3D打印技術(shù)成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的一把新利器(2)
2013年美國麥肯錫咨詢公司發(fā)布的《展望2025》報告中,將增材制造技術(shù)列入決定未來經(jīng)濟(jì)的12大顛覆技術(shù)之一。增材制造技術(shù)通過材料、激光、信息、工藝、裝備和應(yīng)用的交叉融合,突破制造工藝約束,向智能化、定制化、服務(wù)化方向拓展,解決傳統(tǒng)制造技術(shù)無法解決的復(fù)雜結(jié)構(gòu)快速制造問題。增材制造技術(shù)在航空航天、生物醫(yī)療、汽車、消費(fèi)電子、文化創(chuàng)意等領(lǐng)域有巨大的發(fā)展空間,將給制造技術(shù)帶來革命性變革,成為創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)的銳利工具。
增材制造技術(shù)為我國制造業(yè)發(fā)展和升級提供歷史性機(jī)遇。改革開放30年來,我國成為制造業(yè)大國。但是,制造業(yè)生產(chǎn)能力過剩、產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)能力嚴(yán)重不足,已經(jīng)成為制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。促進(jìn)創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)是未來我們的核心任務(wù),而增材制造技術(shù)恰好為創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)開辟了巨大空間。
增材制造技術(shù)為創(chuàng)新開拓了巨大空間。3D打印適合應(yīng)用于復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)、多品種小批量的制造,使設(shè)計(jì)擺脫了傳統(tǒng)技術(shù)的約束,給創(chuàng)新設(shè)計(jì)釋放了巨大的空間,同時可提高新產(chǎn)品的研發(fā)速度。增材制造技術(shù)為創(chuàng)業(yè)提供了無限商機(jī)。增材制造帶來集散制造的嶄新模式,即通過網(wǎng)絡(luò)平臺,實(shí)現(xiàn)個性化訂單、創(chuàng)客設(shè)計(jì)、制造設(shè)備這一生產(chǎn)模式,可以有效實(shí)現(xiàn)社會資源的最大限度發(fā)揮,為全民創(chuàng)業(yè)提供技術(shù)支撐。
在促進(jìn)學(xué)科交叉革命性發(fā)展上,發(fā)展微型冶金實(shí)驗(yàn)平臺,應(yīng)用于材料基因研究,創(chuàng)造新合金材料。通過細(xì)胞打印、組織工程、基因打印等手段,發(fā)展器官再造。通過建設(shè)干細(xì)胞試驗(yàn)臺,快速高效進(jìn)行干細(xì)胞誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)生命學(xué)科躍進(jìn)式發(fā)展。增材制造技術(shù)也為我國制造業(yè)發(fā)展和升級帶來重大機(jī)遇。我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸是制造業(yè)生產(chǎn)能力過剩而產(chǎn)品開發(fā)能力嚴(yán)重不足。將增材制造在各個領(lǐng)域推廣應(yīng)用,是發(fā)展高技術(shù)的服務(wù)業(yè)、調(diào)整制造業(yè)結(jié)構(gòu)和促進(jìn)制造業(yè)由大變強(qiáng)的重要手段。
增材制造技術(shù)近年來無論是在基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)還是產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面都取得了飛速發(fā)展。在基礎(chǔ)研究方面,新工藝、新原理、新材料和新應(yīng)用不斷涌現(xiàn),4D打印、太空3D打印、電子3D打印、細(xì)胞3D打印、食品3D打印、建筑打印等新概念不斷出現(xiàn),從傳統(tǒng)的制造業(yè)向社會的各個領(lǐng)域發(fā)展。2014年全球增材制造設(shè)備與服務(wù)增長35.2%,其中桌面3D打印機(jī)保持高速增長,增長率為92.5%。增材制造技術(shù)呈現(xiàn)出從工業(yè)品向消費(fèi)品發(fā)展的高速增長勢頭。互聯(lián)網(wǎng)下萬眾創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)模式雛形已經(jīng)呈現(xiàn)。新材料與新工藝是增材制造技術(shù)保持活力并持續(xù)發(fā)展的核心動力。隨著增材制造工藝的發(fā)展,其所使用材料從最開始的液態(tài)光敏樹脂,擴(kuò)展到種類繁多的工程塑料、金屬粉體材料,并且逐漸成熟,開展應(yīng)用。增材制造工藝的發(fā)展依托于能源、材料及其交互方式的創(chuàng)新,涉及機(jī)械、材料、物理、力學(xué)等多學(xué)科交叉領(lǐng)域。未來,基于金屬材料、非金屬材料、生物材料等體系的增材制造工藝技術(shù)與裝備是發(fā)展和應(yīng)用的主要方向。
PEEK 材料定制化顱骨替代物
我國3D打印技術(shù)的起步時間僅比歐美晚3~5年,擁有幾支處于國際先進(jìn)水平的研究團(tuán)隊(duì),他們都已經(jīng)致力于3D打印研究20多年。我國的3D打印技術(shù)中,高性能大型金屬激光直接制造技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平,相關(guān)技術(shù)已應(yīng)用于新型飛機(jī)研制,顯著提高了我國飛機(jī)研制速度。我國率先在大尺寸激光選區(qū)燒結(jié)和選區(qū)熔化設(shè)備中采用多光束掃描技術(shù),取得顯著進(jìn)步。率先制造定制化骨替代物并應(yīng)用于臨床,在生物組織制造和醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面走在國際前列。在產(chǎn)業(yè)化方面,我國近年來增材制造相關(guān)企業(yè)迅猛發(fā)展,增材設(shè)備擁有量于2014年趕超德國,以9.2%列第3位,設(shè)備產(chǎn)量僅次于美國排第2位。但從國家整體水平來看,我們在創(chuàng)新能力、產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建、資金投入、人才培養(yǎng)和社會普及方面與先進(jìn)國家還有很大的差距。在未來,需要在增材制造技術(shù)上繼續(xù)加大投入,通過增材制造技術(shù)服務(wù)促進(jìn)我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型,支撐我國從“制造大國”向“創(chuàng)造大國”轉(zhuǎn)變。
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