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上篇 l 带你看懂当前3D打印发展到什么阶段了?

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上篇 l 带你看懂当前3D打印发展到什么阶段了?

作者:
发布时间:
2019/08/05
【摘要】:
如果以1984年CharlesWHull申请的立体光刻专利为起始点,3D打印技术至今已经过了35年的发展。在35年的发展中,3D打印技术已从早期作为一种快速原型技术,逐渐成为一种生产制造技术。  如果说3D打印是一次工业革命,那么发展至今,这场革命到来了么?是“随风潜入夜,润物细无声”的遍及了行业各个层面,还是“小荷才露尖尖角”般的蜻蜓点水似的存在?3D科学谷将分为上下两篇来进行详细的分析。  
  如果以1984年Charles W Hull申请的立体光刻专利为起始点,3D打印技术至今已经过了35年的发展。在35年的发展中,3D打印技术已从早期作为一种快速原型技术,逐渐成为一种生产制造技术。
  如果说3D打印是一次工业革命,那么发展至今,这场革命到来了么?是“随风潜入夜,润物细无声”的遍及了行业各个层面,还是“小荷才露尖尖角”般的蜻蜓点水似的存在?3D科学谷将分为上下两篇来进行详细的分析。
 
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3D打印的螺旋散热结构的散热器。来源:Aidro
  不同的阶段代表不同的市场接受度
  3D科学谷提出过关于3D打印的五大赋能逻辑: “3D打印赋能产品性能提升;材料赋能3D打印应用场景与发展潜力;软件赋能3D打印产业化发展;工业互联网赋能3D打印制造、商业和发展模式重塑;工业正向设计赋能3D打印发展前景。”那么依据赋能逻辑,我们来看一下当前3D打印发展到什么阶段了?
 
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3D打印当前发展的情况。来源:AMFG
  上面的图表分为四个主要阶段,表示3D打印的发展程度:
  我们现来定义这几个不同的发展阶段特点:
  早期阶段:在这个阶段,早期采用者才刚刚开始研究该技术的功能。虽然有很多研发计划和试点项目,但实际的现实案例研究却很少。
  发展期:这个阶段的技术能力正在不断发展。公司正在采用3D打印进行原型设计与应用,并且正在开展更多案例研究。
  进入主流:正在上升为主流技术,这时候3D打印的应用扩展到制造与生产领域。新的应用案例正在频繁地出现。
  成熟阶段:该技术已被证实,并作为行业的制造方法而建立。已经制定了关键标准,可以实现规模生产与可重复的一致质量。
  不同行业的3D打印采用水平差异很大。下面,我们将探讨包含几个大家普遍关心的行业的3D打印技术引入状况。
  有的行业蓄势爆发,有的行业还需淡定
  航空航天
  航空航天是最早采用3D打印的领域之一,这个领域第一次使用3D打印技术可以追溯到1989年。而到2018年,航空航天占据了增材制造市场的12% ,包括GE,空中客车公司,波音公司,赛峰集团和吉凯恩公司在内的业内知名公司已经将最先进的3D打印技术,特别是金属3D打印技术,应用到生产过程中。
  一个典型的例子就是波音公司最新的777X双引擎喷气式飞机,GE在其GE9X发动机内安装了六种3D打印部件。其中包括GE著名的3D打印燃料喷嘴,以及传感器外壳,燃料混合器和更大的部件如热交换器和分离器。
  一些值得注意的努力包括正在进行的标准化活动和研究计划。例如,SAE International发布了四种不同的航空航天3D打印标准上个夏天。当一个行业开始谈论标准化时,这清楚地表明该技术正在从边缘转向常规制造。
  航空航天领域3D打印的预期增长是乐观的,市场报告预测未来五年的复合年增长率将在17.5%和20.24%之间。不过,3D科学谷认为这个预测是保守的,3D打印在航空航天领域的增长将随着关键技术的突破而呈现出指数级别的爆发模式,尤其是对于像高强度铝合金,钛合金结构件的加工领域。3D科学谷预测技术的突破节点在2020年左右,而关键技术包括是否能够实现更大尺寸的加工,对多激光束加工效率的最大化水平,对热应力的控制,毛孔的消除等等。
  更多信息,请关注3D科学谷航空航天白皮书系列。《3D打印高温合金白皮书》,《3D打印与航天制造业白皮书》,《3D打印与航空发动机白皮书》。
  医疗
  3D打印在医疗行业获得了巨大的吸引力,扩大了提供个性化护理,生产定制化医疗设备和术前模型的机会。
  根据市场研究公司SmarTech的报告,医疗3D打印市场(包括材料,服务,软件和硬件)目前估计为12.5亿美元。到2027年,这一数字预计将增长到60.8亿美元。
 
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3D打印骨科市场细分.来源:《3D打印与骨科植入物白皮书2.0》
  骨科是最大的增长机会之一。SmarTech预测,到2021年,将有超过10亿个植入3D金属的植入物。这种增长的关键驱动因素之一是能够使用3D打印来创建整形外科植入物。这种植入物具有复杂的网状结构,可以更好地促进骨骼向内生长,并最终实现更好的治疗效果。
  此外,3D打印有望成为牙科模型,正畸矫正器,修复体等制造领域的占主导地位的数字化生产技术。
  在正畸矫正器方面,SmileDirect已经安装了49台惠普HP Jet Fusion 4210 3D打印机,计划明年3D打印近2000万矫正器模具。
  然而,要实现3D打印在医疗领域的快速发展,一个关键因素是医疗监管机构能够跟上医疗和牙科3D打印中不断发展的可能性,并提供相对应的支持。
  更多信息,请关注3D科学谷医疗领域白皮书系列。上篇-《3D打印与牙科行业白皮书3.0》,《3D打印与康复辅助器具白皮书1.0》,《3D打印与骨科植入物白皮书2.0》。
  汽车
  在过去的几年中,我们看到主要的汽车厂商对引入3D打印技术的积极性。例如,福特正在与Carbon合作,为其车辆生产终端用品和备件。这些部件包括杠杆臂维修部件,辅助插头和停车制动器支架。在2018年末,宝马公司报告说已经通过3D打印了一百万个零件。
  除了塑料零件,金属3D打印在汽车领域获得了更强的立足点。这尤其是由于采用更便宜和更快速的金属粘结剂喷射技术,这对于批量生产和大规模定制而言更具成本效益。
  其中,大众汽车希望采用惠普新的金属喷射技术大规模生产车辆结构部件,汽车制造商希望在未来两到三年内实现这一目标。
  更多信息,请关注3D科学谷汽车领域白皮书。上篇-《3D打印与新能源汽车白皮书》,《3D打印与换热器及散热器白皮书1.0(上篇)》,《3D打印塑料白皮书》。
  关于3 D打印在其他行业的发展现状,敬请关注后续文章:下篇 l 一文看懂当前3D打印发展到什么阶段了?
  更多3D打印行业发展态势,敬请参加TCT深圳展(2019年10月15-17)期间的论坛,详细倾听3D打印领域的分析专家Chris Connery (CONTEXT公司全球副总裁),Filip Geerts(欧洲机床工业及相关制造技术协会总干事), 王晓燕 (3D科学谷创始人)共同为您带来的全方位的剖析与灼见。
 
TCT Section
 
TCT 深圳展会期间的TCT论坛-行业透视Section
  (来源:3D科学谷)
  河北敬业增材制造科技有限公司成立于2015年,总投资规模23.4亿元人民币,是全国500强企业---敬业集团的全资子公司,公司位于河北省石家庄市平山县南甸镇敬业集团工业园区,是一家集专业研发、生产、销售高端气雾化金属粉末、激光再制造、3D打印服务于一体的全流程增材制造公司。
  我公司现有EOS M290打印机8台,EOS M400-4 1台,Arcam 电子束粉末快速成形系统和铂力特S310各1台,其中EOS M400-4属国内先进设备,配备四个激光头,打印效率是E0S M290单激光头的3倍以上,具有成型精确、材料利用率高等优点;公司致力于为各制造领域客户提供金属3D打印整体解决方案,业务主要涉及到航空航天零部件、模具、医疗器械及骨科植入物、汽车制造,船舶制造等领域。