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中国3D打印的发展速度以及对未来发展的分析

由于伴随着3D打印技术专利已经到期亦或是即将到期,出货量占比最大3D打印设备以及系统部分呈现增长快速平稳,这也将对行业规模的同步增长提供保障。 2017年全球3D打印市场价值为83.12亿美元,预计到2023年将达到353.6亿美元,预测期(2018-2023年)的年复合增长率为27.29%。 △2011-2017年全球3D打印市场规模走势 △全球3D打印产业领域布局 发达国家自2012年以来即前瞻性地****了相关3D打印产业政策,主要以美国、英国、欧盟等为代表。发达国家的政策态度展现出其对3D打印前景的强烈看好,对以3D打印为核心的制造业革命的大力支持。第三次工业革命以来,制造业转型一贯是老生常谈的话题,发达国家纷纷聚焦3D打印则将3D打印推向风口浪尖。因此,中国作为制造业大国,将3D打印纳入国家发展战略是发展制造业的必然要求。 我们中国3D打印发展起步较晚,技术积累较少,与国外存在一定的差距,且多数国内3D打印设备制造企业均需从国外巨头处进口关键零部件和打印材料,因此国内厂商应对冲击的能力较弱。 2017年,有关部门就增强制造业核心竞争力、高端智能再制造、增材制造(3D打印)等方面制定发展计划,提出在轨道交通装备等九大重点领域实现关键技术产业化等;制定新一代人工智能发展规划与人工智能产业发展行动计划,推进产业智能化升级,推动人工智能与制造业的深度融合。在国家政策的鼓励和支持下,先进制造业、人工智能等高端领域制造业投资有望实现较快增长,为制造业投资增长提供重要支撑。 2016年我国3D打印行业市场规模达到了100.2亿元,同比2015年的78.8亿元增长了27.2%,2017年我国3D打印行业市场规模约178.8亿元。 △2011-2017年中国3D打印市场规模情况 3D个人消费市场吸引了越来越多企业及消费者的关注。业界也相继出现了3D打印日常用品制品。但对于新兴的个人市场,除上述行业的普遍难题外,还面临着成本过高的尴尬。虽然市面上已出现少量千元级的3D打印机,但放眼望过去,市场上的价格仍呈现一片混乱的状态,动辄就是上万元人民币的高价,这不利于个人消费市场的发展。因此,产业链各方需共同努力,提升材料、机器的研究开发,降低制作成本、销售成本,让每个消费者都能接触3D打印,都能享受新兴科技给生活带来的美好变化。 △2011-2017年3D打印在个人市场行业应用市场规模 在全球3D模型制造技术的专利实力榜单上,美国、日本和德国均已遥遥领先。我国近年才引入3D打印技术,与国外相比差距非常大,主要体现在技术和市场应用方面,研发水平不高,与市场衔接度较低,目前还未产生较大的经济效益。我国的3D打印技术起源于西安交大、华中科大和清华大学等高校,相关的技术转化集中在校办企业。目前,行业正面临国外厂商的冲击。三维数字化及3D打印技术是支撑新一轮产业革命的关键技术之一,关键零部件、原材料、特殊软件算法等是制约我国三维数字化与3D打印产业发展的关键因素。 随着3D打印技术的不断发展,3D打印在各个行业领域逐渐得到运用,甚至像航空航天领域都有使用。但事物的发展不是一帆风顺,3D打印亦如此,现在3D打印的发展受到打印材料的制约。因为未来3D打印的真正发展将在高端领域即工业应用,而目前高端打印材料的发展尚无法满足3D打印技术发展的需要。 (来自3D打印世界)

2018-11-19 13:12:18

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探究我国3D打印应用的漫长道路

由于身在现在这个大力倡导《中国制造2025》以及工业4.0的时代,很多人的目光都聚焦在了当今的大热门3D打印行业上了。自从2013年开始,我国的金融界、媒体界和学术界都刮起了一场关注3D打印技术的旋风,国内的各级政府都开始密切关注并且制定了和3D打印技术有关的发展规划。3D打印作为一项新兴的技术,怎样做才能打开在其发展的道路业渐渐成为社会各界的关注的重点。 在讨论对于怎么打开3D打印的应用道路这个问题之前,就要先来谈谈对于3D打印的认识。在很多人眼中如今的3D打印就像二十世纪七八十年代的计算机,我们相信它是能改变人们生活方式及制造方式的一种全新的技术,但是3D打印该如何发展,如何前进,却是很多人目前还搞不清楚的一个问题。那么为什么搞不清楚呢? 说到这个问题就不得不谈到什么是3D打印的核心。在核心这一点上我们毋庸置疑,核心绝不是硬件、软件、或是材料,而是技术本身,那么3D打印的核心技术又是什么呢?对于这个问题很多人就无法回答。为什么呢?因为3D打印技术有太多类别了,什么FDM、SLA、SHS、MJP、DLP……,不同行业应用的3D打印技术也各不相同。其实通过这点就可以看到3D打印技术在应用上的问题,即技术种类太过繁杂,单一技术无法满足所有应用需求。也许会说这不是问题,不同技术就不同技术,只要能应用就好,但从长远来看,技术的发展方向都是兼容与融合,一个技术只能应用一两种行业,这本身就会成为制约技术发展的一个重要问题。所以发展技术,并且是发展多用途,多领域兼容的技术,才能从根本上打开3D应用之路。 那么就目前技术发展水平而言,在打开应用的道路上可以做些什么呢? 首先,能从业内人士的意识形态上来解读一下目前的行业状况。在整个行业内,想着活下去的多,想着发展的少,想着卖机器的多,想着做服务的少,想着挣钱的多,想着深入研究的少。那么这种意识形态将导致什么后果呢?行业浮躁,专业度、可信度的下降,市场的混乱,没有行业积累,人们对于3D打印的热情下降,甚至是错误的认识3D打印。这些后果无一不是有害的,那么是不是到了该转变意识的时候了? 其实,相信很多人早已发现,想要改变3D打印行业及发展应用,首先需要改变我们的意识形态,我们需要更专注、更加深入的研究应用行业、积累更多经验、融合各人所长。这里我尤为想说一点,那就是融合各人所长。前几点,大家都能理解,也都开始朝着这个方向开始做,但是融合各人所长确是现在行业内做的比较欠缺的一点。 很多人都知道,在3D应用上,目前很难有一种3D产品可以直接满足客户的全部需求,一般都需要配合,做软件的和做硬件的配合,做扫描的和做打印的配合等等。那么这个时候融合各人所长就尤为重要了,这个融合其实指的就是合理利用资源,取长补短,达到共赢。当然,这里的前提是,我们明确知道我们自身的弊端和强项,找寻能与我们互补的合作伙伴,并且是敞开心胸的合作。互相防备、互相有所保留,我想就目前而言,我们3D行业还没到这个阶段。就好像我们互相搀扶着向先走都还会摔跤,更何况是各走各的并肩走呢。说了这么多,相信很多人也都明白这个中的道理,但是明白归明白,能做到的却是少之又少。 最后,总结一下以上提到的看法:想要切实打开3D应用之路,核心在于发展技术,想要打开现有应用之路,在于融合、专注、研究与积累。总之还是那句话在探索应用之路上我们需要协同合作,在行业发展上我们更是需要集众人之力,共同前进。而我们精唯信诚,将一直秉承着融合、发展的核心思想,与各位3D同仁们共同努力。

2018-07-18 10:38:14

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我国实施在国际首例将3D打印PEEK肋骨取代原本的钛合金植入手术

随着3D打印技术的应用范围逐渐扩大,其材料也随之不断的更新和升级。来自我国陕西省西安市的唐都医院胸腔外科为了拯救一位胸壁肿瘤患者而使用了最新的3D打印聚醚醚酮(PEEK)材料并且置换了原来的肋骨,这种PEEK材料与之前已经得到大范围使用的钛合金材料有了本质的区别,这台手术在国际上都属于首例的3D打印PEEK肋骨植入手术,这也代表着通过3D打印而成的PEEK材料第一次进入了临床应用阶段。 唐都医院胸腔外科收治的这名患者,肿瘤位于左前胸壁,大小为11×11×6㎝,病理诊断为肋骨肉瘤,由于肿瘤较大,手术完整切除后造成的胸壁缺损范围巨大,若不能进行有效的胸壁重建,患者术后很可能发生呼吸衰竭,甚至死亡,因此必须实施3D打印胸肋骨置换手术。 3D打印钛合金胸肋骨置换手术是唐都医院胸腔外科特色手术之一,但打印出来的钛合金胸肋骨的弹性模量和屈曲强度与真实的胸肋骨差距较大,难以形成合理的梯度强度,患者在遭受特殊外力后会损伤周围的正常器官,而且,钛合金材料在影像学检查中存在很大的局限性,如患者不能进行核磁共振检查,在CT检查中的伪影也会产生强烈干扰等。 聚醚醚酮(PEEK)是目前国际上先进的高分子植入材料,具有良好的生物相容性,同时耐热等级高、耐辐射、耐化学腐蚀,抗冲击性能和抗疲劳性能好,因此,PEEK是理想的非金属植入物替代材料,国内仅西安交通大学等少数几家单位掌握了PEEK材料的3D打印技术。收治了该患者后,在胸腔外科李小飞主任和第四军医大学3D打印中心曹铁生教授的指导下,胸腔外科黄立军副主任、王磊医生和西安交通大学李涤尘教授课题组共同合作,开展PEEK植入物的临床研究工作。在充分分析了PEEK肋骨的力学性能后采用熔融沉积技术进行打印,最终,黄立军副主任、钟代星和王磊医生等共同完成了手术,为患者顺利植入3根PEEK肋骨进行胸壁重建。 结合术后影像学检查发现,3D打印PEEK肋骨具有多项优势:1、弹性模量和屈曲强度等与真实肋骨非常接近,从而避免了应力传导引起的周围器官损伤;2、质量轻,平均每根肋骨仅27克,正常肋骨大约在30—50克;3、韧性好,既能保证缺损胸壁的支撑强度,又能使局部胸壁获得一定的活动度;4、不干扰影像学检查,可以进行核磁共振和CT检查。该手术的实施,标志着唐都医院胸腔外科3D打印工作从钛合金时代进入了PEEK时代。 (来自OFweek3D打印网)

2018-06-14 15:02:20

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走在世界前沿——我国的3D打印技术应用在航空领域

我国并不是第一个使用3D打印技术制造空军战斗机的国家。早在1984年远在大洋彼岸的美国就已经开发出了以数字数据打印出3D物体的技术,在1986年研发出了第一台用于商业的3D打印机。那时候之所以称之为“打印机”,是由于它借鉴了平面打印机的喷墨技术,只是和普通打印机在纸张上喷一层墨粉从而形成2D文字或者图形不同的是,3D打印是可以直接“打印”3D的立体实物出来。 以一个手电筒为例,3D打印机能通过电脑将手电筒进行立体扫描,创建三维设计图,之后对这个立体原型进行“切片”,分成一层一层的,之后,打印机就将原材料按照设计图一层一层地“喷”上去,直到最终造出一个手电筒来,只不过3D打印机喷出的不是墨粉,而是融化的树脂、金属或者陶瓷等材料。 不过,由于在制造过程中钛合金变形、断裂的技术难题无法解决,美国始终无法生产高强度、大尺寸的激光成形钛合金构件。2005年,美国从事钛合金激光成型制造业务的商业公司Aeromet由于始终无法生产出性能满足主承力要求的大尺寸复杂钛合金构件,没能实现有价值的市场应用而倒闭。美国的其他国家实验室也无法攻克这一难题,只能进行小尺寸钛合金部件的打印或进行钛合金零件表面修复。 我国于1999年才开始金属零件的激光快速成形技术研究,晚于美国十几年,但是发展速度很快,近年来在飞机钛合金大型整体结构件的激光快速成形方面取得了重要突破,目前,中国已具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力,成为目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造、应用的国家。 我国的航空业在3D打印技术上已经走在了前列,多个型号飞机使用了3D打印部件,部分技术已经达到世界领先水平。资料显示,从2001年起,我国开始重点发展以钛合金结构件激光快速成型技术为主的激光3D打印技术。 在3D打印领域,中国是个后来居上者,但近年来发展极为迅速,大有后来居上之势。据****报道,中船重工第705研究所历经一年时间的研制,该所在3D打印机技术领域取得重大突破,借助直接金属激光烧结快速成型技术实现了3D打印,成为继美国、德国的3D打印巨头之后,世界上第四家掌握该技术的企业。 值得一提的是,2015年7月16日北京航空航天大学在国防科技工业军民融合发展成果展上,亮相的一具使用大型金属构件激光增材制造技术所生产的大型部件,这具大型部件是航空飞行器所使用的机体部件之一。这款以实物展出的大型飞行器构件,是迄今国际上最大的激光增材制造主承力关键钛合金构件飞机机身整体加强框,无模、整体、快速研制。 而所谓的激光增材制造技术,就是3D打印技术中的一种,采用这种激光增材制造技术制造的飞机机身整体加强框,与传统技术相比,有着高性能、低成本、快速试制的特点。生产周期只有采用传统技术制造的五分之一,同时在强度、寿命等各项指标上,与传统工艺技术部件相比更加优秀。 3D打印技术可助中国加快新一代飞机的研发,3D打印技术可节省时间和材料,研究人员能短期内轻易打印出组装样机所需的各种高端、精密的零部件。没有制模和其他复杂的传统工序,造样机的成本要低很多,科学家可以不断制造更多复制品用于试验。 (来自OFweek3D打印网)

2018-06-14 10:28:27