3D打印屬于快速成型技術的一種,是以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。英國《經濟學人》雜志就曾經以“第三次工業革命”為主題,宣稱3D打印技術即將引發新一輪的“工業革命”浪潮,將讓工業生產進入社會制造階段。
東莞是制造業大市,那么東莞在3D打印方面發展的情況如何?企業在利用3D打印利用的現狀怎么樣?日前,記者就3D打印產業的原材料生產環節、打印機制造環節和應用環節進行了調查并和國內外情況進行了對比,并采訪了相關專家,專家們認為,東莞3D打印產業的出路是利用現有的產業基礎,推進3D打印技術在制造業中的應用。
3D打印材料
打印材料產業化價格下降一半
國內外現狀:據廣東銀禧科技股份有限公司項目經理李文杰介紹,3D打印材料影響原型的成型速度、精度和物理、化學性能,直接影響到原型的二次應用和用戶對成型工藝設備的選擇。國外新工藝的出現往往與新材料的應用有關。目前3D打印材料可支持的類型已經比較多,從大類上分,可以分成金屬材料和非金屬材料,具體的有光固化樹脂、蠟粉、尼龍粉、鋼粉、覆膜塑料、覆膜陶瓷粉、覆膜金屬箔、蠟絲、ABS絲等。
在3D打印材料中,目前在國內市場上應用比較廣泛的是UV(光敏樹脂)、PA(尼龍)、ABS樹酯、PP(聚丙烯)、PEEK(聚醚醚酮樹脂)等非金屬塑料。
東莞現狀:東莞目前從事3D打印材料研發和生產的企業包括銀禧科技、聚隆塑膠、意普達材料等。
據李文杰介紹,為緊抓3D打印的發展機遇,銀禧科技公司與從事國內3D打印設備的領先團隊—華中科技大學史玉升教授團隊強強合作,將團隊引入公司工作,利用雙方在各自領域的優勢,加快PA、PEEK、ABS、PP等3D打印設備及材料的產業化。生產的3D打印材料價格大大下降,以PA材料為例,用于3D打印的PA材料國外約800元/千克,高昂的原材料價格阻礙了產業的發展,但該公司研發出來后,材料的價格只有400元/千克,材料的研發成果給企業帶來了豐厚的利潤,另一方面也降低了3D打印的生產成本,能大大促進3D產業的發展。
3D打印設備
莞產3D打印機4月量產
國內外現狀:李文杰曾對3D打印產業做了一個專門調研,他發現3D打印的技術種類很多,不同的技術要對應不同的設備。目前,國內比較成熟的設備廠商主要有兩類,一類是以高校孵化的企業,如西安交大盧秉恒院士團隊的陜西恒通智能機器、華中科大史玉升教授團隊的濱湖機電、北航王華明教授團隊的北京隆源、華南理工大學楊永強教授團隊的福斐科技等;另一類是自主研發的企業,如紫金立德、湖南華曙和上海聯泰等。
東莞現狀:在東莞,雖然裝備制造業實力雄厚,但3D打印專機裝備涉及不足。目前只有中科院自動化所東莞研究院和拓斯普達等少數幾家公司生產3D打印設備。此外,還有數量眾多的國外3D打印機品牌代理商在東莞,如智誠計算機輔助設計東莞分公司,主要代理以色列桌面型3D打印機、Objet30快速成型機等。國內與3D打印相關的企業基于東莞制造業的強大基礎而加大了推銷力度,舉辦了一系列推廣活動。進一步提高東莞各行業對3D打印制造的直觀認識。
中科院云計算中心自動化所東莞研究院副院長朱鳳華表示,研究院和中科院合作研發的3D打印機市場銷量已經突破100臺,今年或將實現量產。從2010年開始,云計算中心就致力于研發3D打印機,目前已經開發出第二代3D打印機。第一代3D打印機為熔融沉淀型,第二代為數字光處理型,是基于數字光處理技術(DLP)的3D打印機,技術處于國內領先水平。
該院院長助理沈震表示,該院研究的數字光處理3D打印機每小時可以打印3至5厘米,主要是因為打印機的軟件是研究院自主研發的,所以價格比較便宜,價格只要2萬元。該款3D打印機的目標市場主要是有需要的個人和小型的設計室。設計室的需求非常大,因為3D打印機在將設計師的設想變為實物時非常方便。
而位于大嶺山的拓斯普達公司是一家致力于塑膠領域自動化領域的高端裝備制造商,該公司于2013年引入了以熔融堆疊成型為主的3D打印機項目。該公司負責3D打印機項目的總監黃向峰教授告訴記者,拓斯普達之所以選擇以塑膠為原料,熔融堆疊成型為主的3D打印機,主要是因為跟公司原有的主業跨度不大,還是面向塑膠客戶。而拓斯普達有2000多個客戶,所以銷路不愁,公司的3D打印機銷量應該不是問題。拓斯普達3D打印機預計會于4月份量產,首批100臺已經找到客戶。
黃向峰說,拓斯普達的3D打印機擁有一項世界獨創的核心技術,能較好地解決桌面型3D打印產品普遍存在的起翹問題。拓斯普達經過不斷創新,在打印體積、打印精度、打印速度、打印材料選擇等方面,不斷地提高現有桌面型3D打印機的性能水平。
據黃向峰透露,去年以來拓斯普達針對3D打印項目申請了1項PCT國際專利,3項國家發明,4項實用新型專利,均獲得受理。未來,拓斯普達將致力于改善3D打印機的易用性及易維護性,為其在大眾市場的開拓進行革命性的變革。黃向峰預計,隨著3D打印機技術的成熟和耗材的突破,行業將會迎來新一輪的增長。
3D打印應用
可接受個性化定制
國內外現狀:目前3D打印技術已經廣泛地應用到了個性化消費、汽車零配件制造、國防與航空以及生物醫療等方面,其中值得一提的是生物醫療領域。由于生物應用大都是個體化的,不適合批量生產,因此3D打印可用于人造骨骼、牙齒、助聽器、假肢等制作,也可以用于肝臟等細胞材料的制作。在實驗室測試中,3D打印肝臟已被證明可以支持人體骨骼細胞在其中生長,并且其有效性也已經在老鼠和兔子身上得到了驗證。
從市場應用份額看,打印技術應用在汽車零配件領域占37%,在消費品領域占18.2%,應用于航空航天和國防軍工占13.7%,在商業機器領域占11.2%,在醫療領域占8.8%,在科研方面占8.6%。
東莞現狀:廣東(東莞)戰略性新興產業研究中心副主任龔佳勇調研發現,在下游產業應用方面,東莞市企業早于2000年就開始將激光快速成型技術運用于產品的設計、打樣等生產中。逐步形成了以輔助生產(有部分企業用于小件產品生產)和激光快速成型應用為主的發展態勢。有東莞市高科激光快速成型模具有限公司、東莞市龍創域科技有限公司、東莞市鴻泰快速手板有限公司等近30家企業,主要分布在長安、樟木頭、橫瀝等鎮街,激光快速成型設備超過50臺,主要以光固化立體造型(SLA)和選擇性激光燒結成型(SLS)兩種工藝為主,以光敏樹脂、一般的塑料材料和ABS材料為主,尚未出現金屬打印材料,精度最高達到了0.02毫米(為美國進口),最低精度為0.25毫米(為國產)。應用涉及玩具、動漫、復雜結構和飾品等領域,企業規模普遍較小。#p#分頁標題#e#
記者在唯美陶瓷位于高埗的生產車間里看到,有一條3D噴墨打印生產線,主要是生產有立體花紋的瓷磚。一臺六通道的3D打印機,做好的瓷磚生胚,顏色潔白,經過皮帶傳動,依次經過打印機的六個通道,出來后的瓷磚已經變成深咖啡色,從外表看上去,有了像木頭一樣的紋理,仔細一看,還凹凸不平。
該公司研發中心副總監王永強表示,打印機的通道里全是一排排的噴頭,每排噴頭大約有1000個,約7厘米長。一塊瓷磚經過6個通道后,表面就會噴出像木頭花紋一樣的圖案。每個顏色的深淺和噴射的位置都由技術人員實時設計,然后通過電腦控制,非常精準。
王永強表示,類似的3D噴墨打印機唯美有23臺。利用3D噴墨打印生產,尤其是在個性化小批量定制時,如果沒有3D噴墨打印機,需要壓機、雕刻等程序。要耗費大量的人力和物力,造出來的瓷磚價格會非常貴,很多消費者是難以接受的。如果3D噴墨打印機制造,成本大概只會增加5%-10%。消費者完全可以接受。
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