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3D打印技术难逾商业化难题

发布时间:2013-02-23 23:54:55 来源:中国经营报

想象一下,小到你穿的鞋子、戴的眼镜,大到飞机发动机零部件、假牙或身体中的人造骨骼部件,都可以快速、简便又价格低廉地通过3D打印技术“打印”成塑料、尼龙、金属等材质使用的实物,是不是很神奇?有人说,3D打印将带来一场新的工业革命,因为它颠覆了传统制造业的工作流程,保密性强。3D打印产业的火热,直接导致了国内外3D打印概念股票的上涨。

此前工信部副部长苏波在2012年增材制造技术国际论坛暨第六届全国增材制造技术(即“3D打印”)学术会议上表示,工信部将推动“3D打印”产业化、“3D打印”路线图和中长期发展战略的制定。

而美国总统奥巴马也多次在公开发表的演讲中表示,3D打印技术将加速美国经济的增长。

不过,《中国经营报》记者认为尽管3D打印在目前技术上可以实现,价格却居高不下。商业化难题成为难以逾越的障碍。

奢侈品青睐3D打印

到2016年全球3D打印产业预计价值将超过31亿美元,其中很大一部分将来自于时尚产业。

在2012年巴黎时装周的高级定制秀场上,一款看似普通的比基尼泳装吸引了诸多观众的眼球。“作为服装设计师,秀场上看服装除了样式设计,我们更加关注服装的工艺剪裁技术。”国内知名内衣公司总设计师丁元琪对记者说,“那款比基尼泳装最大的亮点在于整套泳装没有一个拼缝,浑然一体,也找不到一根缝合丝。”事实上,这件衣服并不是“裁”出来的,而是通过3D打印机“打印”出来的。

相比于传统的剪裁工艺,打印泳装可以根据不同消费者的身材,做出更贴合身体曲线的服装。

来自英国《金融时报》的报道称,到2016年全球3D打印产业预计价值将超过31亿美元,其中很大一部分将来自于时尚产业。

个性化、定制化越来越成为当下时尚产业的新趋势,某国际知名眼镜品牌公关负责人向记者分享了一个案例:最近几年,该品牌每年都会在社交网站上请用户设计自己喜爱的太阳镜款式,并且请网友投票,得票最高的那几款眼镜,他们会将草根设计师的产品推向市场。

尽管这一游戏一直深受用户的好评,但是很多店面的销售反馈,表明消费者开始期待能够在店里买到自己“设计”的产品。而该公关负责人向记者透露,公司内部正在讨论这一方案的具体实施细节,相信很快就会亮相。

既能满足用户的个性化需求,又能立等可取,甚至让用户可视化整个制作过程,其主角是3D打印机。

2012年底,美国Stratasys公司和以色列Objet公司两家3D打印机生产商实现了合并,成立了Stratasys公司(纳斯达克:SSYS),成为目前世界上规模最大的3D打印解决方案提供商之一。该公司CEO David Reis向记者展示了其3D打印的秘密:用户通过计算机设计出某款产品的3维图,按下“打印”指令,打印机开始打印。该打印机的“喷头”可以前后上下左右六个方向移动,以满足不同位置的打印需求。简单理解3D打印可以把要打印的产品想象成由数万或数十万的平面一层层叠加而成。

北京大学光华管理学院除菁教授认为,在上一轮品牌竞争中,中国企业并未抢得先机,国际大牌占领中国。而在个性化产品竞争中,中国企业充满了机会。像高跟鞋、眼镜这样的产品,个性化需求非常强,让用户自己设计或指导用户设计,并让他们看着产品打印出来,将大大提升用户在店内的客户体验。

而这种个性化定制不仅仅存在于生活领域。David告诉记者,在医学领域,借助3D打印制作假牙,股骨头、膝盖等骨关节技术应用也非常广,技术越来越成熟。

“如果不用3D打印,很多工业设计是设计师把样稿交给开模的公司或部门打造模具,拿到模具样品后,有不合适的需要再次修改建模,除了耗费时间与模具成本,最大的问题是要经过很多道手,资料很容易泄露,因为在这一环节上出问题造成产品被模仿抄袭的例子不胜枚举。”上海卓然工程技术有限公司研发部经理展益彬说。

3D打印让设计师或工程师在办公室就可以完成其设计模型,保密性提升。也正是如此,中国越来越重视3D打印领域的研发。

商业化难题待解

解决了易用性、价格、可靠性这些问题,3D打印才能真正实现产业化。

尽管3D打印看起来有无限的前景,然而目前还有很多技术有待突破。StrataSYS董事会主席Scott Crump坦陈,材料的突破会带来更高的技术革命。

在3D打印领域,材料是技术的核心之一,目前打印出来的材料以ABS(热塑料)和树脂为主。两种材质就像打印机中不同颜色的墨盒,在机器内“熔化”,通过不同比例的材料混合,可以产生出将近120种软硬不同的新材料。

Scott 拿着一款锃亮的水龙头对记者说:“这款水龙头是用3D打印制造的,内部材料是‘塑料’,而外层的金属是后镀上去的。”现在他们的研发人员正在研发可以直接打印的金属材质并取得突破。

展益彬向记者透露,目前西北工业大学等研究机构已经在借助激光技术实现金属材料“打印”取得了初步进展。

但是多位业内人士认为,总体而言,目前能够应用于3D打印的材料还非常单一,以塑料为主,并且打印机对单一材料也非常挑剔。

一家使用3D打印机的公司就曾遇到打印机“墨头”不工作的问题,经过近一个月的技术排查发现,是墨盒上方的一个小部件更换为替代性材料,过于敏感的墨盒“不识别”造成的。这些小问题导致了3D打印在材料上的单一性和高成本。

除了材料上的突破,打印产品的抗压性也是技术难题之一。3D打印的原理就是将立体的产品以一层层的平面叠加堆积而成。如果不是超高精确打印,用户可以用肉眼看到打印产品一层层的细纹。

具体而言,假如用3D打印机来打印一个瓶子,从瓶底开始一层层向上堆积,成型的材料在纵向上可以支持很高的受力,但横向上,受力大大降低,过大的受力有可能“断裂”。

 

“3D打印的产品表面粗糙度较高,也就是不够精密,广泛应用于那些对外形有要求,特别是复杂外形但对内部无要求的产品上。”展益彬说。

这带来的新问题是工业设计阶段的保密性加强,但成品的复制性越来越容易,借助材料和结构的高复杂性提升复制成本也将成为国内工业企业的研究重点。

最后,David告诉记者,目前从计算机设计稿到产品打印,使用3D设计软件,而全球的工程师或设计师更多地习惯于2D即平面设计,目前大量的设计人员正在从2D设计向3D设计转变。

在业内人士看来,只有解决了易用性、价格、可靠性这些问题,3D打印才能真正实现产业化。

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