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脚踏实地和仰望星空 商用3D打印的能与不能

中关村在线3D打印频道原创】近些天传出惠普MJF 3D打印机交付使用的消息,而在此前几年内类似的商用3D打印设备已经开始比较多地用在设计和制造中,包括Stratasys和3D Systems的专业级3D打印设备和解决方案。不过另一方面,在网上也有很多3D打印电子电路、器官甚至火星造房屋的消息,看起来非常玄幻。今天我们的文章就结合商用3D打印应用现状,来谈谈3D打印技术的能与不能

踏实地望星空 商用3D打印的能与不能

●商用3D打印 四年起起伏伏

2012年英国知名杂志《经济学人》把3D打印技术称为“第三次工业革命的源动力”,引爆了全球关注度;而资本也闻风而动,美股几只3D打印概念股瞬间飙涨。加上频繁的跨行业收购和吞并,3D打印行业热闹非凡、风光一时无两。

3D Systems和Stratasys的股价走势 基本反映了3D打印行业过去四年的历程

不过商业准则对每一个行业都是公平的,那就是利润和金钱是成败的唯一衡量标准。商用3D打印盈利前景并不明朗,从2014年开始多只股票经历腰斩甚至更多,这个行业也回归到创造实用价值、以技术提供更高生产力的传统轨道上来。

如何带来实用价值? 商用3D打印回归本质

惠普建立3D打印材料实验室,震旦3D在大陆地区开设线下3D打印服务中心,Stratasys成立中国办事处并分大区经营3D打印市场。褪去光环之后,3D打印行业企业在技术、研发、市场上都更加务实了。

●应用现状 知名品牌的接纳

基于SLS技术、SLA/DLP技术和FDM技术的商用3D打印技术,实际上已经有了很多成熟的应用案例,并且是由全球知名的多个品牌所采纳。包括西铁城、膳魔师、韩泰轮胎、海尔、捷安特、耐克、新百伦等等。

西铁城采用3D打印技术制作装配夹具

西铁城使用3D打印机制备手表装配夹具;膳魔师3D打印保温杯原型来改进水杯的使用体验;韩泰轮胎采用3D打印机改进设计流程和信息安全现状;捷安特采用3D打印技术雕琢公路自行车的骑行体验;耐克借助3D打印技术减轻足球鞋重量、增强它的穿着性能;新百伦则3D打印跑鞋中底来获得更好的缓冲性能。

膳魔师在设计中3D打印保温杯原型、修改并迭代

显然,这些品牌原本就有一套设计、研发和生产的体系,那么为什么引入商用3D打印技术?自然是产生了更好的收益。

●价值何在 商用3D打印的能力

膳魔师和捷安特都是为了改进产品使用体验;而等到产品批量生产之后再做改变、成本就变得太高了。这就是为什么我们在消费类商品上经常看到一代、二代、三代递进的批次产品,每一批次相比之前都有所改进,但不代表某个批次是废品——这是降低成本、使产品快速上市的一种市场策略。而借助商用3D打印技术,可以提前制作出上市产品的相似品,也就是所谓“原型制作(Prototype)”,并且在材料、触感上都模拟最终产品的感觉;这样一来直接跳过所谓的一代、二代、三代,直接将体验更佳的产品推向市场。在使用体验和口碑上都有更大赢面。

捷安特3D打印研发车座 直接推出“最舒适”的公路车座

耐克和新百伦则是利用3D打印技术塑造特殊的、复杂的几何结构的特点,打造更舒适、性能更佳的运动装备,以获得领先于市场的机会。我们知道足球鞋、篮球鞋、跑鞋这类运动装备具备很高的科技含量,在材料、结构、设计上每个品牌都有独到的绝活,3D打印在材料和结构上的灵活性,以及能够量身定制的特点刚好匹配。因此运动装备领域的3D打印应用已经开始普及。

耐克3D打印足球鞋底

韩泰轮胎同样是3D打印产品原型,不过它的出发点在于使设计部门和生产部门的沟通更顺畅,并且内部制备原型防止设计信息外泄、提升安全性。西铁城用3D打印机制作手表装配夹具,好处是成本低、制作快,精度也比较高。

韩泰轮胎3D打印设计原型

海尔模具则将3D打印应用在多个方面,包括改进家电产品的零部件美观度和实用度,制作研发和生产中临时用到的工具,甚至还计划为其它同类工厂提供小批量产品的定制服务。当然海尔还推出过采用3D打印外面板的智能空调,镂空面板更具备科技感和视觉冲击力。

海尔曾推出的智能空调 采用了充满科技感的3D打印面板

所以目前几个主要的商用3D打印技术,已经获得了家电、手表、体育用品、生活用品、家居用品等行业的接纳,并且有典型的应用解决方案。

它的实用性,就在于塑造特殊几何形状的结构,能够从电脑CAD出图夕印朝拾、快速迭代设计,加强设计、研发和生产部门的沟通,还具备材料上的灵活性和量身定制的特点;另外小批量定制成本较低、速度较快。

●内外因素 3D打印的“不能”

剥去3D打印技术的光环之后,冷静地看待它就会发现它的优势也正是它的短板。对于商用3D打印技术来说,不论是SLS、SLA/DLP还是FDM技术,都不适于大规模的批量生产和制造,由于它设备成型体积限制和耗材成本的存在;而注塑成型、模具成型是更理想的大规模制造方式,也是传统方式。这是3D打印技术的“不能”之一。

与注塑成型恰好相反 目前来看3D打印不适合大规模批量生产

另外就我们从展会上、从业人员处的了解,商用3D打印的装机和上项目仍然非常有赖于厂商的技术支持,并且是非常细致的定制化技术支持和解决方案。工程师需要培训、3D打印设备需要安装调试以及维护、打印中遇到问题需要及时的技术支持,几乎是手把手的售前和售后服务。也就是说,缺乏商用3D打印的行业标准、缺乏从业的技术和服务人员、缺乏培训和教育,商用3D打印在短期之内并不能快速普及到各行各业,这是其“不能”之二。

缺乏行业标准、从业人员和培训教育 短期无法普及

还有就是目前网络上遍布的各种“神奇的3D打印”了,诸如3D打印人体组织器官、火星上3D打印房屋、3D打印石墨烯、3D打印玻璃和陶瓷、3D打印药品等等,听起来非常玄幻,要判断这些信息的“能与不能”也并不是什么难事。

3D打印活体器官?NO

事出有因,但凡一项已经在进行中或取得成果的3D打印相关研究,通常能够在其研究所在高校、机构或实验室网站上找到相关信息,而有成果的更能够在国际知名学术杂志上看到报道;尽管这些研究也存在无疾而终的可能,我们还是可以认为它已经比较靠谱了,也就是“能”的。比如NASA研究的为宇航员在空间站中制作3D打印食品,还有曾经登上《科学》杂志封面的CLIP 3D打印技术。

NASA官网陈述在太空中3D打印食物的研究

CLIP 3D打印技术曾被《科学》杂志作为封面文章报道

而一些来源不明确的消息,诸如3D打印石墨烯、3D打印人体组织器官,则为捕风捉影;即使有人从事相关的研究,也仍然是石墨烯新材料、器官培养领域的研究,与3D打印关系并不大,可以判断是流言。这是3D打印技术的“不能”之三,它并不是神奇的技术。

总的来说,3D打印并非神乎其神的玄幻科技,尤其是商用类的3D打印技术已经有了典型的应用的例子。尽管短期之内仍不能普及,我们还是认为它将给很多行业带来改变,包括国家标准、高校教育、从业技能培训的有益于市场成长的活动都已经行在路上。

而看完这篇文章,相信读者朋友们今后看到关于3D打印技术的新闻,心中也会有基本的“能与不能”的判断。

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