实验室、培育等阶段后,如今3D打印步入了发展阶段。
2012年,为重振美国经济和美国制造,奥巴马总统提出建设全美制造业创新网络计划,并将3D打印确定为方向之一。同年4月,英国《经济学人》(TheEconomist)刊登了一篇名为《第三次工业革命》的封面文章,认为3D打印将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”,并称这是“制造业未来的趋势”。
数据显示,2012年,全球3D打印所有的产品和相关服务产业市场规模为23亿美元;到2015年时,全球3D打印市场规模增至52亿美元。如此看来,广大企业怎能不被“利诱”?
中国3D打印起步较晚,行业基础薄弱,但发展速度较快。3D打印的关注度在去年空前高涨,屡次在长期资金市场呼风唤雨,公司数也出现井喷式增长。各大资本、企业争相涌入,试图在这个巨大蛋糕上占有更大的一部分。然而,面对“尚处于科研阶段,还未在工业、个人消费领域大规模推广,整体产业规模不大,离崛起需尚待时日”的现状,产业高质量发展整体呈现不平衡的趋势,效果不尽如人意。今年以来,部分企业由于“走得太快”更是惨遭滑铁卢,资本亏损、研发技术遭遇瓶颈、应用不足等问题频频爆出,3D打印到底是“真正蓝海”还是“虚假繁荣”的质疑声屡屡传来。
此前,第四届3D打印技术产业大会在成都召开。会议期间就3D打印目前的市场定位及发展前途进行了深度讨论。不少参会人员表示:3D打印仍是一片亟待开发的蓝海领域,但却像是块吃不着的肥肉,潜力无穷但规模尚小,目前3D打印整体仍处于初步发展阶段,但由于企业众多,同质化竞争严重,行业“洗牌”的大幕已经拉开,3D打印商业模式和传统工艺的转型迫在眉睫。
在转型时,3D打印与、、人工智能等先进的技术的“不期而遇”,无疑让3D打印将面向“速度更快、精度更高、材料更宽泛”的方向发展。而这个方向正是3D打印由个人消费向工业级的转变前提条件。
前不久在珠海召开的第四届亚洲3D打印展览会上,3D打印行业呈现了从消费级走向工业级应用的大趋势。消费级3D打印机是开源市场,有些甚至企业从网上找来有关的资料就可组装生产,而工业级打印机完全是闭源市场,需要软硬件的一系列技术突破。
此前,国内虽然对3D打印一直热度不减,但一个现实问题是,消费级3D打印机市场是主流,而工业级3D打印机市场则发展缓慢。
无独有偶,去年底美国行业巨头3DSystems宣布撤出“消费级”市场,将转向更赚钱的专业级和工业级3D打印市场。有有经验的人指出,未来工业领域还将是3D打印的主流市场,更多企业将忍痛放弃消费级市场而专注于工业级市场。不难看出,从消费级走向工业级,既是3D打印企业向产业链更高端延伸的发展结果,也是国际3D打印行业发展形势的大势所趋。
随着工业4.0概念的日渐清晰及中国制造2025规划的推进,传统制造也正迎来一场新的历史变革与创新。对于中国的传统制造业而言,转型其实就是从传统的工厂,从2.0、3.0的工厂转型到4.0的工厂,整个生产形态上,从大规模生产,转向个性化定制。实际上整个生产的过程更加柔性化、个性化、定制化,这是工业4.0一个很重要的特征。
目标明确,但道路却不清晰,上至国家政府,下至公司集团都在探索新路径。平台期的停滞,让制造业好似沉浸在梦境中,找寻转型的抓手。
电影《圆梦巨人》中好心眼儿巨人专门搜集好梦,把梦分门别类地装在一个个玻璃瓶子里,再挨家挨户地把捕捉来的好梦吹到孩子们睡觉的卧室里,以帮他们好梦成真。是否会成为制造业转型的“圆梦巨人”?
“未来你想要什么,只需下载图纸,按下打印键,就可以去喝咖啡、听音乐了,剩下的所有事,请通通交给打印机。3D打印技术让这种看似疯狂的设想变成了现实。”英国工程学家阿德里安·鲍耶的解释,让3D打印成了制造业“圆梦巨人”的化身。
相对于传统工艺,3D打印技术优点是个性化定制方面尤为突出。传统工艺从设计到手板厂,在大多数情况下要三到五天,在手板厂加工可能需要十到十五天,后期上色处理还需要四到五天,产品制作周期非常长。通过3D打印技术,一般模型可能仅需要一天时间打印,之后再经过两三天上色处理,大幅度的降低产品制作周期,对公司效率提升具备极其重大作用。
作为快速成型技术的一种,3D打印近几年来热度不减,慢慢的变多的企业、研究院所,甚至普通行业都将触角伸向3D打印。有多个方面数据显示,2009~2014年,全球3D打印市场以年均30.1%的复合增速增长,2012年全球3D打印设备市场规模为22.04亿美元,2017年预计达到50亿美元,2028年将超过百亿美元。
巨大的市场缺口、广阔的发展前途,3D打印这块沃土吸引了众多专家学者和企业去探索、挖掘。
经过数十年的发展,3D打印已先后进入了航天航空、建筑、医疗、房屋建筑等领域,未来其应用场景范围还会更加广阔,如今工业级3D打印正在显示其神奇之处。
日前,长征五号首发成功,中国步入“大航天时代”。据统计,长征五号研制全程共突破了240多项关键技术,其中,3D打印作为一种三维数字化设计工具发挥了独献。作为运载火箭的主承力构件,长征五号的钛合金芯级捆绑支座采用了3D打印技术,不仅强度更高,加工速度更快,重量还比原来的高强钢设计减少30%。航天科技一院长征五号运载火箭总设计师李东介绍,“3D打印将为今后火箭的主承力部段轻量化结构设计与制造,提供强有力的技术支撑。”
减重,是人类脱离地面、探索外太空世界永远的命题。3D打印能实现优化设计,让传统工艺望而兴叹的薄壁造型成为可能,优势不言而喻。长征五号的那个钛合金芯级捆绑支座,或许只是增材制造在航空航天领域的一个小小开端。
专业的人表示,从需求端看,未来几年内航天军工、民用消费、模具设计三驾马车将驱动3D打印需求超越式增长。其中,国产四代战斗机的批量生产、国产大飞机项目的实现有望为3D打印创造出一个20+亿元的“大市场”。这或许就是中国制造业在期盼的“圆梦”。
无论是全世界,还是在中国市场,3D打印产业虽然表面繁荣,但却始终未能真正爆发,手里握着的仍是“两点”,主要瓶颈就是市场定位、材料、批量打印三大难关上。在三大难关未攻克前,3D打印仍将继续缓慢增长,并依然面临“蛇眼”的危机。
3D打印与其他新兴行业一样,消化时遇到的第一个问题便是成本。比如,即便目前3D打印机的价格相比几年前已经有了某些特定的程度的下滑,但一款入门3D打印机至少也需要四、五千元。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。
再如,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,并非全用户都会用CAD制图软件,而下载网站上的现有素材,并不总是能够完全满足需求。诸如众多厂商推出了支持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的完成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。
又如,一些初创设计企业、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打印应用其实是集中在医疗、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。
近几年间,3D打印技术及应用在全世界内取得了的进步,很大程度上得益于材料创新推动。因此,3D打印材料成为产业链中重要的一环。3D打印的材料较为特殊,能线D打印机的屈指可数。按种类可划分为生物材料、金属材料、陶瓷材料、塑料材料、砂材料五大类,目前全世界已经实践应用的材料不足百种。再者,打印出来的产品需要多种材料,无疑又加大了难度。
首先材料的高需求与匮乏的现状让许多大公司集团跃跃欲试,目前,国内外也开始加大对3D打印新型材料的研发力度。不久前,德国化学公司BASF宣布将于惠普合作,为惠普3D打印系统JetFusion3D打印机开发用来生产的3D打印材料。据悉,惠普宣布推出3D打印系统以来,便与多家大规模的公司建立合作伙伴关系,这中间还包括宝马、耐克,在材料方面与Evonik、Arkemad、BASF合作,致力于可3D打印的材料研发。
其次,3D打印企业正面临有潜力无市场的尴尬,很多企业对如何竞逐3D打印市场定位不清缺,导致在工业及个人消费领域摇摆不定,结果均吃力不讨好。如在个人消费市场,3D打印产品就面临非必需品、不实用、价格高的困窘局面,难以真正打开市场。
最后,尽管3D打印有着推动“第三次工业革命”主要技术的美誉,部分专家却认为“言之过早”。一方面,快速成型技术本就在工业应用中十分有限;另一方面,难以实现量化生产是3D打印的致命伤。
推广过程中,3D打印遇到这一种或者那样的问题,都是不可规避的。在发展初级阶段,市场容量并不是很大,甚至有些饱和的状态。另外,大同小异的产品很容易让我们消费者产生审美疲劳,甚至让更多人接受“3D打印也就那样”的想法。
正所谓:“文章始于模仿而终于创新”,这句线D打印产业以创新为生命线,发展模式、市场定位、用户群体、商业模式等等都需要通盘的创新。如今3D打印敲开了制造业的大门,是成为“这所房子”的新成员,还是作为匆匆过客,我们将拭目以待。返回搜狐,查看更加多