登陆注册
7127200000010

第10章 3D打印与传统制造业(1)

3D打印与传统制造业新兴技术的引领作用

3D打印技术、人工智能、工业机器人相结合的数字制造技术和智能技术的崛起,被认为是推动新一轮工业革命的重要引擎,也是制造业发展的必然方向,已经引起全世界的广泛关注,被社会各界所看好。当前要积极推动3D打印等新兴技术和新兴产业与传统制造业的结合,在产业升级和结构调整过程中发挥重要的引领作用。

在工业领域,我们可以利用3D打印技术开发新产品、开发模具,可以打印高难度的个性化零部件,也可以直接打印大型复杂金属结构件产品。但是,社会各界对3D打印技术的认知、市场的推广应用、材料、人才等方面还存在明显不足。

2013年5月30日,在北京举行的首届世界3D打印技术产业大会上,来自美国、德国、比利时、英国、新加坡和国内的专家、企业家介绍了3D打印技术和3D打印技术在实践中的应用。在中央电视台于会议现场举行的《对话》(2013年6月23日播出)栏目中,美国3D系统公司的执行副总裁米歇尔展示了利用3D打印技术直接打印出的电子琴,湖南华曙高科有限公司总裁许小曙展示了利用3D打印技术打印的二胡、清华大学颜永年教授展示了利用3D打印技术打印的人体头盖骨。他们还现场演奏了电子琴、二胡,证明了利用3D打印方法打印的与传统制造方法生产制造的电子琴、二胡并没有什么两样。

2013年12月3日,我在欧洲模具展上观看了3D打印展,这是欧洲最大规模的3D打印专业展。整个展馆接近1万平方米,有来自欧洲和美国的大概100家厂家参加了展览,各种款式的3D打印桌面机和3D打印工业机均有亮相,还有利用3D打印技术打印出来的自行车、乐器展示。其中,场面最热闹的是3D系统公司邀请的乐队现场演奏,听主持人介绍,乐队所使用的乐器都是利用3D打印技术打印出来的。

我们也总会不断看到新闻媒体给我们带来许多振奋人心的信息。据英国《每日邮报》报道,目前,美国马萨诸塞州总医院托马斯·塞万提斯(Thomas Cervantes)和同事设计的,使用3D打印机和绵羊体内提取的软骨组织制造的人造耳朵,从外形上看与真实耳朵十分相似。这种人造耳朵看上去十分逼真,能够培育所需软骨细胞植入实验老鼠皮肤之下匹配定制化模式。连线添加在模具中对于人造耳朵的成型非常重要,它能够使其像人类耳朵一样弯曲和富有弹性。科学家正准备将这种人造耳朵应用于临床治疗,希望能够实现耳朵移植手术。这项技术采用定制化,科学家表示他们可以为不同患者在“较短时间范围内”设计出外观逼真的人造耳朵。

此外,密歇根大学医学院、杭州电子科技大学生物医学中心最近在推动生物3D打印的应用方面,也都有新的惊喜。

利用3D打印技术制造的人造耳朵

耳朵可以打印,就说明人体内的许多器官在不久的将来都可以打印,比如心脏、肝脏等重要器官的直接打印,都不再是难题。过去,器官移植最大的困难就是容易产生排异现象,而现在利用3D打印技术,将病人体内细胞培育成所需要的肝脏、心脏等,能彻底解决排异难题。可以预见的是,3D打印对生物医学领域带来的变化将会是革命性的。

3D打印技术的确很神秘,要想揭开3D打印的神秘面纱,还需要我们的共同努力,而且需要实践,需要时间。至于3D打印技术还能够做什么?我们目前还不知道,行业内的专家也并不知道,这是公开的秘密。这也正是这种新兴技术的魅力所在,3D打印技术充满无限可能。

传统制造业的新“引擎”

中国制造业今天面临的困难和出现的问题是在全球经济大萧条背景下发生的。在欧美和日本等发达经济体经济严重下滑并将长期保持下行趋势的背景下,中国不可能独善其身,受到影响是自然的。而且中国工业化之路还任重道远,结构性矛盾还十分突出,产业升级和结构调整将是一个长期过程。

产业转型升级的关键动力源还是科技,因此,我们一定要注重自主创新在整个工业化过程中的作用发挥。而且,每一次全球性的经济衰退,都是国际政治版图和经济版图重新调整的机会,也为我们制造业“走出去”创造了条件。

中国经济的转型重在实体经济,而中国制造业再发展需要良好的外部环境,如何为制造业提供宽松的融资环境、降低企业税负、鼓励创新,则是全社会都应关心的问题。

2008年美国金融危机爆发后,全球经济格局已经发生重大逆转,欧洲经济和美国经济将可能难以再次恢复到危机前的高速增长水平,日本经济将可能长期陷入衰退,中国等新兴经济体将继续保持稳定的增长势头。全球经济复苏还需要较长一段时间,2014年的情况或许不会太糟糕,但全面增长还缺乏足够动力。

这时候,就需要新技术新产业加速改变传统制造业格局,让经济结构从根本上发生变化。

制造业的转型升级是一个长期过程,而在这个过程中,新兴技术和新兴产业将发挥主导作用,成为传统产业转型升级的重要推动力。

当今技术发展的重要趋势是高技术与新技术、新工艺、新材料的融合与协同创新。我们一定要把握技术进步与创新的方向,通过建立多项技术协同创新的新机制,提升制造业的整体发展水平与质量,并为制造业的未来发展规划出新的技术路径与运营模式。

目前,制造业已经朝着数字化、智能化、高技术化方向发展,“跨界整合(融合)”将成为产业界的一个新名词。3D打印技术、人工智能、工业机器人相结合的数字制造技术和智能制造技术将迎来新的历史机遇。2011年,全球工业机器人保有量为160万台,我国仅7万台,可以预计今后我国3D打印技术、工业机器人及智能装备产业将可能长期保持两位数以上的高速增长势头。

从中我们也可以发现,中国经济的产业转型升级将步入一个良性循环,中国经济再迎黄金十年已并非不可能。

众所周知,中国是世界工厂,这个称号还一度被冠以“落后”的帽子,衬衣换飞机的比喻是很多人的心头刺。但是,中国制造业真的是落伍、落后、落难了吗?

“第三次工业革命”的主调论者们认为,其核心技术——3D打印,将撼动中国世界工厂的地位。

“3D打印”横空出世给传统制造业带来了新契机。以3D打印技术为代表的数字化制造模式,被英国《经济学人》杂志认为是“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。有专家认为,3D打印机可能是体现新一轮工业革命智能、绿色、高效等特点的一项“代表作”。美国等发达国家已经将增材制造确定为制造业创新的重要引擎。

由于3D打印的突破性进展,人们正在谈论美国借此重振制造业。其中的逻辑是,这项技术回避了美国人力成本高昂的劣势,能够实现无人工操作。而且,制造过程极大节省了材料、节约了成本,再将制造业外包给中国已经完全没有必要。

但需要强调的是,3D打印并不适合批量生产,生产1件和生产1万件的成本单价接近,不会对传统批量生产的产品造成太大冲击。而大批量生产正是“中国制造”的擅长领域。3D打印技术并不会对传统制造业构成任何挑战,所谓的“挑战”看起来也仅仅是一个假命题,并不值得我们过多忧虑。

对于大规模生产的普通易耗品,还是依赖批量化生产,3D打印并不会全部替代模具,只会使模具产业加快升级步伐,变得更为简单、方便、快捷、实用。对于高端工业品,材料、工艺才是核心竞争力所在,时间成本也往往大于人力成本。

3D打印技术相对传统制造技术来讲是一次重大的技术革命。它能够解决传统制造业所不能解决的技术难题,对传统制造业的转型升级和结构性调整将起到积极的推动作用。但传统制造业所擅长的批量化、规模化、精益化生产,恰恰是3D打印技术的短板。因此,3D打印技术本身不能取代传统制造业,也不是要取代传统制造业,而是要为传统制造业的创新发展注入新鲜动力。

目前,3D打印技术在原材料、精密度、工艺稳定性等诸方面还面临着瓶颈。由于3D打印技术不是一项替代性很强的技术,加之国内从事3D打印技术研发的科研机构和企业目前大多小而散,各自为政,因此,3D打印产业化将是一个漫长的过程。

至于3D打印技术是否能够推动第三次工业革命,我们认为目前讨论这个问题还为时过早,不具有实际意义。3D打印技术作为一项具有前沿性、先导性的新兴技术,正在使传统生产方式和生产工艺发生深刻变革。而这个变革将是一个长期的认识、认知、完善和应用的过程。

3D打印技术对于制造业的战略意义是什么

3D打印技术作为传统制造技术的颠覆性变革,并不是要取代传统制造业,而是使传统制造业更为完善和成熟。

其战略意义在于:

第一,3D打印是提升我国创新能力,实现从“中国制造”走向“中国创造”的重要途径;

第二,3D打印将极大地降低产品研发创新成本,缩短创新研发周期,并且能够简化制作,提高产品质量与性能,过去一些需要分开制造的产品,现在完全可以通过3D打印技术整体打印出来;

第三,3D打印能制造出传统工艺无法加工的零部件和大型金属结构件,极大增强了工艺创新能力;

第四,3D打印提高了难加工材料可加工性,拓展了材料的应用领域;

第五,3D打印开拓了绿色的制造模式,节省了材料,并将带来传统的设计方法,包括零件的设计方法和模具的设计方法的变化,传统的方法是面向制造工艺的设计,现在可能是面向性能的设计。

第六,3D打印技术的发展将带动材料、软件开发等庞大的新兴产业的崛起;

第七,3D打印将会推动传统生产制造模式的变革,培育出新的生产制造体系。

3D打印技术能否完全取代传统制造业

同类推荐
  • 小型局域网组建与维护

    小型局域网组建与维护

    本书以组建和维护小型局域网为主线,面向实际工程应用,按照项目化课程模式的要求组织编排。全书共分8个项目,主要包括认识计算机网络一概述、绘制小型网络拓扑图、连接网络一传输介质、连接网络一联网设备、认识计算机网络一网络协议、连接网络一网络寻址、组建小型交换网络——配置交换机、连接互联网——配置宽带路由器。每个项目都有明确的工作目标、工作任务、实现过程和知识点分析,力求集教、学、做于一体,从而更好地激发学生的学习兴趣,培养学生的动手能力。
  • 音视频合成制作

    音视频合成制作

    本书共分4篇6章,其中第1篇简介音视频合成的编导基础,第2篇主要介绍Sony Cinescore 1电影音乐自动合成,第3篇主要介绍Vegas 7.0音视频剪辑合成,第4篇主要介绍Adobe Audition 2.0、Cakewalk SONAR 6和Steinberg Nuendo 3的音视频合成。本书可以作为音乐、美术、动画、舞蹈、影视、戏剧等艺术院校视听艺术合成制作课程的教材,也可以作为相关人员的自学用书。
  • 中国3D打印的未来

    中国3D打印的未来

    自2012年以来,有关3D打印的报道屡见报端,这一新型制造技术引起了全世界的广泛关注。《中国3D打印的未来》作者、中国3D打印技术产业联盟秘书长罗军认为,中国从20世纪90年代初开始涉足3D打印技术,并取得了巨大进展,但与国外同行相比仍存在一定差距。特别是中国3D打印企业普遍存在“小而散”、各自为政的现象,如何发挥整合优势、抱团发展是目前亟需解决的问题。如果能够加强同行合作,抱团发展,形成合力,相信3D打印会成为唯一一项中国有可能赶超世界先进水平的技术。
  • 三维动画审美谈

    三维动画审美谈

    数字时代,美的标准充满更多的不确定性。而三维动画以数字图像形式成为这个图时代的代表。三维动画及三维图像不仅仅是由于应用了仿真数字图像技术而带来的虚拟空间,还有更多的是由三维图像技术所引发或引导的被扩展的图像技术,这些技术无不应用在现代视觉设计领域的各个方面,并且,由此引起社会的追热,引起审美观念的改变。这些改变是在进行中的,变化中的,也是在发展中的。对于未知的美,我们做的只是追寻和记录,我们不知道以后的美将会是什么样,尽管我们苦苦追寻,孜孜探讨,同时也在默默审视。我们在追寻中享受美,在探讨中认知美,在审视中体验美……
  • 初级会计电算化

    初级会计电算化

    本书是作者根据历年会计从业资格考试的考试大纲以及多年对真题的分析,并结合多为专家、学者的实践经验而编写的。本书主要分为八套模拟试卷,以对考生考前的学习进行模拟实战,达到提高考生成绩的目的。
热门推荐
  • 重返战场

    重返战场

    战争的来临没有任何的预兆,丁炎等人也没有想过战争会真的来临,也未想过自己还能重回部队。但这一次不一样,他们经历的不再是日复一日的晨跑,也不是年复一年的和平演习,而是战争,血肉横飞、火光四溅、硝烟弥漫的……战争!只是他们都老了,幸亏有基因改造技术,让他们得以回到青春,于是,为国家为民族再来一次无悔青春那又何妨!
  • 传奇之魔尊帝妻

    传奇之魔尊帝妻

    素手握着一柄长剑,一袭红衣无风自飘,散发出冷冽桀骜不驯的气质,清冷的双眼缠绕着一丝残忍血腥之气,犹如战神破天而来-魔尊幻羽他坐在一把帝王之椅上,手随意地搭在膝盖上,越发桀骜不驯,一身银袍,犹如上位者般肆意傲然,紫色的双瞳犹如一绚烂的星昼-帝之晞
  • 朕的笨丫头:第一杀手妃

    朕的笨丫头:第一杀手妃

    如果入了北国的皇宫,可以吃好喝好睡好玩好,再学一身顶呱呱的医术,那也不错。可这患了失眠症的暴君怎就把她当成了一剂良药,夜夜需要她陪伴,方能成眠。他扶她坐上凤椅,却又远远退开,冷眼旁观。赝品永远不能成为珍珠,当真的浅离归来时,她又该何去何从。(非虐文)
  • 大观艺术丛书·山色如墨

    大观艺术丛书·山色如墨

    《大观艺术丛书:山色如墨》主要内容是描写了作者的画很有创意,给人一种遍历天下的感觉,在构图上全部突出了背后的特殊旨趣,作品在画面上的整体面貌上,依然传递出一种大山大水的气势,其中所体味到的那种感觉,可能这也是这作吕比较吸引人的一个特点吧。
  • 曾今遇到那些诡异的事

    曾今遇到那些诡异的事

    被诅咒的龙脉,床下面的人骨头,降头女王,死亡手机之末班车,带你了解那些不为人知秘密,带你揭开阴间的生死薄
  • 一拳法师

    一拳法师

    生活在星际魔法文明之下的苏闲,拥有一拳解决任何敌人的力量。然而穷困却生活得十分悠哉的他,总是会莫名其妙卷入各种事情当中。例如一位会放电的女孩,还有一群人争夺一个杯子,又有蓝色头发和红色头发还长角的女孩等等等等各种稀奇古怪的事件都接踵而来……
  • 妃本无爱:倾城王爷太腹黑

    妃本无爱:倾城王爷太腹黑

    说起穿越,江玉笙就郁闷了。别人穿越,不都是找个美男手牵手虐虐狗的嘛?怎么到自己这里就不行了?好吧,她承认自己的身份特殊,不宜谈谈小情,说说小爱的。但是不断陷入一个比一个更大的阴谋算怎么回事?唉,那个不断将自己推入阴谋的腹黑王爷,你出来我们好好谈谈!
  • 护花校草

    护花校草

    雷浩是个帅气的小伙子,被师父赶下山去寻找他的身世,和校花调调情,和警花说说爱,美女班主任魅力四射,萝莉未婚妻,,,,,,,
  • 恶魔校草征服小野猫

    恶魔校草征服小野猫

    她刚开始为了挽回在渣男那的尊严,第一次见他就强吻了他。因为一场联姻被破和他住在一起,从此,她就天天被口香糖黏住了。……一场爆炸,他们的家族灭亡,从此踏上了复仇之路。一点一点开始变强大,最终他成为一手遮天的夜帝,称霸天下;她既是他的贤内助,又是令人闻风丧胆狠辣果断的暗神。“傻瓜,不管有多艰难,我永远都陪你走下去。”他太会撩人,也最终撩得自己妻子离不开他。
  • 我是女配求不咬

    我是女配求不咬

    她不就是看见某女配的悲惨遭遇之后狠狠的吐了一下槽嘛,不就是给了几篇几百字的负分差评嘛,作者君你为嘛那么狠心把我丢进天雷苏里面去当天雷女配QAQ,打不死的女小强的爱情罗曼史关她啥子事!冷酷帅气的冰山王子?哦对不起我不认识你。傲娇毒舌的便宜弟弟?你去找你的便宜姐姐吧咱俩不熟。温柔多金的腹黑哥哥?哼我早晚撕开你的大面具!