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3d打印材料

时间:2023-05-29 18:19:20

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇3d打印材料,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

3d打印材料

第1篇

关键词:农作物;秸秆材料;3d打印

中图分类号:X503.231 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20170532081

前言

随着科技的发展,传统制造技术已难以满足人们使用需求,因此,寻找一种新的制造方法十分迫切,3D打印技术便在这样的背景下应运而生。近年来由于3D打印技术越来越受到人们的关注,在各大主流媒体频繁出现,成为当下与未来发展的新星。但因打印材料的紧缺与制备困难,打印成本昂贵,对3D打印技术的发展和深入市场化带来一定的制s。农作物秸秆作为一种可再生资源,应用在3D打印技术中具有重要的现实意义。

1 3D打印技术的概述

3D打印技术源自20世纪90年代,是一种快速成型制造技术,因其制造特点独特,又称“增材制造技术”,工作原理为层层堆叠与逐层打印,是一种跨学科的交叉技术。3D打印技术是基于传统二维打印技术基础上的大胆创新,把二维打印延伸至三维领域,把喷墨式打印的平面图案、文字等通过原材料逐层堆叠而成的三维立体实物,不但拓展出非主流化设计潮流,还彰显出新时代个性化创新活力与创造潜力。

3D打印技术所需的成本较高,不仅因为3D打印机本身机器的价格高,更重要的是3D打印所使用的材料价格高,精密度越高与速度越快的3D打印,其对于材料的要求越高。而材料作为3D打印技术成型工艺与成型件性能及设备结构的核心,根据化学成分可分成金属、陶瓷、聚合物及复合材料等,这些材料的价格较高,且数量有限,还要满足刚度、强度、耐湿潮及热稳定性要求和方便后续工艺处理。可见,3D打印因受到材料紧缺与材料价格问题的制约,难以快速形成市场化,对3D打印材料与其制备方法的深入研发带来一定影响。

2 3D打印技术的材料及其优缺点

2.1 金属材料

之所以3D打印倍受欢迎,主要因其可把物体的设计、创造或快速复制从改变变成现实。当前大多3D打印材料以塑料为主,而金属所具有的良好力学强度与导电性使该领域的研究者对金属物品打印持有浓厚的兴趣。但将金属作为3D打印的原材料使用价格非常昂贵,特别是作生产原料而使用的金属材料,比如1kg的钛金属粉末用在3D打印上的价格是200~400美元,昂贵的原材料使得3D打印技术难以真正得到普及。

2.2 陶瓷材料

硅酸铝陶瓷粉末可以用作陶瓷产品的3D打印,且3D打印出来这类陶瓷制品耐热性高,不透水,无毒可回收,可以作为理想的餐具、饮具、花瓶、烛台、艺术品及瓷砖等家居装饰品,但因其强度不高,因此容易碎裂。

2.3 聚合物材料

用于3D打印常见的聚合物材料有聚乳酸(PLA)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)。ABS是最常用的3D打印热塑性材料,不仅可生物降解,还有良好的柔韧性、抗高温性及机械加工性,加上其强度高、耐磨性好与抗冲击性大而常被工程师选用。但许多ABS部件会有精度障碍,和3D打印机的机床接触时,表面容易向上卷曲,且打印较大物件时,要小心模型冷却时因热应力而引发的翘曲和变形。PLA是3D打印初期使用情况最好的原材料,呈半透明颜色与光泽质感,可经生物降解后变成活性堆肥,是由甘蔗与玉米淀粉所形成,能避免模型发生翘曲和变形,打印出其他材料难以打印的形状。但PLA材料打印出来的物件无法抵抗高温,一旦温度超过50℃就会变形和软化,给3D打印带来巨大的麻烦。

2.4 复合材料

美国硅谷Arevo实验室通过3D打印发现高强度的碳纤维复合材料,与传统注塑定型和挤出方法相比,3D打印中通过对碳纤维的精确控制,可以优化电热性能与特定机械的性能,具有优秀的抗化学与耐高温性能,且可严格设定综合性能。因3D打印复合材料的零件一次使用只可制造一层,每层可实现任何需要的纤维取向,因此其造价也会较为昂贵,且无法循环利用,适用于国防、航天及医疗方面。

3 农作物秸秆3D打印的综合应用

和上述材料相比,农作物秸秆应用在3D打印中更具发展前景。农作物秸秆是在籽实收获之后剩下的一些富含纤维成分的作物残留物,主要有豆类、麻类、薯类、禾谷类、油料类及甘蔗、棉花、瓜果、烟草等作物的秸秆,其作为农作物当中主要的副产品,数量庞大,同时也是具有多类用途的一种可再生生物资源。根据联合国的环境规划署所做出的报道指出,世界上所种植的各类农作物秸秆每年可提供20亿t,而我国的农作物秸秆每年产量大约是7亿t,位居世界首位,其折合标准煤量是3.5亿t左右,占全球秸秆总量约30%,我国农作物秸秆资源量每年占生物质资源量接近50%。

虽然农作物秸秆为一种珍贵的可再生资源,但因受到生活方式与消费观念影响,我国的农作物秸秆资源基本还处在高污染、高消耗及低产出的现状,大多数农作物秸秆都被弃置或焚烧,无法得到合理的开发与利用。根据调查,我国农作物秸秆的利用率在33%左右,其中大多数都未经过处理,经处理后所利用的量只有26%左右。所以,对农作物秸秆资源进行综合应用对保护环境、节约资源、增加收入及促进农业可持续发展等具有重要意义。

然而,将秸秆用在3D打印中的新材料,不仅可以解决农民农收问题,保护环境,还能在加工回收后获取3D打印的新材料,这样可以显著降低3D打印的成本。农作物结钢有着非常高的利用价值,其热值高,相当于标准煤的50%,经测定,农作物秸秆的热值大约15000KJ/kg,且农作物秸秆中含有多种能够被有效利用的成分,除了大部分的碳之外,还有钙、钾、镁、硅、磷、氮等矿物质元素及有机成分纤维素、木质素、半纤维素、蛋白质、灰分及脂肪等,这些物质可作为资源进行利用。

如用玉米秸秆等原料经过加工后可以打印出木纹餐具与花瓶等生活常用品,这种采用农作物秸秆经3D打印所生产的产品有着天然草木色的纹理与秸秆特有的清香,使所打印出来的产品更具木质感,不仅实用,还具有观赏价值,且农作物秸秆用做3D打印的材料,绿色环保,具有非常广泛的应用前景。

4 结语

3D打印技术的出现受到多个国家的关注与重视,且对传统的制造方法带来巨大突破,在其不断发展的过程中为各类似行业所存在的问题提供新解决思路与方法。因此,各国开始大力发展3D打印打印技术,并将农作物秸秆应用到3D打印中,相信在未来3D打印技术会逐渐渗透到人们的生活中,变成社会发展新航标。

参考文献

第2篇

关键词:3D打印技术;材料动画片;制作;优势;局限性

0 前言

当前,3D打印技术迅速席卷全球,并掀开了产业革命新篇章,尤其是随着3D打印技术的不断发展与成熟,使得该技术的应用领域与范围随之实现了拓展。在材料动画片的制作领域中,作为动画艺术领域的重要分支之一,借助3D打印技术的运用,实现材料动画片在制作上更加的完善,效果更加逼真,充分彰显出了现代技术与手工艺完美结合的优势。在此过程中,由于一系列问题的呈现,也使得3D打印技术在该领域中的运用受阻,成为当前亟待攻克的一大难题。

1 3D打印技术与材料动画概述

所谓的3D打印技术也被称之为快速成形技术,该技术则是基于数字模型这一基础上,借助软件分层离散以及数控成型系统,以激光束等方式来实现耗材打印,通过对所使用特殊材料的逐层堆积与粘结,获得立体模型并将这一数字三维模型进行打印,实现实物产品的制作。基于3D打印技术下,其运行原理是:结合实际需求来提前备好打印材料,然后将数字三维模型数据输入到3D打印机中,相应的打印设备则结合模型数据,按照层叠的方式来打印出相应的立体实物。

材料动画也被称之为定格动画,其需要相应的拍摄动画师对模型定位的实体图像进行逐格拍摄,在拍摄完一副画面后,对拍摄对象进行稍微移动后实现下个镜头的拍摄,在完成拍摄后,将每次所拍摄的一帧画面进行连续播放,进行形成具备活灵活现的动画镜头。在传统的拍摄制作中,采用手工工艺的方式不仅耗费时间长且整个工序十分复杂,进而加大了成本投入,同时制作效果也存在一定的不足。而借助3D打印技术的运用,则能够为有效解决手工艺拍摄制作所存在问题的同时,借助3D打印技术与材料动画的完美结合,在简化材料动画制作程序的同时,赋予拍摄镜头以更加逼真的视觉效果。

2 3D打印技术在材料动画片制作中所呈现出的优势

2.1 降低成本并提高制作效率

在材料动画片制作的传统领域中,要想打造一部精良之作,就意味着在实际之作的过程中,需要针对角色、场景以及到道具等进行细化之作,相应的工序极其复杂,进而使得投入成本过高。而借助3D打印技术的运用,则能够与传统手工艺之作进行有机结合,在简化手工工艺操作程序的同时,大大降低了成本投入。同时,在实际开展制作工作的过程中,需要结合实际情景之需,实现相应模型的打造,当角色需要在一个或者是多个场景中出现,则就需要针对人偶、道具以及场景等及西宁反复的翻制,借助手工艺来开展这一工作,面对繁琐且复杂的制作程序,无意会消耗大量的时间,相应制作效率极低。将3D打印技术进行运用,能够基于相应数据下,提高制作的效率,为实现材料动画片的高质高效制作奠定了基础。

2.2 借助良好材质的运用促使画面更加逼真

在材料动画片的制作中,需要借助材料的运用来实现人物造型、道具以及情景等的设计,而相应材料材质直接影响到了动画片制作的效果。在传统的拍摄方法下,难以实现画面的完美呈现,特别是画面缺乏立体感,而借助3D打印技术的运用,则能够通过对模型材质的扫描来实现数字修正,在此基础上,借助特殊材料的使用来实现实物打印,在保证原材质属性不被破坏的同时,还能进行修正之后,凸显出材质细节的精准性,最终呈现出逼真的画面。在完成实物制作的基础上,以逐帧拍摄的方式来实现具备动态影像画面的制作,为呈现出一部精良动画作品奠定基础。

3 3D打印技术在材料动画片制作中所呈现出的局限性

从前文的分析中可知,借助3D打印技术的运用,能够为提高材料动画片制作的效率与质量奠定基础,进而为降低成本投入并实现逼真动画影像的打造。但是,在实际运用3D打印技术的过程中,也呈现出了一定的局限性,具体而言,表现在:第一,3D打印技术本身对成本投入提出了较高要求。虽然与传统手工工艺技术相比,3D打印技术能够节省大量的人力、物力以及财力,并提高制作效率,但是,从3D打印耗材方面看价格高的耗材所打印出的模型精细度较高,但是,相应的成本随之加大,而如果选择廉价耗材,虽然能够在一定程度上降低成本,但是,很多情况下,则难以满足实际之作之要求。同时,因相应增材制造的材料研发本身具备了较大的难度,进而致使3D打印技术的运用同样需要投入较大成本;加上当前增材料制造技术在国内发展尚不成熟,进而也影响到了3D打印技术下材料动画制作的效率与精度。第二,自动化控制水平偏低。基于3D打印技术下,需要以信息技术以及材料科学等多学科领域中的尖端技术引进,而从目前自动化控制系统看,相应系统稳定性有待提升,进而影响都了制作的精准度。第三,材料单一。目前,从3D打印技术本身的实际发展现状看,最大的问题在于材料的局限,一般而言,要求相应的3D打印材料要具备方便性,且成本可控、性能可靠;同时,现有3D打印普遍为单色素模,无法满足材料动画制作发展之需。第四,人员素质有待提升。在材料动画片制作中,要想充分实现3D打印技术的作用与价值,就需要提高对人员能力素质的重视程度,确保相应人员能够在开展材料动画制作的过程中,以实现对3D打印技术的完善运用。但从目前相应人员能力素质的现状看,还存在着一定的不足,难以将3D打印技术与手工工艺进行完美结合,进而阻碍了3D打印技术作用的发挥。如上问题是当前材料动画片制作过程中,运用3D打印技术所急需解决的主要问题。

4 结语

在材料动画片制作中,借助3D打印技术的运用,能够在化简工序、提高材料动画制作质量与效率的基础上,降低制作成本,并打造出完美的视觉效果,为进一步促进材料动画片制作领域的发展步伐奠定了基础。而从实际践行看,3D打印技术在实际运用于材料动画制作过程中,依旧存在着一定的局限性,需要制定具有针对性解决措施,以打破3D打印技术在该领域中发展瓶颈的束缚。

参考文献:

[1] 范治鸣.数字技术背景下对当前定格动画创作的思考[J].福建商业高等专科学校学报,2014(06):87-91.

第3篇

简单地说,3D打印机是这样工作的:先用计算机建立所需打印物体的三维模型,然后把模型分成多层结构,用机器将原料(目前而言通常是金属或塑料)熔化,再运用喷墨打印机的工作原理,使熔化材料从喷嘴喷出,从而打印出多层结构的第一层,然后是第二层、第三层……逐层叠加,当所有层都打印完时,所需要的物体就出现了。该技术被应用在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程以及许多其他领域。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。进入新世纪以来,这类机器的销售有了快速增长,其价格则出现大幅下降。3D打印制造物品所需要的,只是一台3D打印机、原材料和控制打印机的软件。用软件画出模型,把原料加入打印机,点下“打印”选项,过一会儿就可以拿到新鲜出炉的物品了,这就是这种打印方式的惊人之处。

流水线改变了生产制造的方式,从而使世界进入了现代化时代。同样,3D打印也可能使人类生活进入一种新状态。工程师和设计师们使用3D打印机已经有数十年了,但大多数情况下,只是为了能在产品大规模生产之前快速而廉价地得到其原型,从而摆脱价格昂贵且效率低下的模具制造的束缚。随着能够处理的材料越来越多,3D打印机开始更多地被用来生产成品。研究3D打印的人们喜欢用“加法”或“减法”对传统工业制造进行分类。在工业界,使用3D打印机生产被称为“加法”制造,这种方式与使用切割、钻孔和金属蚀刻这些需要用车床等工具对材料进行加工的“减法”制造完全相反。加法制造过程中所需的原材料很少,而且3D打印机由软件驱动,无需费时费力地重新调整机器,就可以很容易制造出不同部件。3D打印这种所需材料更少、生产流程更简单的特点是传统制造方法无法比拟的。

将3D打印设备称为“打印机”,是参照其技术原理的结果,因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。随着这项技术不断进步,现在已经能够生产出与原型的外观、感觉和功能极为接近的3D模型。对于生产者来说,3D打印技术可大幅降低成本,提高原材料和能源的使用效率,减少对环境的影响,它还使消费者能根据自身需求量身定制产品。3D 打印机既不需要用纸,也不需要用墨,而是通过电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等一系列技术,把电子模型变为实物,其优点是大大节省工业样品制作时间,而且可以“打印”造型复杂的产品。许多专家认为,这种技术代表制造业发展新趋势。

3D打印的优势

3D打印技术能够改变制造业,因为它降低了产品的成本和生产风险。3D打印不需要庞大的机器、巨大的厂房,企业因此就不需要一直扩大生产规模,以赚取巨大的固定资产投资。不仅如此,3D打印还能够大幅减少原材料消耗并减少对装配人工的需求,因此是一种耗能低、污染低甚至无污染的生产方式。

当今世界,大量同质化的产品有时会不受消费者欢迎,尤其当很多东西都可以通过3D打印量身定制之后,传统的制造方式将被逐步淘汰。能够定制化、小批量生产而几乎不增加成本,是3D打印的一个巨大优势。在消费者追求个性化的当代社会,此种方式能够很好地迎合消费者需求。

对发达国家来说,它们这种用规模化、机械化的加工方式取代需要人工精密加工的生产步骤,可以减少对人工的依赖,减少运输费用,单位人员的产出会更高,从而减少对发展中国家制造业的依赖,

将来人们会看到,消费者能在家中像下载音乐一样下载产品模型,然后打印出来;或者在当地的3D打印中心,根据自身的喜好设计出各种产品。这样的情景可能很遥远,但技术发展的速度经常是不可想象的,一场新的工业革命可能即将来临。

可能很多人以为,3D打印就是在电脑上设计一个模型,不管内面和结构多复杂,只要摁下“打印”按钮,3D打印机就能打印出一个成品。这个想法其实不正确,因为真正设计一个模型,特别是一个复杂的模型,需要大量工程、结构方面的知识,需要精细的技巧,并需要根据具体情况进行调整。以塑料熔融打印为例,如果一个复杂部件的内部没有设计合理的支撑,打印出的成品很可能会变形。媒体喜欢将3D打印机描述成产品打印完毕就能直接使用的神器,可事实上,产品制作完成后还需有一些不可避免的后续工艺:或打磨,或烧结,或组装,或切割,这些过程通常需要大量的手工工作。

都说3D打印能给人们巨大的生产自由度,能生产前所未有的东西,可直到目前,几乎还没有这种市场“杀手”级别的产品出现。用3D打印机小规模做些饰品、艺术品是可以的,做逆向工程也是可以的,但要谈到大规模工业生产,3D打印还不能取代传统的生产方式。如果3D打印能生产出其他工艺无法生产的产品,而这种产品在某些性能方面有极大提高,或是能够极大改善消费者的生活品质,或许能促进3D打印机实现更快普及,但目前这方面还不尽如人意。

发展瓶颈

目前,3D打印技术面临的发展瓶颈主要有以下几个:

首先是价格因素。大多数桌面级3D打印机的售价在2万元人民币左右,国内的一些仿制品价格虽然可以低至6000元,但据商透露,国产低价3D打印机的生产质量很难有保障。另外,桌面级3D打印机仅能打印塑料产品,因此使用范围非常有限。而且对于家庭用户来说,3D打印机的使用技术要求仍然很高。因为使用者必须懂得3D建模,然后将模型数据转换成3D打印机能够读取的格式才能进行打印。

其次是原材料因素。3D 打印不是一项高深的技术,它与普通打印的区别就在于使用材料不同。以色列的3D打印机制造商 Object是掌握打印材料品种最多的公司。目前,它已经可以使用14 种基本材料,还能在此基础上混搭出 107种材料。但与大千世界为人类提供的材料品种相比,这个种类规模还相差甚远。不仅如此,材料的价格也是个问题,便宜的材料每公斤几百元,而最贵的材料每公斤售价可达4万元左右。

第三是社会风险成本因素。如同核反应既能用于发电,但又具有可怕的破坏力一样,3D打印技术在发展初期已让人们看到了一系列隐忧,而未来进一步的发展也令很多人有所担心:什么都能彻底复制,想到什么就能制造出什么,听上去很美的同时,这种不受控制的创造也着实令人恐惧。

3D打印是一层层地制作物品,想把物品制作得更精细,就需要减小每层的厚度;想提高打印速度,就需要增加层厚,而这势必影响产品的精度。在生产同样精度的产品时,与传统工业生产相比,3D打印没有成本优势,尤其是没有时间成本和规模成本优势。

现在3D打印机市场百花齐放,如同处于战国时代,导致机器品质参差不齐。目前3D打印机缺乏统一的制造标准,致使同一个3D模型在不同的打印机上打印时,得到的产品可能大不相同。此外,打印原材料也缺乏标准,3D打印机生产商都想让消费者购买自己提供的打印原料,以便获取稳定的收入。这种做法可以理解,毕竟普通打印机的打印原料也是采用这种模式供给的。但问题在于3D打印机生产商所用的原料一致性太差,从形式到内容千差万别,这让材料生产商很难与之合作,因为研发成本和供货风险都很大,从而难以形成产业链。表面上看,是3D打印机捆绑了3D打印材料,事实上却是材料捆绑了打印机,这非常不利于降低成本和抵抗风险。

应用领域

3D打印技术迅速兴起,成为炙手可热的新型产业,它可以打印的立体产品种类正迅速增加。3D打印机的应用对象可以是任何行业,只要这些行业需要模型和原型。以色列的Object公司认为,对3D打印机需求量较大的行业包括政府、航天、国防、医疗设备、高科技、教育以及制造行业。

2011年6月,欧洲一位患有慢性骨骼感染病的83岁老人,换上了由3D打印机“打印”出的下颚骨,这是世界上首个使用3D打印技术制作人体骨骼的案例。据国外媒体报道,在不久的将来,外科医生们或许可以在手术现场利用打印设备打印出各种尺寸的骨骼来使用,用于替代真实人体骨骼的打印材料也正在紧锣密鼓地研制,在实验室测试中,这种骨骼替代打印材料已经被证明可以支持人体骨骼细胞在其中生长,其有效性也已经在老鼠和兔子身上得到了验证。未来数年内,打印成的、质量更好的骨骼替代品或将帮助外科医师修复病人损伤的骨骼,帮助骨质疏松症患者恢复健康,也可以用于牙医诊所。

为了打印骨骼替代品,来自华盛顿州立大学的机械和材料工程师萨斯米塔·博斯(Susmita Bose)和她的同事们对可从商业销售渠道获得的ProMetal 3D打印机进行了测试。这种3D打印机会在一层粉末基底之上逐层喷洒原材料胶粒并逐层成型,每一层的厚度仅相当于人的头发丝宽度的一半。使用这台打印机制造的骨骼支架的主要材料成分是磷酸钙,其中还额外添加了硅和锌以增强其强度。当它被植入人体内之后,可以暂时起到支撑骨骼的作用,并在此过程中帮助正常的骨骼细胞生长发育,由此修复之前的损伤,这种材料最终可以在人体内自然溶解。科学家们花费了4年时间才找出这种合适的材料配方,使用的技术涉及到化学、材料学、生物学和工艺科学等诸多学科。

美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描,利用3D打印技术做出了适用于学术研究的3D化石模型。模型不但保留了原化石所有的外在特征,同时还能按比例缩减,更适合研究使用。在微软的3D模型打印车间中,当产品设计出来之后,用3D打印机制作模型,能让设计制造部门更好地改良产品,从而打造出更出色的产品。

博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害,同时复制品也能让艺术或文物有机会影响更多的人。因为托马斯·杰斐逊雕像的原件要送到弗吉尼亚州展览,史密森尼博物馆就将一个巨大的3D打印替代品放在了雕像原来所在的位置。

在建筑业里,工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印建筑模型的思路。这种方法快速、成本低、环保,而且模型制作精美,完全合乎设计者的要求,还能节省大量材料。制造业也需要很多3D打印产品,因为从某些方面来说,3D打印在成本、速度和精确度上都比传统制造好很多。

现在,研究人员已经开始尝试用巧克力做原材料来打印了。或许在不久的将来,很多看起来一模一样的食品就是用3D食品打印机“打印”出来的。当然,这种打印食品的售价可能会比传统食品贵很多倍。

汽车行业中同样有3D打印机发挥作用的领域。并不是说汽车可以直接用3D打印机打印出来(或许未来这也是有可能的),但汽车制造商在进行安全性测试等工作时,可以将一些非关键部件用3D打印出的产品替代,在获得效率的同时降低成本。

一位名叫恩里科·迪尼(Enrico Dini)的发明家称,他已经与建筑大师诺曼·福斯特(Norman Foster)和阿尔塔空间公司(Alta Space)的科学家进行过讨论,希望能设计出一种可以用月球尘土做原材料的打印机。届时,就可以在月球上用这种打印机快速建造出人类的月球基地。

预计到2050年,3D打印技术将能制造出飞机。据飞机制造商空中客车公司(Airbus)的设计师透露,该公司的3D打印飞机计划预计可在2050年前变成现实。据《福布斯》杂志报导,此计划会使用体积为机库大小的3D打印机制造飞机零件。空中客车公司的员工巴斯蒂安·谢弗(Bastian Schafer)描述了他的构想:这架飞机长80米,曲面机身由透明材质制成,乘坐这种飞机的乘客会感到自己彷佛正在云端翱翔。

行业现状

如果未来3D打印技术能走进我们的生活,将提供无数的商业机会,包括3D打印设备制造、打印材料制造、应用软件和服务等。环顾我们生活中的四周,绝大部分消费品都可以用3D打印技术制造。据相关机构统计,到2015年,3D打印行业的市场容量至少可达到1600亿美元。

3D打印产业分为3D打印设备制造、材料制造和相关的应用软件和服务三个部分。3D打印机是整个产业的基础,随着产业的发展,无论是家用的桌面3D打印机还是制造业使用的3D打印机的需求量都会大大增加。在这个领域,未来会呈现传统巨头与新兴企业并存的局面。在消费市场,各种打印材料的性质完全不同,制作出的产品也可能无奇不有;而在工业市场中,可能每一个项目都要由不同的3D打印机来完成。因此,3D打印设备制造商将面临非常细的市场区分和极高的定制要求。

现在这个行业还未出现明确的领导者,参与者有一直从事3D打印的科技公司,也有惠普这样的传统打印行业巨头。目前3D打印机与传统喷墨打印机可以说是一脉相承,但随着技术的发展,两者可能会体现出越来越多的区别,也可能有越来越多的企业进入这个行业。

在3D打印材料制造领域,将诞生专业的材料提供商。打印材料是3D打印产业的核心部分之一,材料技术的发展水平直接决定着3D打印机的制造能力,决定着打印出的产品能否完全取代传统制造业生产的产品。材料制造商追求的目标是:更好的材料质量,与之匹配的打印技术,像现在的打印机墨盒一般廉价且方便使用。

目前,打印材料制造行业的主要参与者还是各家设备制造商。但与传统打印行业耗材单一、技术含量不高的特点不同的是,3D打印需要使用各种高技术材料。因此,专业的材料提供商未来也必然会成为这个行业中的重要成员。

与3D打印相关的应用软件与服务的需求潜力十足,其市场之大可能超出想象。应用软件用于控制3D打印机,软件使用平台的易用性对3D打印产业有巨大影响。现在的3D建模软件较为复杂,售价昂贵而且普通用户难于使用。如果能让用户快速、方便地建立自己需要的模型,比如在平板电脑、智能手机等平台上开发各种与3D打印有关的应用,让消费者能随时随地打印出自己的灵感,3D打印的需求肯定会迅速提升。在这方面,总部位于荷兰的创新制造公司Shapeways提供了一个很好的模式:消费者将3D模型图甚至是2D图片上传到公司网站,公司就能制造出相应的饰品,然后邮寄到消费者手中。消费者甚至还可以在网上出售自己创造的3D模型。

3D打印在国内外都得到了高度重视,机器本身并不是技术推广的难点,但其是否会成为未来制造业的发展方向,仍需要时间检验。但可以确定的是,在军工、航天、科研等不在意投入产出比的行业中,3D打印已经得到了很多的重视。从3D打印产业链来看,未来有很多方面都具有发展潜力:

在输入端,3D图纸设计最具有发展潜力。无论三维打印发展到何种地步,图纸设计都是无法取代的。此外,三维设计软件、图纸设计服务、扫描软件以及扫描设备制造领域都可能有较大的发展。

在制造端,与打印机相关的行业都有发展潜力。作为行业的核心,3D打印机生产的发展已基本走上正轨。例如,3D System公司研发了应用于不同行业的使用不同材料的打印机,净利润率可达到15%左右。目前来看,3D打印机的瓶颈仍然是多种混合材料打印,如果能够发现更多成本低、易于应用的打印材料,可极大地扩展3D打印的应用。

在服务端,3D打印服务同样具有发展潜力。打印服务目前在美国已有应用,建立的连锁打印服务机构不免让人想起当年的柯达彩印店;日本也推出了根据孕妇B超结果打印胎儿模型的服务。将类似的应用推而广之不难发现,打印服务必然拥有广阔的市场。

中国的3D打印市场

成立于2009年的杭州铭展网络科技公司是3D 打印机的生产者和商。公司是三维立体打印机生产商3D Systems 部分产品的中国区服务商,同时也基于开源3D打印技术制造出了个人3D打印机系列,发展目标是批量生产经济型家用打印机,以方便设计师、工程师、科技人员甚至普通爱好者的使用。此外,铭展还建立了“我爱3D”设计作品分享社区,让更多人参与3D打印作品的创新和分享。

南京宝岩自动化有限公司自主研发了3D打印机,既有可打印手机座、茶杯、梳子等生活用品的家用型版本,也有冰柜大小的大型彩色3D打印机,可用于打印齿轮、螺帽及零部件等模型,市场售价在1万~25万元之间。

实威国际的总部位于台北,这家软硬件及顾问服务解决方案提供商经营3D打印机相关软件,其产品涉及3D设计软件、3D产品文件编写,可以加强客户建立2D、3D图档和动画的能力。在2012年8月举办的台北国际模具暨模具制造设备展上,实威国际展出了Solidworks系列软件,这种3D 产品设计软件可以帮助制造业企业缩短研发时间。

第4篇

最近几年,3D打印的曝光度越来越高,3D打印房屋、3D打印汽车等3D打印产品的横空出现,不仅引起民众的广泛关注,更是使得3D打印成为投资资金的新宠,银邦股份、中航重机、华中数控等3D打印概念股表现大好。实际上,3D打印并非新鲜事物,早在20世纪80年代就有专门的研究机构和企业从事3D打印设备、材料、产品的研发与生产制造。经过几十年的发展,3D打印已在工业造型、机械制造、军事、建筑、影视、家电轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域取得技术突破并得到初步应用。虽然目前全球3D打印市场份额只占整个制造业的0.02%,但是随着3D打印技术和材料的发展,其应用领域必将不断拓展,应用规模将不断扩大。2012年,全球3D打印设备市场规模为22.04亿美元,同比增长28.6%,预计到2017年将达到50亿美元,到2020年将达到108亿美元。

工业4.0背景下3D打印必受政策热捧

3D打印技术完美地契合了工业4.0制造智能化、资源效率化和产品人性化的理念,因此成为广大国家发展的重点。2012年,奥巴马针对美国制造业提出了一系列发展方案,将3D打印列为11项重要技术之一,并联合研发机构、高等院校、制造商,建立了国家3D打印研究所。3D打印是一场制造技术的革命,对中国制造业升级至关重要。我国从20世纪90年代起研发3D打印技术,目前,清华大学、北京航空航天大学、西安交通大学、华中科技大学、北京隆源公司等研究机构与企业,已经在3D打印设备和材料领域取得一定研究成果。2012年10月,中国3D打印技术产业联盟成立,2013年,中国3D打印技术产业创新中心(南京、潍坊、珠海)相继成立。2013年,3D打印入选国家“863”计划,国家将提供4000万人民币作为研究基金来支持3D打印核心技术的发展,北京将投入15亿人民币支持3D打印技术。2015年2月,工信部下发《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》,对3D产业的发展做出了整体计划,未来相关产业政策的出台在预料之中。

定制化生产制造是3D打印主要发展方向

基于3D打印低成本定制化的优势,航空工业、生物医学和个人消费是其最具潜力的应用领域。“十三五”期间,我国3D打印将率先在航空工业领域获得广泛应用。2013年1月,“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”获国家技术发明奖一等奖,我国成为世界上第二个掌握飞机钛合金结构件激光快速成形及技术的国家、世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造且付诸实用的国家,航空部门和汽车制造等工业领域是该类3D打印技术最能发挥优势的领域,未来几年其应用将步入快速成长期。

3D打印在生物医学领域的应用初步显现,目前正在探索的应用主要有假牙和假肢,当3D打印技术与医学影像建模、仿真技术结合之后,还能够在人工假体、植入体、人工组织器官的制造方面得到广泛应用。随着打印设备和打印材料技术的进一步突破、成本的进一步下降,3D打印在个人消费领域(食品、艺术品、个性化物品等)也将得到进一步发展。“十三五”期间,3D打印将深刻影响制造企业的生产方式,引领制造业从标准化和精益化生产步入定制化生产。经过“十三五”的夯实发展,到“十四五”期间,借助网络和信息技术,我国有望初步形成以“个体创意+社区共建+云制造”为代表的新的制造业模式。

3D打印产业化发展尚需突破四大瓶颈

从中长期看来,3D打印产业具有较为广阔的发展前景,但目前产业距离成熟阶段尚有较大距离,理想很丰满,现实很骨感,短期内对于3D打印的发展不宜过分高估。3D打印欲实现产业化发展,需要突破技术成本、打印材料、产品质量、社会风险等四大瓶颈。技术成本方面,以3D打印机为例,其造价昂贵,大多桌面级3D打印机售价2万元人民币左右,国内的仿制品价格可以低到6000元以下,但质量难以保证。打印材料方面,3D打印材料多采用化学聚合物,选择的局限性较大,成型品的物理特性较差,而且安全方面也存在隐患,另外材料的价格也偏高,亟需丰富材料品种、降低材料价格。产品质量方面,许多3D打印产品精度还不尽人意,打印效率还远不适应产业化需求,而且受工作原理的限制,打印精度与速度之间存在严重冲突。社会风险方面,3D打印的技术优势使得假冒、仿造变得更加容易,不在知识产权等方面提前做好应对,3D打印技术的泛滥将会带来严重的社会风险。

第5篇

2011年的3月,一直埋头研发新型3D打印机耗材的许小曙突然被尖厉的“红色警报”惊醒。这位当时已经57岁的应用数学与材料科学博士,发现自己雄心勃勃创建的华曙高科,陷入危急时刻——全新3D打印机和耗材都未能研发成功;公司运行一年半以来几乎没有任何收入,但已烧掉约1200万元现金;来自房地产行业的投资者已经失去信心,决定撤资。

这样糟糕的状况与许小曙之前的设想完全不同。2009年从全球规模最大的3D打印设备制造商3D Systems辞去技术总监职务后,许小曙孤身一人回国创建了华曙高科。他坚信华曙高科将成为全球最重要的3D打印机公司之一,在全球市场成为3D Systems最有力的竞争对手。许小曙不能允许自己的梦想就这样破灭。

经过冷静分析,许小曙决定首先解决产品研发的问题。一旦3D打印机和打印耗材尽快推出,不仅能够提振士气,让投资者看到公司发展的未来,还能让公司在短期内改善财务状况。

当时3D打印机的开发已进入后期,许小曙有90%的把握尽快拿出最终产品。真正的技术难题是从公司成立第一天就开始研发的3D打印机耗材。这种类似于“墨汁”的打印耗材才是华曙高科的核心产品,但其研发工作却陷入一团乱麻。根据3D打印的工作原理,这种“激光粉末烧结”技术使用的材料,是一种粉末状材料。这些粉末在一定熔点下融化,按照数字控制技术叠加成需要“打印”成型的物品。但在研发过程中,这种材料的熔点总是忽高忽低无法控制。第一批制造出来的耗材熔点为178摄氏度,一个月后第二批生产的耗材熔点就涨到186摄氏度。不仅如此,某些批次试制出的耗材在力学性能上也无法达到要求。

许小曙决心从头梳理打印机耗材的研发过程,查找可能影响产品性能的重要问题。这种打印机粉末耗材,是一种化学聚合物。研发之初,为保证材料质量,许小曙特意从经销商那里购买了最好的进口化学材料作为母材。但最终他发现,恰恰是这些进口材料差点拖垮了他的公司。

事实上,因为大多数国内用户对价格很敏感,一些材料经销商就会进口一批质量有瑕疵的“尾货”降低成本。这些“尾货”材料因为生产批次不同,所以材料的质量瑕疵也各不相同。这就导致了许小曙在材料开发过程中,总会遇到没有规律的性能问题。即便当初他曾担心过材料问题,特意更换过几家经销商,也没能摆脱原材料质量带来的问题。

于是许小曙决心尝试用国产化工材料开发产品,由于国内并不能生产他需要的尼龙材料,这就迫使许小曙寻找新材料来代替。“我决定干脆不搞尼龙丝材料了,而是寻找一种类似尼龙的材料,反而走出一条新路。”许小曙告诉《时间线》,“从专利和知识产权方面来说,这种材料与很多现有产品没有任何冲突。我们为用户提供了一种新材料。这款材料又是以蓖麻油为原料,是一种可再生能源。”

这种原材料的开发也耗费了许小曙很多精力。因为许小曙需要的这种化工原材料,需要一种全新成份的配比,这是合作材料制造商从来没有生产过的。华曙高科的技术人员和材料制造商一起经过反复试验才把材料配比确定下来。与此同时,许小曙不仅与合伙人几次面对面详细沟通解释公司的发展前景和商业模式,还利用自己的政府资源和朋友关系,让合伙人相信公司的发展前景。看到3D打印机和耗材都即将研发成功,合伙人最终选择留下来。许小曙用了近一年的时间终于把自己的公司从崩盘边缘拉了回来。

新冒险

许小曙1990年毕业于美国科罗拉多矿业大学,获得了应用数学与材料科学博士学位。1997至2009年先后在美国Trilogy、3D Systems、Solid Concepts公司担任软件开发总工程师和技术总监等职务。在3D Systems,许小曙参与了SLS(选择性激光粉末烧结)技术的开发,是该技术最终实现产业化过程中最为重要的原创者之一,他也因此成为3D打印技术全球颇具权威的技术专家。

在3D Systems工作多年后,许小曙与公司管理层在产品策略上出现了很大的分歧。3D Systems长期以来一直以销售工业级设备为主,随着公司的产品线和规模逐渐增大,管理层决定效仿打印机市场,在自己的设备上通过芯片监控等技术,强制3D打印机用户们只能使用3D Systems销售的打印耗材,从而通过售价不菲的打印耗材赚钱了丰厚利润。

“从用户的角度来看,这样做并不好,并且限制了市场的竞争、限制了3D打印技术的发展。不应该在现有市场里考虑怎么多赚用户的钱,而是应该想办法把这个市场规模扩大。”许小曙告诉《时间线》,“现在限制3D打印发展的主要因素,并非技术方面的不足,而是成本过高。设备和材料成本降下来,才能推动市场的发展。”但由于公司已在纳斯达克上市,3D Systems管理层更关心的是财务数据如何能变得更好看,所以认为这样的销售策略十分正确。

许小曙回忆,3D Systems一些3D打印机中的零件,样机制造时都使用公司自己的3D打印机打印生产的。但当产品正式上市时,因为打印成本过高,公司还是要去开模具进行传统制造。要知道这种工业级3D打印机的产量并不大。而像航空、医疗等行业的企业用户,正是需要3D打印机来直接小批量生产零件。根据许小曙的估算,目前国际市场中,使用3D Systems 3D打印机的情况下,耗材在打印成本中的占比达到1/3。这种情况使得不少企业用户与3D Systems等3D打印机制造商产生了矛盾。许小曙也正是从用户对现状的不满中看到了市场机会。

2008年许小曙回到老家长沙参加母校湘潭大学50周年校庆,很多同学知道他在3D打印领域的成就后,都劝他利用中国制造业转型的机会在中国创建自己的公司。当时全家都已迁至美国的许小曙并没有回国创业的想法,笑着同意让同学们帮助寻找投资者。2009年3月许小曙利用假期到湘潭大学进行讲座,就在返美前一天,一位同学打电话告诉许小曙,有人想投资他在国内创办3D打印机公司。抱着试试看的心态,许小曙赶去和他们见面,结果发现对方是一位希望进军科技行业的房地产公司的老板,对技术一窍不通。于是许小曙只是大致介绍了一下3D打印技术,并留给他一些相关资料。第二天他就匆匆返回了美国。

在许小曙离开后,这位房地产公司老板带着拿到的资料,到清华大学等不少高校找专家咨询了3D打印技术的现状和市场前景。在总体上得到了积极正面的反馈后,他打电话给许小曙希望两人一起在国内创业。此时许小曙动心了。

决心创业的许小曙很快就回到长沙,约见了4、5个投资者。而在这段大约两周的时间里,之前希望与许小曙合作的房地产老板也赶到长沙,天天晚上和许小曙一起吃饭、讨论3D打印的市场状况和前景。许小曙被打动了,他最终同意与这位不懂技术但态度诚恳的房地产商共同创建3D打印机公司。于是华曙高科在2010年9月正式注册成立,第二年1月许小曙辞去了美国所有工作在长沙开始了自己新冒险。

华曙高科创建时包括许小曙在内一共只有6位员工,在一间80平米的写字楼房间开始了新材料的研发工作。后来随着研发的推进,需要购买一些试验和生产设备,许小曙就在长沙找到一间厂房,在其中隔出一块场地用来进行试验。3D打印技术对技术人员的要求较高,需要有机械、电子、光学、热学、化工等多方面的综合知识,当时华曙高科这家小公司很难找到适合的人才。于是许小曙就全部招聘本科、硕士应届毕业生,白天一起进行研发工作,晚上他就给这些年轻人上课培训。在办公室、厂房等方面控制成本的许小曙,在人才培养方面舍得花钱。他邀请很多外国专家到公司给年轻人讲课。最夸张的一次是请一位机械控制领域的美国专家在公司开课50天。这位专家每天的价格是1000美元。当时正好是华曙高科3D打印机第一台测试样机的组装、调试阶段,这位机械控制专家和华曙高科的年轻人一起完成了最后阶段的工作。

材料为王

许小曙认为真正推动3D打印技术发展的是打印所用的材料,尼龙丝、金属粉末……每次新类型打印耗材的出现都使3D打印技术实现跨越。而他自己正是在粉末烧结技术方面有很多积累。但想要从3D Systems手中抢夺用户,仅仅有新型材料是不够的。许小曙还需要提供可以使用新型材料的3D打印机。而且很多企业用户正对现有的封闭3D打印机系统心怀不满。所以许小曙的商业模式就是销售开放式的3D打印机和耗材整套产品,华曙高科的3D打印机属于工业级产品,一台售价近200万元人民币,除了自己制造的打印耗材外,也可以使用其他公司生产的耗材。华曙高科2013年3D打印机的销量目标是30台。“目前来说,技术比较简单的桌面系统不是我的强项。华曙高科的3D打印机是工业级别,直接为医疗、航空等行业服务的设备。这是我的目标。”许小曙对《时间线》表示。

事实上,美国很多大公司都喜欢在3D打印机上使用自己研发材料。不仅可以降低成本,更重要的是可以和公司的应用要求紧密结合。例如波音公司,对3D打印材料就有特殊的防火性能要求。华曙高科的3D打印机的一大卖点就是开放性。目前在工业级市场中,许小曙认为国内他没有竞争对手,而国际市场中,只有华曙高科的3D打印机是开放系统,几乎垄断该市场的两家大公司产品都是封闭的,而且3D打印机和打印耗材的价格都约是华曙高科的一倍。

许小曙向所有客户承诺,这家公司的产品永远保持开放,并因此赢得了不少企业用户的青睐。华曙高科的第一台3D打印机已被一家美国公司买走。如今公司规模已有62人,其3D打印机2012年9月上市销售,3个月内就卖掉了4台。化工巨头巴斯夫也已表现出购买意向,因为这种开放式打印机可以让它摆脱限制,通过华曙高科的打印机来开发各种适用于3D打印机的耗材材料。

目前华曙高科的订单主要来自美国,国内公司对华曙高科的3D打印机感兴趣的很多,但真正下单寥寥无几。许小曙表示,对此他早有思想准备。他知道一种全新技术,在取代传统成熟技术的过程中,用户都会有从观望、尝试到购买的过程。为此,华曙高科特意成立一个规模较大的打印服务部门。对于那些对3D打印感兴趣但尚存疑虑的用户,华曙高科就让对方先把图纸发过来,然后免费帮助他们打印价格,用最终的产品逐步说服客户。

第6篇

原理:用计算机“堆砌”出物品

3D打印技术的原理非常简单:就是用盖房子的方法,把一件东西精确地“堆砌”出来。

首先需要用计算机辅助设计软件(CAD)对要打印的物件进行三维建模(3D建模),之后用软件对虚拟的这个立体模型进行分层,以便于3D打印的分层打印。完成分层模型文件的制作后,将文件传输给3D打印机,3D打印机随即使用其装载的原材料(比如液体,粉末或者是板材)开始一层一层地“堆砌”,最终完成物件制造。不过,这个打印过程只是打印出一个“毛坯”,打印出来的东西要比初始设计的原样稍微大一些,随后还需要进一步精细加工,通过铣、磨等方式,去掉多余的部分,使最终零件的尺寸和表面质量等都达到初始设计的要求。

分析整个3D打印过程不难发现,3D打印机的材料使用、机器大小都在限制打印物品的材质、性能和大小。目前市面上可以买到的最便宜的3D打印机价格在1万元左右,其加工精度只有米级,用来加工门板之类尚可,若用它来打印牙签,打出来的只能还是门板。而要制造那些厘米级的精细物件,则需要百万元以上价格的3D打印机。

应用:几乎涵盖三百六十行

3D打印技术的最大优点是省去了加工和组装的过程,以往生产一些物件特别是工业制品的时候,由于这些制品往往形状不规则,有棱有角有分叉,使用传统切削工艺会浪费很多原材料;而用铸造工艺制造,精度又达不到要求;如果分段建造并组装,强度又不够,而3D打印技术可以一次成型,保证整体强度,同时其初始精度虽然还需要深加工,但是已经远超铸造工艺,因此被广泛用于样机研究、建筑、工业设计、军事、工程等领域。我国航空航天领域的不少难题都是用3D打印技术成功突破的。而荷兰阿姆斯特丹建筑大学的设计师们于今年1月已经开始打印全球第一座打印建筑物了。

除此之外,医疗、时尚、珠宝、教育和食品等领域也开始使用3D打印技术。在医疗领域,3D打印技术为复制人体代用器官提供了更为精细的选项,比利时和荷兰科学家联手用3D打印为一位83岁女性打印出了人造下颚,德国一家公司使用3D打印技术制造出了人体血管。前不久,浙江龙泉的艺人用3D打印技术打印出了精细的青瓷工艺品,其加工精度与优秀大师的作品不相上下。还有一家美国公司尝试采用3D打印技术制造猪肉,目前生产出的第一片猪肉几乎与普通猪肉一样。

前景:三大瓶颈有待突破

3D打印技术的应用前景非常广阔。但是它要想一飞冲天,还需要突破几个瓶颈。

首先是材料的瓶颈。3D打印使用的材料或者是粉末,或者是融化的材料,包括钛合金、光敏材料等,目前价格都非常高,难以推广。另外,这些可融化材料的熔点都较低,因此3D打印出来的部件不能用于高温环境,这大大限制了3D打印的应用范围。2012年美国一个工程师在自己家里用3D打印机制造了一个步枪零件,这个树脂步枪零件与真实步枪零件相差无几,但是如果真用这个3D打印零件替换真枪零件,打上几发子弹后它就要被高温烧蚀掉,而真枪零件可是能承受上万发子弹射击的。

其次是推广的瓶颈。目前3D打印机低端产品不少,加工精度在米级上下,而高端产品才能体现3D打印精细化和一次成型的优势,但是目前这些高端3D打印机的价格至少几百万元一台,几千万元或者上亿元的机器也有。高昂的价格使3D打印机无法大规模投入生产。而且目前使用金属材料进行3D打印的制造效率不高,每小时只能“堆砌”100到3000克左右,对于动辄几百公斤的部件来说,这个制造速度太慢了。

再次是设计的瓶颈。3D打印的核心之一就是计算机模拟实际物品进行三维创作。应付简单构造的物品还可以,遇到复杂的物体,比如大脑等人体器官,由于人类本身对其的认识水平都十分有限,3D打印技术就爱莫能助了。在3D打印技术的北京体验馆,观众可以在现场打印出自己的三维模型,但是这个模型仅仅只是个空壳,无法体现人体内部机能。

第7篇

制造业

在3D打印发展之初,其应用仅局限在原型制作或工艺品打印。随着3D打印技术的日趋成熟,在汽车、航空、医疗、教育、电子消费品等领域有了更为广泛的应用。其中3D打印在航空和汽车领域的发展已经比较成熟,而生物医疗则成为了最近3D打印研究的热门领域。

汽车行业

汽车制造商可以算作是增材制造技术的最早使用者之一,过去几十年汽车制造商多将3D打印技术应用于小批量原型制造。最近几年,各大汽车制造商开始加大3D打印技术使用步伐,向更高价值的应用转变,3D打印在汽车行业的应用正在从用于最终检查和设计验证的相对简单的概念模型,演进到用于测试车辆、发动机和平台的功能性部件。目前,汽车行业是3D打印的原型零部件的主要生产者,每年汽车行业将生产超过10万件原型零部件和添加制造的模具。

航空航天

3D打印技术特别是金属直接快速成形工艺成为航空航天领域的应用热点,其优势体现在生产周期短、生产成本低、减重(轻量化)等方面。

由于航空航天设备所需要的零部件往往都是一些需要单件定制的小部件,如果运用传统工艺制作势必会存在制作周期过长、成本过高的问题。3D打印工艺制造速度快,成型后的近形件仅需少量后续机加工,可以显著缩短零部件的生产周期,满足对航空航天产品的快速响应要求。3D打印加工过程的材料利用率很高,成形过程无需专用模具、工具和夹具,可以节省制造航空航天装备零部件所需的昂贵原材料,显著降低制造成本。

金属零件直接成形时的快速凝固特征可提高零件的机械性能和耐腐蚀性,与传统制造工艺相比,成形零件可在不损失塑性的情况下使强度得到较大提高。如由激光快速成型技术打造的一次成型钛合金的承力能力比普通锻造、焊接强上近30%。

同时,3D打印拥有良好的设计灵活性和加工柔性。3D打印工艺能够实现单一零件中材料成分的实时连续变化,使零件的不同部位具有不同成分和性能,是制造异质材料(如功能梯度材料、复合材料等)的最佳工艺。航空航天装备的零部件由于工作环境的特殊性通常对材料的性能和成分有着严格甚至苛刻的要求,大量试用各种高性能的难加工材料,而3D打印技术可以方便地采用高熔点、高硬度的高温合金、钛合金等难加工材料。

医疗行业

目前医疗行业3D打印技术的应用主要有以下几方面:一是无需留在体内的医疗器械,包括医疗模型、诊疗器械、康复辅具、假肢、助听器、手术导板等;二是个性化永久植入物,使用钛合金、钴铬钼合金、生物陶瓷和高分子聚合物等材料3D打印骨骼、软骨、关节、牙齿等产品,通过手术植入人体;三是3D生物打印,即使用含细胞和生长因子的“生物墨水”,结合其他材料层层打印出产品,经体外和体内培育,形成有生理功能的组织结构。

体外医学模型

3D打印模拟器官可以用来检测药物效果,一方面有利于缩短临床药物研发周期,另一方面可以避免潜在的人体试验损害,极大地节省新药的研发费用。构建3D 模型在手术设计、操作演练等方面具有广阔的应用前景和极高的应用价值。器官或组织的3D 医疗模型,能够将器官或组织内部构造的细节逼真地显示出来,使得医学知识变得更加直观明了。这种技术已在整复外科、口腔科、眼科等领域中的颅骨修复、下颌骨修复正形等方面发挥了积极作用。

3D打印通过复杂建模可造福外科手术。医生在手术前可以在患者体外再现体内实际模型,可以通过反复利用模型进行实验分析,从而减少在真实手术中的效率和风险。例如,北京阜外医院主要将这一技术应用在心血管介入手术方面,与比利时的3D 打印服务商Materialise 合作,在手术前提前模拟打印出心脏模型进行精准化训练,从而大大提升手术的成功率。这种方法对于先天心脏缺陷的婴儿好处明显,因为婴儿的器官相对弱小,手术就必须有更充分的准备,也必须非常精细。

定制化医疗器械/组织工程

3D打印技术在助听器、假肢制造、康复辅具、骨科手术个性化导板、人工关节、人工外耳和个性化种植牙等方面已得到了广泛应用。运用3D 打印技术设计和制作的助听器可满足个性化需求。利用3D 打印技术制造出的假肢也更加符合人体工学。应用金属打印制作的多孔钛结构,生物学表现特性更加合理,具有轻量化,更加符合人体工程学,从而克服了传统制造工艺的限制。

传统牙齿修复过程相对复杂,难以保证精度,返修率高、制作周期长。将3D打印技术运用到义齿修复中已经成为牙科领域广泛应用的技术,降低了义齿修复成本,缩短了制作周期。此外,3D 打印在骨科的应用可实现低成本假肢打印。

人工器官和组织

3D 打印技术不仅能够打印医疗模型、医疗器械,还可以根据患者需要打印出相应的器官。

3D生物打印使用含细胞和生长因子的“生物墨水”,结合其他医疗材料层层打印出产品,经体外和体内培育,形成有生长能力功能的组织结构。这项技术的推广与使用有望解决全球面临的移植组织或器官不足的难题。

美国圣迭戈Organovo将细胞用作“生物墨汁”,通过3D打印程序制成活性人体组织片,已成功打印出心肌组织、动脉血管等。爱丁堡赫瑞瓦特大学开发了一种基于瓣膜的双喷嘴打印机,配有两个“墨盒”,一个装着浸在细胞培养基中的人体胚胎干细胞,另一个只有培养基。使用这一打印机可打印用于组织再生的首例人体胚胎干细胞以及其他活细胞的打印。所研发的3D 打印机通过控制实现精确打印速度和墨水流量。

药剂

3D打印可制造靶向药物运输超微机器人。在人体内精准运输药物的机器人可以用来提升太近微创手术、靶向用药、远程感应和单细胞操控技术的效果和水平。

通过3D 打印技术实现的微型机器人被设计成“鞭毛”的类似物,这样可以更好地被数字化操控,从而灵活地将药物送达到人体各部。FDA 批准了美国Aprecia制药公司首款采用3D打印技术制备的“左乙拉西坦速溶片”上市。这种药采用Aprecia公司的ZipDose3D打印技术生产,内部呈现多空状,内表面及高,可在短时间内被很少的水融化,用分层打印制备药物制剂取代传统的压片技术,使得含水流体将多层粉状药剂结合在一起。

主要企业

3D 打印的核心专利大多被设备厂商掌握,因此在整个产业链中设备厂商占据主导地位。随着专利陆续到期,设备厂商的地位必然会受到冲击。近年来,3D 打印行业整合加剧,其中以3D Systems 和Stratasys 的整合路径最具代表性。3DSystems 采取上下游并购路径,并购对象包括服务商、软件公司、材料和设备厂商。Stratasys 的整合路径以横向整合为主,如与Objet 的合并和收购MakerBot。通过一系列的整合,设备企业转变为综合方案提供商,加强了对产业链的整体掌控能力。

全球3D 打印两大巨头3D Systems 和Stratasys 生产了全球半数以上的打印机,并在近几年通过兼并收购其他3D 打印企业不断扩大规模。另外,一些企业(如EOS、Envisiontec 等)在各自擅长的领域也有突出表现。除了这些企业,市场上还有许多提供3D 打印服务的中小型企业。

3D Systems

3D Systems公司由3D 打印技术的发明者查尔斯・赫尔成立于1986年,位于美国南卡罗来纳州罗克希尔,以立体光固化成型技术(SLA)起家。在此后的二十几年中依靠基础专利的优势,通过并购形成了覆盖打印材料、打印设备和打印服务领域的全产业模式。

近年来3D Systems已经逐渐摆脱了业绩亏损的状况,进入了盈利增长时期。自2009年以来,公司营业收入均保持20%以上的增速,2014 年,公司营业收入达到6.54 亿美元,净利润达到0.18 亿美元。目前在全球范围内拥有近900 名员工。

在外延并购方面,3D Systems动作频频。在过去的四年中,3D Systems公司已经收购了超过45家公司,总金额达到5.2亿美元。2014年,公司通过收购Cimatron、Simbionix、LayerWise、Laser Reproductins 等公司开始进军仿真、航空航天以及医疗等领域。2015 年3D Systems 收购了无锡易维,加紧了其在中国3D 打印市场的布局。另外,通过收购Bits from Bytes(一家普及型打印设备提供商),3D Systems也成为消费者使用的个人系统的领先供应商,其产品广泛应用于教育等领域。

3D Systems 是全球领先的3D 打印解决方案提供商。3D Systems 提供不同种类的产品。个人产品如Cube、BfB、RapMan 系列,入门级专业打印机V-Flash,专业打印机Projet 和Zprinter,以及基于SLA、SLS、SLM 技术的工业用打印机等。其技术优势包括概念建模、快速原型设计及制造等。3D Systems 提供7 种3D 打印解决方案,包括光固化快速成形和激光烧结、聚合物成型以及用于个人打印机技术FDM等。公司在3D 打印领域拥有超过1100 项专利,材料包括塑料、蜡、尼龙、金属等100 多种材料。

3D Systems产品和服务的一个重要发展是其“创作工具”。3D Systems 率先引入了基于网络和基于软件的工具来简化3D 产品的创造。通过对Vidar 的收购,3D Systems 成为创建三维数字化医学影像的领导者。同样的,通过对My Robot Nation 的收购,公司迅速打入消费产品领域。

3D Systems经营两个按需生产零件服务:ProParts 和Quickparts。在按需打印方面,3D Systems 提供Quickparts 和ProParts 服务。3D Proparts 是一家提供快速成型制造和服务的企业,其服务包括定制支持和项目管理等,于2009 年被3D Systems 收购。QuickParts于2011年2月被3D Systems收购,是一个小批量的生产商。

Stratasys

Stratasys由Scott Crump于1989年在美国明尼苏达州成立,并于1994年在纳斯达克上市。Stratasys专注于熔融沉积成型(FDM)技术的研究及开发,并成功打造出Dimension、uPrint 和Fortus 三个品牌。其中,Dimension凭借高性价比,成为全球最畅销的3D打印机系列之一。与3D Systems 相同,Stratasys的营业收入也在近年来保持快速增长,2014年公司营业收入达到7.5亿美元。

Stratasys 在近4 年来的并购浪潮中同样大动作频出,如以14 亿美元收购以色列3D 打印系统提供商Object 公司;以4 亿美元收购桌面级3D 打印设备生产商MakerBot;1 亿美元收购CAD 设计师社区Grabcad。随着各类企业的并购,Stratasys的3D打印领域全产业链在不断完善。

Stratasys主要经营3D打印设备和打印材料,这两项合计占其收入的85%。公司的3D打印设备包括理念系列、设计系列和生产系列三个级别,同时公司还制造专门用于牙科的3D 打印机。在打印材料领域,现在能够生产超过130种的打印材料,其中包括100种的光聚物和10多种的热塑性塑料打印材料。

ExOne

Exone也是3D打印全产业链企业,成立于2012年,使用麻省理工学院提供的粉末喷墨三维打印(Inkjet3DP)。主要提供两种打印机,分别使用沙子和金属材料,可以完成较大尺寸产品的制作。该公司的3D 印刷机器能够制造压铸模具和特种石英砂、陶瓷的铸造产品。

Exone 公司共有两个系列的产品,分别是S 系列和M 系列。S 系列的产品主要用于工业生产,生产浇铸所用的铸型,代表性的产品有S Max、S Print。M 系列的3D 打印机主要用于直接打印可以使用的零件或是终端产品,代表性产品为M Flex 和M Lab。前三者都是工业用打印机,M Lab 是科研人员专用的打印机,属于专业用途。

Exone 主要的客户集中在航天、汽车、重型设备、能源等行业。该公司还提供耗材和零件、服务、培训和技术支持,通过位于美国、德国、日本的生产服务中心(PSCs)来对其客户进行生产前合作与定制服务。

RepRap

RepRap 是一种三维打印机原型机,它具有一定程度的自我复制能力,能够打印出大部分其自身的(塑料)组件。RepRap 是(replicating rapid prototyper)的缩写。

这种原型机从软件到硬件各种资料都是免费和开源的,都在自由软件协议GNU 通用公共许可证GPL 之下。

至目前为止,RepRap 项目已经了四个版本的3D 立体打印机:2007 年3 月“达尔文”(Darwin),2009 年10 月“孟德尔”(Mendel),2010 年“Prusa Mendel”和“赫胥黎”(Huxley)。开发者采用了著名生物学家们的名字来命名,是因为“RepRap 就是复制和进化”。

由于机器具有自我复制能力,能廉价地传播RepRap 给个人和社区,使他们能够创建或下载来自互联网的复杂的产品,而不需要昂贵的工业设施。

Arcam

瑞典Arcam公司成立于1997年,在斯德哥尔摩证券交易所上市,公司是唯一使用电子光束溶解法(EBM)技术的增量制造公司,2003年3月第一台EBM S12机器上市,随后推出基于EBM技术的改进机型。

Arcam为市场提供EBM 的完整生产链,包括打印机、系统服务和金属粉末销售。Arcam还与美国DiSanto 技术公司合作,致力于骨科植入物(Orthopedic Implants)市场。OI 产业可分为三部分:重构、外伤手术和脊柱手术。

目前,Arcam上市的打印机有Arcam A2X、Arcam Q10、Arcam Q20,Arcam A2X主要应用于航空航天领域,应用材料是钛和铝化钛;Arcam Q10 则是针对于OI 市场,而Arcam Q20 则是在前者基础上,加大制造空间以适应在航空航天上的应用,二者均具备有电子枪、e LayerQamTM 系统。

其他

第8篇

3D打印赋予了普通人强大新颖的设计和生产工具,人们可以获得专业设计师和制造业大企业所独有的设计和制造能力。

在未来的3D打印世界里,无论何时何地,人们需要什么就可以打印什么。当然,技术虽然好,也要看人们怎样应用。有人可能会用来制造武器,甚至有毒的新药。

大多数人第一次听到3D打印时,他们就想到了那些老式的、常见的桌面打印机。喷墨打印机和3D打印机最大的区别是维度问题,桌面打印机是二维打印的,在平面纸张上喷涂彩色墨水,而3D打印机可以制造拿在手上的三维物体。

3D打印机依据计算机指令,通过层层堆积原材料制造产品。在人类历史的大部分时间里,我们通过切割原料或通过模具成型制造新的实体物品。

3D打印的技术名称是“增材制造”,这是对实际打印过程比较贴切的描述。3D打印独特的制造技术让我们能够生产前所未有的各种形状的物品。

3D打印不是一种新技术,3D打印机已在制造机加工车间默默地工作了几十年。但在过去的几年里,由于受到计算能力、新型设计软件、新材料、创新推动及互联网进步的推动,3D打印技术发展迅速。

计算机在3D打印过程中发挥关键作用,没有计算机发出的指令,3D打印机就会瘫痪。3D打印机正常运作的前提是要输入一个设计好的电子蓝图或设计文件,它们负责告诉3D打印机在哪里放置原材料。

3D打印过程如下:3D打印机在设计文件指令的导引下,先喷出固体粉末或熔融的液态材料,使其固化为一个特殊的平面薄层。第一层固化后,3D打印机打印头返回,在第一层外部形成另一薄层。第二层固化后,打印头再次返回,并在第二层外部形成另一薄层。如此往复,最终薄层累积成为三维物体。

3D打印机不像传统制造机器那样通过切割或模具塑造制造物品。通过层层堆积形成实体物品的方法从物理的角度扩大了数字概念的范围。对于要求具有精确的内部凹陷或互锁部分的形状设计,3D打印机是首选的加工设备,它可以将这样的设计在实体世界中实现。

3D打印部件和产品正在蔓延到日常生活中。你的汽车仪表盘的设计就借助了3D打印原型,确保各部件紧密地配合在一起。如果你戴助听器, 3D打印可以使用光学扫描数据,捕捉你内耳的精确形状,实现定制生产。

牙科诊所借助X射线不到一个小时就可以打印定制牙冠。在体内安装用钛和陶瓷打印的假膝盖已经风靡世界。如果你有幸乘坐波音公司的新型飞机——波音787“梦想飞机”,你已经将生命托付给至少32种3D打印的部件。

3D打印技术的秘密可以概括如下:就将复杂设计变成实体物品而言,3D打印机比其他生产模式(如人工生产或机器生产)更精确、更通用,可以将一个复杂的设计通过组合不同的原材料以过去不可能的方式制造成实物。

如今,一般家用3D打印机可以制造鞋盒大小的塑料物品。工业领域的3D打印机可以制造大到汽车、小到肉眼几乎无法看到的针头等物品。有些研究人员开始尝试用3D打印机打印小型房屋大小的混凝土结构。而在微观的角度,另外一些研究人员已经打印出肉眼几乎看不到细节的物体。

走向数字化和模拟化:跨越虚拟世界和实体世界的鸿沟

20世纪末,信息开始走向数字化。21世纪,虚拟世界将与实体世界更紧密地联系在一起。

虚拟世界是一个可以在其中自由选择的地方。在视频游戏里,人物可以跨越建筑物、长出新的手臂、变身成为不同的实体形状。虚拟世界也很容易编辑和修订。虽然改变一棵真树的树皮颜色是不可能的事,但在数码照片中改变树的颜色却很简单。

3D打印技术将跨越虚拟世界与实体世界的鸿沟。当然,怀疑论者会立即指出,数字世界和实体世界已经有了一些交汇点。毕竟设计和制造工艺已经由计算机驱动了数十年,现在大规模生产几乎实现了完全自动化(除了最后一步,即劳动密集型装配流水线)。

虚拟世界和实体世界的融合将是一个缓慢而微妙的过程,这一过程具有阶段性。首先,我们要获取实体物品的形状;其次,我们上升到新阶段,控制其材料组成;最后,我们要控制实体物品的行为。

掌控产品形状:现实生活中不可能的形状也能制造

3D打印机可以详细阐释数字化设计文件,带我们到接近充满丰富的创造力和自由的虚拟世界。如果你看动画片,显然,屏幕上的画面就是在用计算机设计的:恐龙在现代化的地铁站里漫步,状如秃鹰的飞行机器战士用致命激光扫射所经之处。

如果影片在动画和现实之间来回切换,对观众来说,在计算机绘制的充满丰富想象的多彩世界和现实生活中显然有一个明确的界限。欣赏3D打印的前景和风险的方法之一是思考掌控材料世界的铁律。由于3D打印机分层形成物品,它们可以塑造过去只有在自然界存在的形状,曲线、镂空与复杂的内腔制造将成为可能。

数字设计在计算机屏幕上令人震惊,但理论上被制造出来后随时会坍塌,因为它不能突破重力和材料限制。相比之下,数字世界让我们放飞想象的翅膀,自由创造。数字世界急需制造出现实生活中不可能的形态。

控制材料构成:实体物品能不能也变成数字世界的“1”和“0”

在融合的第二阶段,3D打印会给我们带来对物质构成和材料构成的精确控制。多材料3D打印机将为新产品的生产打开大门,这种新产品由严格控制的原材料构成,其整体性能将大于部分之和。

试想在一个水彩调色盘中,将蓝色和黄色混合,可以形成无数深浅不同的绿色。在自然界中,22种氨基酸以不同的方式组合,创造出可以形成惊人物种的蛋白质。配备精确的设计文件的多材料3D打印机,可以将熟悉的原材料混合成全新的组合。

随着3D打印技术的不断发展,我们将看到很多由当前不可行的材料混合制成的物体。我们将看到可以自我修复的机器部件,或者看到可以将其长度延伸近10倍的无线网格。医疗设备将对特定病人的血型做出回应,或检测其体温变化。

控制材料组成的第二个渠道与第一个稍有不同。有一天3D打印机会制造出可控的材料。在虚拟世界中,所有的信息无论多么复杂,最终都可归结为它的本质,那就是两个基本单位:1或0。相反,实体物品由丰富的、非模块化的螺旋结构的原材料制成,它的基本单位是原子,不那么规则且难以控制。由于材料在实体世界具有多样性,很难有意义地捕捉数字形式的“模拟”材料。结果是,模拟材料很难被精确地复制、控制和编程。

不兼容的原子是制造商的噩梦。诚然,3D打印机不能粉碎开放的原子,使它们更具可塑性。但是,3D打印机可以做的是将一度不能兼容的原材料巧妙地结合在一起,打印成单一的物品。

打印智能物品:机器人将过时

拿厨房的木桌为例,如果你用光学扫描仪扫描它的外表面,你可以把扫描获得的数据转换成设计文件。一旦将桌子的实体尺寸转换成数字格式,就可以轻易使用设计软件暂时获得对桌子设计的控制。

你可以先编辑桌子的设计文件,然后3D打印出一张新桌子。然而,除非你用数十亿个体素进行打印,否则新桌子将是模拟的。它的材料、它的部件和组片将仍然是原生的、非智能的、连续的和被动的。如果你能用体素3D打印出新桌子,那么新的世界可能就会出现。

体素催生出活跃的智能原材料。与今天我们能3D打印的非智能部件不同,未来我们能打印出智能系统,例如一部可使用的手机。3D打印机将创造出智能面料、现成机器人的生命形式和能够学习、响应和思考的机器。我们可以打印带有数字智能内涵的实体物品。

未来有一天,3D打印将把人工智能从计算机拓展到现实世界,机器人将成为过去时。半机器人在20世纪90年代就成为文化遗迹,未来取决于可以编程的物质以及本质可以编程并可以被3D打印的原材料。

麻省理工学院教授尼尔·格申费尔德在《当鞋子开始思考》一书中预言,可编程物质有自己的思想。数字处理能力将真正地找到自己的腿,走进物质世界。3D打印可编程物质将形成自己的实体,具备机械和触觉能力。

第9篇

关键词:3D打印技术;服装设计;影响

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.243

1 前言

3D打印是以三维设计模型为基础,经过软件分层离散与数控成形体系,运用激光束以及热熔喷嘴等其它形式将陶瓷粉末、金属粉末及塑料等其它较为独特的材料实施逐层的累积黏结,最后通过叠加成形,以加工出实体的产品。

2 3D打印技术概述

当前,3D打印的核心技术大都把控在美国、欧洲以及日本其它发达国家的手中。在1990年之后,我们国家的多所高校逐渐对3D打印技术进行研究。经过比较可知,我们国家3D打印技术的研发依然有着较多的路要走,差距较大。目前,3D打印技术大都应用于工业制造领域,急需在速度、精度、尺寸以及软件研发等层面不断创新。

3 3D打印技术对于服装设计影响

3.1 3D打印技术对服装材料的影响

传统形式的服装材料涵盖了麻、棉、毛以及丝等等,经过纺织成纱线,纱线再经过针织又或是梭织而产生面料。在制造中间环节实施色彩的印染等。经过不一样粗细、不一样结构和材料纱线的互相融合,达到服装面料的改变。然而3D打印服装的出现,因为打印材料非常有限,当前并不具备能够打印纺织面料的设施。当前所使用的3D打印材料大部分都是PLA与ABS塑料。运用环装结构来组成,具备较强的后现代主义风格,其所体现出更加多的便是设计人员自身的设计理念,而非是日常生活所穿着的服装。在已经具有的3D打印服装里面,其所使用的材料大部分均是塑料。设计人员把塑料设计为片状又或是环状的架构,互相融合。若想加工出舒适合体的服装,材料是最为重要的。

3.2 3D打印技术对服装加工工艺的影响

在3D打印服装成功设计以后,或许是一个较为完善的三维裁片,又会是无数个完全不一样的三维裁片,其主要是按照服装的类别而明确,往往能够将领片、袖片以及口袋等独立进行打印,同样还能够将一些具有特殊效果的裁片运用3D打印技术,然而其它的裁片依然采取传统形式的二维样板又或是在3D打印的基础之上实施立体裁剪来达到。从加工环节来看,在服装设计明确以后,需把三维文件转变成合适的3D打印技术文件,此种类的文件能够直接性的融入至所有的打印机之中,部门打印机同样会接受SLC、PLY等类型的文件导入。在文件完全导入以后打印机便会自行进行分层处理同时打印出相应的裁片又或是成衣。按照打印机尺寸的不一样,整体设计、多个部件所苟恒的产品需实施一次性打印又或是分批进行打印,将所打印出的部件再实施缝合才可以获得最后的成品。

3.3 3D打印技术对服装个性化定制的影响

3D打印技术所具备的最大特征便是可以不断的扩展设计人员的设计理念。采取3D打印技术,服装设计人员不会再为传统形式的裁剪没有办法达到自身的设计而烦恼,其只需在计算机软件中绘制出本身的设计理念图案,接着将所有后期的制作交由3D打印机完成便可。此种全新的制造工艺与传统形式对比而言,其所具有的优势便是能够达到私人化的服装定制,设计人员能够经过扫描设施对顾客的身材实施三维求反,以此获得量身定制的相应模型,通过经过3D打印机制造出极具个性的服装。设计人员再也无需像之前那样对顾客实施重复性的量体与较多次数的试衣便可以一次做完所有相关的工作,节约了大量的时间与费用。

3.4 3D打印技术对服装颜色的影响

色彩是服装设计最为主要的元素,其对服装的风格与潮流有着非常大的影响。与此同时,色彩同样还是3D打印技术最为主要的要素。怎样在3D打印环节精准的融入颜色,始终都是专家学者所探讨的话题。为了能够节省费用以及材料的限制,3D打印服装大都是单一颜色的。

第一,水文转印法。此技术被被大量的运用至各类材料里面,主要有头盔染色、玩具公仔染色以及模型染色等等。然而此技术却存在一定的约束。因为薄膜在下沉的具体环节会逐渐的延伸,水转印法的精准程度相对较低。

第二,经过粉末的相互融合又或是铺设挤压塑料。此种形式对于颜色的调控较为简单,运用较多数量的喷头整个不一样颜色的原材料,又或是用不一样材料的取代来达到颜色的相应改变。此种形式没有办法达到服装领域对于色彩日益增长的展示需求。

第三,像素喷墨法。此方式参考了2D打印。将喷墨一滴一滴的滴在物体表面,此墨滴便会即刻被紫外线所固化,变成固体。其可以使得人们能够对颜色有较为准确的调控。然而这样的形式需要有庞大的数据计算,墨滴的体积非常之小,一立方厘米的固体里面大致涵盖了1800万左右的墨滴。

4 3D打印技术在服装设计领域的发展趋势

3D打印技术具备一定的先导性,引起了科技界与时尚界的高度关注。我们国家的3D打印服装发展速度较为缓慢,在意大利,已有设计人员专门为客户提供3D服装设计的下载服务,其便代表着只要人们拥有一个3D打印机,便能够定制又或是设计出自身所独有的服装。当服装加工企业与设计部T掌握了3D技术之后便能够逐渐的调整同时精准的审核服装的构想,同时能够在此环节降低成本费用,在一定程度上减少了服饰设计所需要的时间,使得企业能够以稳定的步伐持续性的开发出全新的产品。正是出于这样的缘由,从服装设计的品牌商、设计商以及加工商等均能够借此来增强自身的综合竞争力。

5 结语

伴随3D打印技术的逐渐进步以及纺织材料的日益创新,再加之人体测量以及CAD等其它相关技术,服装设计领域将会提供完全自动化的订制服务。在未来,顾客所买到的并不再是现实的服装成品,其所购买到的将会是应用于3D打印的款式图又或是打印所需要的材料,如此顾客经过购买同时下载相应的款式图便能够自行打印出自身所需要的商品。

参考文献:

第10篇

概述

随着我国计算机图形应用技术的不断提升以及特殊材料的研发优化,3D打印技术已经从幻想变为了现实,甚至应用到社会生活的各个方面,在灯具设计领域亦是如此,灯具设计是工业设计的一个重要方面兼具着艺术设计的基因,设计不仅仅要考虑到实用性能的不断优化,审美需求也是设计中需要考虑的一个重要方面。当前的竞争是创意的竞争,将3D打印技术应用在灯具设计教学当中一方面是对教育教学模式的创新,另一方面也从前端人才培养的角度,减少了创意变为产品的周期,提升了创意的实现几率以及设计的转化率。本文将从3D打印技术应用的灯具教学与传统灯具教学的教育形式、效果对比出发研究3D打印技术在灯具设计教学中的应用及其意义,以期为灯具设计教学总结出更多的教育教学经验。

传统灯具设计教学中的困境

我国的灯具有着数千年的历史,底蕴十分丰厚,为当前的灯具设计提供了丰富的灵感,当前我国的灯具设计教学大多类属于工业设计,二教学模式也通常是从无到有的渐进式教学模式,首先教师教授基础知识,学生通过构思绘制图纸,后设计模型最终制作成品,这样的过程如非到最后制作成品的一步,其他人很难直观理解设计的理念,且这种教学模式的周期过长,学生需要许多次的经验积累才能够具有灯具设计的能力,传统灯具设计已经不适应当前更新换代快速的市场情况。

当前,随着工业技术的发展灯具设计的工艺越来越复杂,单纯依靠传统形式的设计远远无法达到工业工艺的需求,传统模式下的灯具设计教学模式中不能够为学生提供模拟创意效果并进行修改的途径,一方面来传统模式锻炼了学生的空间思维能力和想象力,但另一方面也提升了灯具设计师的入门门槛。3D打印技术在设计过程中就可以模拟材质效果及环境应用,着在传统灯具教学设计过程中是无法实现的,影响学生对于灯具实际应用的理解。

3D打印技术原理特点及在灯具设计教学中的优势

3D打印技术是通过三维造型软件的设计或直接扫描对某一物体在电脑中形成三维形象后,与3D打印机连接并制作出来模型或工业零件的技术。3D打印技术可以在软件设计过程中对物体模型的形态进行修改,有较强交互性。3D打印技术从狭义上来说主要是指增材制造技术,从成型工艺上来看,3D打印技术突破了传统成型方法限制,通过快速自动成型系统与计算机数据模型相结合,无需任何附加的工艺模具制造和机械加工就能制造出各种形状复杂的原型,使得产品的设计生产周期大大缩短,生产成本大幅下降。

3D打印技术的工作原理是对电脑中的三维模型进行分析、切割,获得数码塑形所需要的每一层的具体数据,后在根据所得数据逐层打印喷涂所得零件,由于数据为逐层获得,普通民用3D打印机所打印出来的零件都会有不均匀的截面横纹,需要人工或机械进行打磨,并将零部件拼接、粘连组装。因此3D打印技术是对工业生产的一大革命,一方面3D打印缩短了制造流程,3D打印技术最大的特点就是对传统生产线的颠覆,传统生产线上对零件的生产往往会因为产品的塑形而产生大量原材料的浪费,而3D打印技术因其预先进行了模型设计,在打印过程中也不会产生过多的材料浪费,大大地节约了生产成本。另一方面也是理念的颠覆,将产品的生产与生产线的存在剥离开来,产品从创意到成型只需数个步骤。例如一个创意弧形灯罩的制作只需在电脑中设计出弧形灯罩的的三维模型后,连接3D打印机后安装所需材料粉末及粘合剂,等待喷涂成型即可,无需繁琐的生产线工序。另一方面也减少了重复劳动的人工成本,是推动制造业快速发展的一大先驱技术力量。

目前工业设计的教学领域已经普遍引入了三维软件来辅助教学,灯具设计教学亦是如此,由于灯具这一产品类别在形态上较小,因此引入3D打印技术进入教学不存在技术上的难度。当前3D打印所能够使用的材料质地为金属材料和塑料材料、树脂材料、陶瓷材料、复合材料等等,已能够满足教学的基本实践需求。特别是PA材料和PC材料是灯具教学设计中3D打印最为常用的材料,原因在于PA材料有较强的稳定性和弹性,对于创意灯具设计来说有着较强的优势,而PC材料则有较强的硬度和物理稳定性。

灯具设计教学中应用3D打印技术的途径

随着人们对新事物探索进程的不断推进,3D打印技术所应用的领域越来越广,从传统工业到航天科技,从建筑设计到日常饮食,3D打印技术在不断完善,而将3D打印技术引入灯具设计教学,运用3D打印技术的优势来辅助灯具设计教学,是对3D打印技术应用领域的拓展,也是对灯具设计教育教学模式的创新。

3D打印技术作为一种新兴的理念、技术应用于课堂后可以提升学生对于课堂的兴趣,教师可以引导学生兴趣完成课堂教学内容,从课堂的整体气氛来看,通过引入学生所不熟悉甚至闻所未闻的3D打印技术,可将学生的被动接受式学习变为主动探索式学习。如在课堂中可邀请学生作为助手完成3D打印操作的实践,或可将3D打印实践作为一定时期内的分组探索设计活动,以小组为单位在实验室完成3D打印操作。

在传统教学实践当中,灯具设计专业的学生较少有实践的机会,设计作品也通常仅为图纸而已,而引入3D打印技术之后,学生可以有更多地实践机会,运用3D打印机来完成图纸设计,并以实物的形式验证设计结果的现实可行性,且成本较低。例如学生在课余时间用三维图形软件所设计制作的灯具模型在与指导教师交流修改后,可用3D打印机制作样品,并进行初步试验、调试就是实践的一组流程,而学生对于实践结果的期待也促生了学生学习的主动性。

3D打印技术的引入还可以作为教学工具来应用,灯具的设计不仅仅是造型的设计,还需要学生理解到内部的构造原理,从而通过创意来进行优化,而传统的方式往往不够直观,通过3D打印技术教师可以将所需零件现场讲解、设计、打印、拼接,让学生理解更加直观,不仅仅从听觉、视觉上刺激学生记忆,还可以从触觉方面优化学生对于知识的理解。作为教学工具,3D打印技术还可以为学生演示多方面多层次的灵感优化,如扫描某一树枝的形态并做修改后打印,作为灯体的支架,让学生领悟到创意的多样化和自然界的神奇多变。

3D打印技术应用于教学设计的意义

目前我国的3D打印技术还处于起步阶段,所能够应用的打印材料种类较少,而3D打印机由于精度的不同和应用环境的不同,设备的大小及价格都存在悬殊的差异。由于空间限制能够应用在课堂教学中的3D打印机的材料种类则更更少,且性能精度也相对更低,但从长远来看,3D打印技术应用于教学设计中有着重要的意义。

首先,运用3D打印技术在教学实践当中可以提升学生的基础理论素养。灯具设计有较强的综合性,兼具了工业设计与艺术设计的诸多特性,作为家居饰品的一个重大类别,灯具设计还涉及了家具软装的相关理论,因此学生所要掌握的基础理论十分庞杂,而通过3D打印机的教学实践则可以很好地关联所学知识,提升学生的基础理论素养。例如想要获得一个3D打印的底座,需要在图纸上进行设计,弧度、高低差、大小既要符合人体工程学要求,还要符合美学要求,这个过程就是对基础知识和创意的杂糅,将设计图变为三维模型也需要学生对软件的基础功能进行反复操作,才能雕琢出与图纸相符的三维模型,同时将图形变为3D打印的模型,学生需要对自身的模型有充分的了解,在了解的过程中学生通过巩固知识和查阅资料夯实了自身的基础理论素养,而设计过程中所出现的问题也能够进一步巩固学生的理论知识。

相对于传统教学,应用了3D打印技术的教学模式可以在教学过程中提升学生的实践能力。传统教学当中,学生所能够接触到的往往是教师的理论知识和二维平面图形,对于实际的灯具设计停留在图纸设计领域,学生对于灯具的外形原理及内部构造都没有直观的理解,设计实践难免纸上谈兵,而引入了3D打印技术之后,学生可以不断通过实践突破自身的设计,在实践过程中优化设计细节直至达到标准甚至优化创意。

引入3D打印的灯具设计教学模式也能够提升学生创意的商业转化率,提升学生设计与企业需求的衔接程度。学生在进入学校学习后不可避免的最初的设计往往是具有一定的模仿性或者十分稚嫩,不具有商业化的能力,但通过接触3D打印技术的实践之后,学生的理论水平和创意设计能留都将会有很大的提升,所设计出来的产品则有较强的独立性和创意自主性,具备了与企业接洽的基本能力,学生通过3D打印将自身最优设计展示出来,学生在大学期间所积累的设计经验对于毕业后进入企业也有着重要的作用。

结语

我国的3D打印技术虽然刚进入起步阶段,但各领域所获得的成果十分喜人,在教育领域,3D打印设备也在逐步应用,在灯具设计领域,3D打印技术可以促进学生掌握基础知识的同时还能够提升学生的实践能力。随着电子技术和材料技术的发展,相信在不远的未来能够有更多类型的3D打印设备和材料能够进入课堂为教学服务。

(作者单位:武汉交通职业学院)

基金项目:

第11篇

这不是一套复杂的设备,也不需要你处理高级的软件,它只由一个简单的操作系统驱动,你可以轻易地把电脑图纸中的设计变成实物。

太尔制作的只是3D打印机中的一种。“我们的打印原料以塑料为主。”太尔培训部经理郭峤说。这种塑料呈线条状,直径为1.75毫米,看上去和平时吃的米线差不多。“3D打印机的原料种类很多,可以是塑料、粉末、金属,也可以是巧克力。”对太尔而言,公司赶上了3D打印的春天。

3D进行时

理论上,只要电脑可以设计出的造型,3D打印机都可以打印出来。

作为国内较早投身3D打印领域的科技公司,太尔成立于2003年,很早就开始通过各种展会甚至淘宝售卖3D打印产品。为了让普通大众用得起3D打印机,太尔从去年开始推出其个人家用3D打印机“Up!”。

这套个人3D打印机有x、y、z三个轴线,可以看做是打印机的三维坐标。顶部是喷头,打印机开始工作后,喷头会不断地喷出经过加热融化后的原料,在软件的指挥下,随着x、y、z轴线坐标的变化,红色、蓝色或者黄色的原料液体慢慢从喷头喷出来,形成有规律的轨迹,顺着轨迹一层层地开始堆叠,堆叠3到4个小时之后,一个马里奥就诞生了。仔细观察的话,车库咖啡里的这些DIY玩具都能看出层层叠加的构造。

即便如此,“3D”打印并不是一个新概念。1995年MIT创造了“3D打印”这个名词,随后3D打印便开始在实验室萌芽。逐渐地,3D技术开始运用在医疗模型、建筑模型等行业,被应用在更广泛的领域。

真正的3D打印发源于军方的“快速成型”技术,是一种由CAD(计算机辅助设计)通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型的技术。

“快速成型首先是将实际物体的3D数据沿某一坐标轴进行分层处理,也就是将3D物体进行虚拟化切片,得到无数个二维界面,由此形成每层截面的二维截面数据。”郭峤介绍,“之后,再按照特定成形方法和技术每次只加工一个截面,这一过程反复进行,直到所有的截面加工完生成实体原型。”

相比传统制造工艺,3D打印有两大优点:一是节省原材料和人工,它的用料只有原来的1/3到1/2,制造速度却快34倍。另外,3D打印机可以制作形态各异的各种物品。“理论上,只要电脑可以设计出的造型,3D打印机都可以打印出来。”

给未来作序

由于3D打印的成本过高,因此在大多数领域,这项技术还未普及。

玩具、汽车甚至楼房……3D打印机的魔力已感染了越来越多人。从用途上看,3D打印设备主要分为大型商用产品以及桌面家用两类。大型商用产品早已经使用多年,市场竞争相对稳定。而桌面家用类产品在近两年才逐渐进入人们的视线。

由于材料和精度的限制,太尔的3D打印机主要应用在外观功能验证上。“一些设计师在设计产品时,为了测试其完美程度,会先将它打印出来,看看哪些地方还需要改进。”在医疗行业,太尔的3D打印机用途更特殊——它可以用来打印假牙、假肢、器官等。“国内一些医院已经开始用这种假牙和骨骼打印技术了,但其他的在国内还很不成熟。除此之外,还没有医院找我们买3D打印设备来治病。”郭峤称。

对于更加广泛的领域,目前的3D打印技术还只是序曲。一台3D打印机的价格主要取决于两个方面:一个是打印区域,区域越大就能打出更大体积的物品;一个是打印层厚,层厚越薄打印出来的物品越精致。就原料价格而言,塑料相对便宜,而工业级的材料一克就达七八毛钱,小机器一克4毛钱。使用树脂和金属材料的打印成本会更高。

一个明显例子是,“up!”系列个人3D打印机价格为9999元,打印一个小于12立方厘米的玩具可能需要3至4个小时,而工业级3D打印机就更贵,价格达到十几万美元。相比之下,同样的产品拿到工厂开模批量化,生产成本要低得多。

第12篇

一、市场前景:

针对上海市场,本研究小组进行了为期4周的社会调研,调查主要以调查问券为主,网络问卷为辅的形式进行,实际发出调查问卷400份,收回有效问卷373份。调查地点为:上海电机学院,复旦大学,同济大学,东华大学,上海师范大学,上海大拇指广场等地区。调查群体主要为社会公众和大学生。根据调查结果显示,调查群体中近85%的受调查者听说过3D打印机的概念,并对其有基本上的了解,这说明,3D打印的概念在上海市的一般民众的大脑中别不是一个特别陌生的概念,但进一步调查显示,仅有47%的受调查者了解3D打印技术的具体内容,并能大概了解该技术可应用的行业,这47%的受访者中67%为在校大学生,而在全体受访者中仅有12%的受访者对于3D打印技术有着较为深入的认识,了解该技术在国内国外的发展状况,以及我国和国外主要做该产品较成功的公司,这12%的受访者多为大学教授,在校理工科相关专业大学生,社会人士基本没有。调查问卷主要调查目的是为了了解人们对于3D打印这一技术的了解和认知程度以及该技术的市场前景等,总体得出结论,该技术仍属于认知度较低的新兴技术,在国内属于发展的早期阶段,尚未形成较规范的市场。但是,

3D打印机作为一件带来制造业生产方式革命性变化的发明,存在着起不可忽视的优势,其市场未来前景发展良好,具体体现在:

1.生产复杂的或多样化产品不增加成本:传统制造业制造工序越复杂,越华丽的产品,其成本也越高,而生产多样化的产品则需要购置各种设备(因为传统设备的生产功能较少),整个产业链的构筑成本非常高。但3D打印机制作只需要图纸和材料,生产普通产品和生产复杂化多样化产品的成本相差无几。

2.无需组装:生产出的产品直接成型,省略组装就直接缩短了供应链减少了工序,节省了劳动力和运输方面的费用,而且供应链越短,产生的污染物也越少。

3.无需制造技能:传统生产工艺中很多制造需要技工掌握相应的技能,而3D打印从设计文件中获得各种指示所需操作技能较少,并且非技能制造将开辟新的商业模式,并能在远程环境或极端条件下为人们提供新的生产方式。

4.更广阔的设计空间:传统生产的设计的产品形状受制于所使用的工具,3D打印机则突破这一限制,开辟了更大的设计空间。

5.更高的资源利用率:传统制造业对原材料的使用效率十分低下,大量的原材料被浪费在了生产车间,而3D打印则有着跟高的资源利用率。

6.材料的融合:传统制造业的制造机器在切割和模具成型的过程中不能轻易将多种原材料融合,3D打印技术的发展将可以融合这些以前难以融合的 材料,而形成的新材料将可能具有独特的属性和功能。

7.极为精确的实体复制:随着扫描技术的不断提高,3D打印将可以能实现对于实体扫描,编辑和复制,创建精确的副本和元件。①

3D打印机的这些优势使其在未来的制造业种将占有极为重要的位置,谁能更进一步的发展该技术,谁就可以拥有更先进的生产力,而生产力的先进程度更是未来世界竞争的重要元素。而在我国,如此重要的技术之所以发展相对较缓,除了技术因素外,市场需求反应不强烈也成为起发展的重要掣肘因素,故对于其的市场开拓显得尤为重要。

二.3D打印机市场细分及应用领域:

新技术的种种优势使其有着极其广泛的应用领域,也为其创造了巨大而又复杂的受众市场,具体如下:

1.医疗行业:

现有3D打印技术已经被运用于医疗行业的众多领域,例如:3D打印骨骼和假肢比起现有技术制作速度和精确度都有优势,并且成本并不比传统制作高。不仅仅是骨科,口腔科、整复外科、肿瘤科都可以运用到3D打印技术,上海市医学会骨科专业委员会主任委员、医院骨科医院院长袁文教授曾说过:“3D打印模型清晰、精准,有了它,术前设计可以非常精准,不仅让手术更顺利,连与病人和家属沟通也更方便。将来的医院可能出现‘3D打印科’。”②

2.影视业:

各种影视道具的制作,面具等特殊用品的制作,利用3D打印机可以快速成型可以将现场导演或编剧的部分创意快速实现,将一些场景模拟制作出来。但是,现阶段由影视基地直接购买3D打印机来进行制作道具场景模型的较少,多是有3D打印机的公司接来自影视基地的制作委托,但随着该行业的发展,影视基地自行购买3D打印机来进行道具制作的未来并非不能。

3.教育业:

鉴于我国国情,我们小组认为现阶段最需要3D打印机的教育机构是高校,这里并不是说仅仅将3D打印机作为些其专业的研究材料和研发对象,而是要将部分3D打印机向一般学生开放,大学生理当是中国最有创意的一群人,而3D打印机则是为大学生们提供了一个将自己创意实现的平台,很多非工科专业的学生有创意但却苦于自身没有相关技术无法将其实现,3D打印机的对一般学生开放可以帮助大学生更好的实现其创意。根据我们的实地调查也有73.7%的大学生表示对于学校引进3D打印机供一般学生使用表示支持。而针对中小学的教育投入3D打印机泽有利于将很多复杂的数学的或者抽象的概念具体化,加深学生的理解,从而增强教学效果,欧美国家已经开始逐步试用,但考虑到我国的中小学教育现状,在中小学引进3D打印辅助教学必不实际,但可以是未来教育的趋势。

4.文物行业:

文物作为一手史料,有极高的历史研究价值,但是,由于其经历的时间过于悠久,极易于损毁,而3D打印机将文物以极高的精确度复制下来,这不仅有利于对于文物的历史价值的发掘,更可以帮助修复受损文物。

5.建筑业:

建筑业是3D打印技术进入的最早的领域之一。以前的3D打印技术还仅仅是将3D打印用于对建筑的设计和建模,例如:ABC成像公司制作的建筑模型,这些3D打印技术制作的模型的独特处在于,由于精度极高,无法使用传统注塑工艺实现,传统硬纸模型强度不够,要进行游廊后面柱子的雕刻就会导致整体结构崩坏,故3D打印建模的优势远胜于传统建模工艺。随着技术的发展,3D打印技术已经可以直接运用于建筑业,南加州大学的比洛克.霍什内维斯已经制作出名为轮廓工艺的建筑机器人,其工作原理与3D打印机基本一致,也是分层喷射材料挤压成型,有着惊人的制造效率,20秒内可以制造1平方英尺的墙。

6.饮食业:

饮食业的机会在于,3D打印技术能给饮食业带来带来制作工艺和创意方面的创新,3D打印出的食品具有的独特口感也可以作为其卖点。

7.生活时尚用品:

3D打印技术的出现对于生活时尚用品行业的影响十分深远,3D打印技术使每个人都可以成为设计师,将自己的创意实现,而不必具备相应的制作工艺和技能,而3D打印技术也使很多手工难以实现的创意实现,新材料,新设计也相伴而生,未来3D打印技术很有可能成为时尚产业的一个重要组成部分。

8.航空航天业和军事工业:

航天业的技术发展离不开精确的制造工艺,一点点细微的误差在航天业中都是不被允许的存在,传统制造业为了满足航空航天技术的需求,往往需要极其复杂的制造设备和有着丰富经验和顶尖技术的技术工人才能提供相应的航天材料和工件,而3D打印技术则可以很好的为提供精确的制造工艺。而且,3D打印技术也可以大大拓宽设计师的设计空间,将电脑中的数据建模实体化,更加利于航天技术的发展。3D打印技术为军事工业提供更多的设计空间和模式设计可能,但是由于我国国情,这两个产业由国家垄断,私人企业进入门槛较高,故本文不着重介绍这些行业。

三.开拓3D打印市场的策略

1.利用3D打印技术绿色生产的优势进行营销策划

3D打印技术在部分生产领域可以减少生产工序过程中的大量污染,举个例子:比如生产一块玻璃,现在的生产工艺是一条流水线,将经过沙子高温熔化塑型冷却等工序制作成,期间会产生大量有毒气体等污染,而3D打印机则可以在像沙漠等阳光充足的地区利用太阳能的热量将沙子熔化再制造成玻璃器皿,整个过程完全绿色无污染,实际上在摩洛哥,马库斯.凯泽博士就实现这种3D打印机的制造,其名为“太阳烧结器”。

根据著名的“阿特斯金可行性研究”,在生产塑料的工艺中,3D打印机生产比注塑机要提高大约10倍的耗电量,而且如果使用的是一些热固性聚合物,这些材料制造后产生的废料是难以回收利用的,而且在生产有较大空隙的塑料产品时这种浪费尤为严重,而且产生的废料只有40%可回收,60%都会被废弃,但是好消息是注塑机在生产塑料过程中要使用一种有毒的化学“脱模剂”,而3D打印机则不需要,但从碳足迹的角度说,在塑料制造上3D打印比起传统制造优势并不大,水溶性支撑材料的利用率越来越高,就环保生产角度,该材料可能比其一般塑料更有前途。

2.进行3D打印技术Fabapp平台的开发

这牵涉到3D打印技术的未来发展方向,Fabapp平台就像iphone的应用程序一样,他会在设计过程中提供指导,使你能将现实中自己的需求通过3D打印快速实现,例如:你在线购买一个Fabapp,他为你提供指导,你上传自己手照片和自行车手柄的快速光学扫描,设定颜色和材料,就可以拥有一副和自己手完美契合的手柄把套了。

但这样的软件多处于开发阶段,但它的出现是该产业发展的趋势,将带来新的经济,故可以尝试投资该软件的开发,当3D打印产业普及后,可以预期产生可观的利益。

3.利用体验经济对消费者的吸引力

约瑟夫.派恩和詹姆斯.吉尔摩在《体验经济》一书中提到,未来的竞争体验度的作用会越来越明显,产品对消费者而言是枯燥又必须的,但独特而鲜明的产品对消费者更具有吸引力。③派恩和吉尔摩强调DIY创新的产品和技术更具吸引力,在体验经济中,利润高的公司既销售产品也给消费者带来切身的体验或观念上的转变,这种感受会提高消费者对产品的忠诚度,并且愿意进行二次乃至多次消费。

而3D打印机这项产品正是迎合了这种经济模式的理念,对未来消费市场颇具吸引力和影响力。它所生产的产品与提供的服务,在现在以及未来的消费市场中,对于轻工业企业、网络DIY设计者、艺术家以及追求生活品味的白领有着极大的诱惑。

4.创造一个能让客户充分体验到DIY的乐趣的文化氛围

MakerBot公司的官网为他的客户提供打印项目和技巧,帮助客户庆祝纪念日等各种日子,创造独特的有关3D打印的活动,如“极客骄傲日”,为客户提供3D打印产品设计文件的下载,让客户更加容易享受到3D打印带来的快乐。

这种娱乐性的方式将设计和制造变成对客户而言平等,有趣且充满变革的体验,相同的方法适用于推广价格较低,面向一般人和小企业的小型3D打印机。

5.建立自己独有的销售平台或者去经营销售平台

3D打印产品的受众和生产者之间需要有个能彼此交互信息的平台,消费者希望能自己自己的生产要求,而生产者则希望自己的产品能被有购买预期的消费者看到,于是销售平台的重要性就不言而喻了,例如:Shapeways公司提供了一个创新型设计市场,该公司是一个基于网络的市场,为设计师托管店面,为客户托管以设计文件发送过来的3D打印制成品,它为人们提供了一个推销自己3D打印产品的平台, 100KGarages公司则是通过作为中介,联系使用3D打印技术生产产品的厂商和买家,作为中介获取中介费用,通过让有需求的厂商在100kGarages网站上需求,再由生产商来接洽生产任务,这种经营模式也是3D打印产业中的一种可以存在的部分。这种平台战略不仅有助于推广该技术,成功的构建平台的公司,将在未来这个行业的发展中取得极大的优势地位,而中国这种3D打印产品专有的平台还属于空缺状态,有资本的投资者可以对这一领域重点关注。

6.3D打印耗材的开发与销售

3D打印设备“买得起,用不起”,是很多国内用户的心头痛,因为进口耗材太贵。很多3D打印材料我国都不能实现自我生产,例如,沪上多家医院的口腔科正与创新中心一起研发隐形正畸牙套,这种3D打印出的透明牙套,不仅美观且使用方便④。上海市第十人民医院口腔科副主任徐远志告诉记者,目前这种牙套靠进口,价格昂贵,若能实现其打印材料的国产化,费用则可大幅降低。上海产研院已经搭建3D打印技术创新中心,目前,该中心已入驻5个研发团队,上海产研院院长钮晓鸣认为,尽管上海错过了3D打印的技术初创期,但在这一产业的高速增长期仍大有可为,所以,其配套的材料生产开发,也是一个很有利润和发展前景的产业,就是对于技术要求不低,需要有条件的投资者进入。

随着互联网时代的到来,市场也正发生着翻天覆地的大转变,依托网络建立的各种新的经济模式和成分已经成为整个经济社会越来越重要的一部分,“8.2法则”已经不能完全适应所有的经济领域,而“长尾经济”时代的到来,预示着这个市场对于个性化产品的需求和包容已经上升到一个从未有过的高度,⑤而3D打印技术作为一种新兴技术正适应了市场的发展需求,所以,该产业未来的发展前景是可以期待的,各位投资者有理由注意该产业的发展,以寻找适合的时机进入来获取利润。

参考文献

[1]优势部分节选自中信出版社出版《3D打印:从想象到现实》胡迪.利普森,梅尔巴.库曼著.

[2]《沪建3D打印技术创新中心 医院今后或有"3D打印科"》来源:文汇报 作者:许琦敏.

[3]《体验经济》B.约瑟夫.派恩 詹姆斯.H.吉尔默 著.

[4]《沪建3D打印技术创新中心 医院今后或有"3D打印科"》来源:文汇报 作者:许琦敏.