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什么是3D打印
？你了解嗎
？老

發(fā)布時間：2022-07-10 09:02:40瀏覽：7144點贊：

增材制造（AM）運用了創(chuàng)新性的技術(shù)，帶來了深刻的經(jīng)濟及社會影響

，AM能稱為真正意義上的“第四次工業(yè)革命”嗎

？隨著AM技術(shù)的推廣及實用化，在汽車

、醫(yī)藥

、航空航天、油氣能源和消費市場等領(lǐng)域

，越來越多產(chǎn)品的定制化生產(chǎn)正在成為可能

。

增材制造（AM）技術(shù)的發(fā)展1987年以來，增材制造技術(shù)主要應(yīng)用在快速成型：高度的設(shè)計自由允許在沒有人為加工的情況下

，高效

、低成本地生產(chǎn)形狀復(fù)雜的功能原型。同時

，在三維CAD數(shù)據(jù)的支持下

，快速成型技術(shù)被用于快速地制造成比例的物理部件或總成，如今的應(yīng)用允許生產(chǎn)高質(zhì)量的部件

。隨著技術(shù)的進一步發(fā)展

，現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了打印最終產(chǎn)品。增材制造技術(shù)有望成為高性能產(chǎn)品制造的領(lǐng)先技術(shù)

。如果這種技術(shù)成功應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)

，它的影響將是革命性的。

主流媒體

、投資公司和消費者們像是發(fā)現(xiàn)新大陸一樣突然關(guān)注起增材制造技術(shù)

。一些因素促成了這種現(xiàn)象的發(fā)生。在2007年

，巴斯大學(xué)的RepRap項目向市場提供了廉價的開放源碼3D打印設(shè)備元件

。兩年以后，Stratasys公司擁有的專利也到期。一系列特定的因素也極大地促進了AM技術(shù)的發(fā)展：原材料和稀有材料價格的上升

，CAD軟件和IT系統(tǒng)的更新?lián)Q代

，向可持續(xù)性生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變（從成本和環(huán)境方面考慮），以及對于能夠快速響應(yīng)市場的產(chǎn)品的需求

。在2004～2014年間

，隨著AM技術(shù)的發(fā)展，其市場規(guī)模以年均20%的速度增長

，在可預(yù)見的幾年里

，仍會以較高速度增長。在2014年

，金屬疊加制造系統(tǒng)的銷售規(guī)模增長幅度超過了50%

，明顯超出了整個市場的增長幅度，同樣的現(xiàn)象也發(fā)生在金屬材料銷售市場

。

原材料

、產(chǎn)品零部件和生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的市場規(guī)模到2023年預(yù)計將高達77億歐元。AM技術(shù)的發(fā)展和原材料價格的降低將會支持這種傾向

。工業(yè)和商業(yè)設(shè)備是AM技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域

，其次為消費品和電子元器件，汽車和航空航天領(lǐng)域

。如今，生產(chǎn)金屬部件的設(shè)備

，其設(shè)計及生產(chǎn)主要集中在歐洲地區(qū)

。歐洲相關(guān)機構(gòu)對于這種技術(shù)的研究和發(fā)展將會使歐洲代替其他經(jīng)濟體，重新成為金屬AM設(shè)備的主要供應(yīng)商

。但是

，從長遠(yuǎn)看，我們需要生產(chǎn)流程和材料的標(biāo)準(zhǔn)化

。同樣

，為了促進這種技術(shù)市場的進一步發(fā)展，監(jiān)管問題應(yīng)該優(yōu)先得到解決

。知識產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)品責(zé)任問題的解決也有助于塑造AM市場的未來

，然而，并沒有這些法律問題解決的基準(zhǔn)或先例可以借鑒

。構(gòu)建增材制造（AM）技術(shù)框架隨著生產(chǎn)制造過程越來越復(fù)雜

，其需要多部門和多學(xué)科技術(shù)能力的有機結(jié)合。先進制造技術(shù)如增材制造技術(shù)的發(fā)展離不開生產(chǎn)工藝

、ICT和材料科學(xué)的有機結(jié)合

。考慮到在競爭前先合作研究方面的經(jīng)驗，歐盟有很大的潛力促進AM技術(shù)的發(fā)展和市場的接受程度

。增材制造（AM）技術(shù)在實現(xiàn)工業(yè)化的過程中面臨著多種多樣的困難（例如

，達到規(guī)模化生產(chǎn)）

。最主要的問題包括重復(fù)利用性

、生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性、工件最大尺寸限制以及最終表面質(zhì)量問題

，為研究機構(gòu)留下了極大的研究空間

。大部分的問題要么解決起來太困難，要么就是依靠自身力量解決商業(yè)風(fēng)險太大

。這就需要政府參與及投資項目研究來幫助解決

。

擁有政府背景的制造研發(fā)中心及其合作機構(gòu)從多部門多學(xué)科籌集資金、專項技術(shù)

。工業(yè)生產(chǎn)和研究機構(gòu)的相關(guān)人員在相互合作的基礎(chǔ)上共同應(yīng)對復(fù)雜的創(chuàng)新性挑戰(zhàn)

。對以市場為導(dǎo)向的研究資金支持和對技術(shù)提升方面的投資使之成為可能。我們必須鼓勵私人投資

。政府是有目的地資助AM技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：在特定的地區(qū)

，對前沿技術(shù)的研究能力就像磁鐵一樣，能極大地吸引投資

。例如

，在德國帕德博恩大學(xué)，價值1 300萬歐元的加工中心是由其行政州

、波音公司

、EOS公司、贏創(chuàng)工業(yè)集團和SLM咨詢有限公司共同出資支持的

。為了打造高技術(shù)研究中心

，英國政府資助了一項為期6年、價值高達2億英鎊的項目——謝菲爾德先進加工技術(shù)研究中心（英國）

。該中心吸引了來自波音公司和勞斯萊斯公司的投資

。在2001年，該中心成立之初

，歐盟結(jié)構(gòu)和投資基金對其提供了資金支持

。同樣的，專注于凈成型和增材制造技術(shù)的加工技術(shù)研究中心（考文垂）成立于2010年

，空中客車公司和AEC公司對該中心提供了相應(yīng)的支持

。近幾年，歐盟在增強工業(yè)水平政策的框架內(nèi)

，加強了對一系列關(guān)鍵技術(shù)的支持力度

，這種政策也是歐盟2020戰(zhàn)略的一部分

。歐盟先進制造技術(shù)工作組成立于2013年，該工作組起草了一份關(guān)于歐盟先進制造技術(shù)現(xiàn)況的重要報告

。

由于歐洲在工業(yè)生產(chǎn)方面的傳統(tǒng)優(yōu)勢

，在金屬AM系統(tǒng)全球化推廣應(yīng)用方面，歐洲一直處于領(lǐng)先地位

。然而

，全球范圍內(nèi)的競爭在加劇，歐洲無法接受被競爭者甩在身后

，因為能否掌握最先進的制造技術(shù)決定了誰會在傳統(tǒng)和新型行業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位

。歐盟應(yīng)該向全球的商業(yè)投資機構(gòu)傳達這樣一條強有力的信息：歐盟正處在AM技術(shù)的競爭中。而傳達這條信息最有效的方式就是制定歐盟AM戰(zhàn)略

。這種戰(zhàn)略應(yīng)該在政治上給予支持

，而且需要制定出全面的規(guī)劃和堅實的目標(biāo)來支持AM的工業(yè)化。歐盟的AM戰(zhàn)略應(yīng)該為其AM的發(fā)展提供框架和發(fā)展方向

。首先

，在歐盟范圍內(nèi)，成立利益攸關(guān)方是必不可少的

。目前

，在歐盟存在著信息缺口，使歐盟無法了解全球范圍內(nèi)AM技術(shù)的現(xiàn)況

。AM技術(shù)使用及發(fā)展現(xiàn)況包括各行各業(yè)的參與者（如軟件行業(yè)

、材料業(yè)、服務(wù)業(yè)

、裝備制造業(yè)及激光應(yīng)用行業(yè)等）

。由于參與的行業(yè)太多，搭建一個歐盟范圍內(nèi)的平臺

，有助于促進各行各業(yè)的信息交換和創(chuàng)新合作。歐盟委員會應(yīng)該大力支持此類平臺的建設(shè)

。再者

，展望2020項目中充足的物資應(yīng)該投入到AM當(dāng)中，尤其要投入到以應(yīng)用為導(dǎo)向的項目中去

，因為這既有助于AM生產(chǎn)方式的推廣

，也有助于將AM產(chǎn)品推入市場。公私合營工廠的成功說明用行業(yè)驅(qū)動研究的路線能夠高效地引導(dǎo)公眾資金流入市場創(chuàng)新

。加強歐盟AM研究項目的透明度是關(guān)鍵

，這有助于歐盟委員會與全球投資機構(gòu)的合作。然而

，大家需要了解的是

，在1984～1987年第一次框架規(guī)劃，歐盟對AM相關(guān)研究提供了資金支持。那些機構(gòu)制造出了AM設(shè)備的原型機

，這些原型機將樹脂材料層層澆注后用紫外線燈照射處理

。

接下來的框架規(guī)劃（從1988～2013年）也同樣保證了連續(xù)的支持。只在第7次框架規(guī)劃中

，超過60個成功的AM項目得到了歐盟的資金支持

，資金額度超過了1.6億歐元，當(dāng)時的總預(yù)算大約在2.25億歐元

。目前

，展望2020框架規(guī)劃中的2014年工作計劃，遴選出的10個項目得到了超過2 300萬歐元的歐盟資金支持

，總預(yù)算約為2 500萬歐元

。不管怎么說，單獨的歐盟資金并不能創(chuàng)造出真正的勢頭

，各成員國也需要加入進來

，從國家層面提高對AM 技術(shù)的資金支持力度。就歐盟地區(qū)的國家來說

，他們也能通過提升本土AM能力和增加RDI中心發(fā)展/升級基金的投資份額來發(fā)揮作用

。他們應(yīng)該努力在全球范圍內(nèi)推進他們RDI基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以此來吸引私人投資

。更長遠(yuǎn)地看

，對新生事物來說，AM領(lǐng)域存在著許多重要的機遇（如服務(wù)公司或軟件供應(yīng)商）

。融資工具也應(yīng)該被用來支持企業(yè)

、新生事物和中小企業(yè)的發(fā)展。另外一種支持的方式是跨區(qū)域合作（參考貨車防護倡議）,支持聯(lián)網(wǎng)試點和示范的發(fā)展

。歐洲AM戰(zhàn)略也應(yīng)該促進AM領(lǐng)域知識的傳承及向中小企業(yè)延伸

。大部分AM領(lǐng)域重大技術(shù)進步都發(fā)生在大型裝備制造企業(yè)（OEMs），加工數(shù)據(jù)

、材料數(shù)據(jù)一直被當(dāng)做機密藏在工廠內(nèi)部

。通過資助AM研究，歐盟可以通過技術(shù)分析

、成本分析和市場分析

，幫助大家理解AM在各__行各業(yè)的適用性。這也有助于完善歐洲關(guān)于AM的知識體系——一個可以被相關(guān)方接觸到的知識體系

，從而可以更好地加入到研究隊伍中來

。DG GROW近期委托的一項研究就有這些方面的考慮，這是值得肯定的

。但是

，這不僅僅是科學(xué)研究

，政府的政策也會對新技術(shù)市場的發(fā)展產(chǎn)生導(dǎo)向作用。AM技術(shù)呈現(xiàn)出獨特的特點

，這些特點在產(chǎn)品開發(fā)及產(chǎn)業(yè)價值鏈改變過程中扮演著重要角色

。穩(wěn)定性和知識產(chǎn)權(quán)問題也會相繼出現(xiàn)，這些問題解決了

，工業(yè)界才會開始正視AM技術(shù)的使用問題

。此外，對于生產(chǎn)過程和材料性能數(shù)據(jù)的缺乏要求我們要加大努力制定產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

，以便于AM技術(shù)在更加廣闊的范圍內(nèi)使用

。在一些對安全要求較高的物品中使用AM技術(shù)生產(chǎn)的部件，如飛行器或者醫(yī)藥

，這些部件需要通過質(zhì)量認(rèn)證

，這需要引起監(jiān)管層的注意。

最后

，AM是一種高度數(shù)字化的生產(chǎn)過程

，完善的ICT基礎(chǔ)設(shè)施加上數(shù)據(jù)保護和安全規(guī)則，有利于增強使用者在使用AM技術(shù)時的信心

。放任這些問題不管

，有可能會妨礙市場接受AM技術(shù)，因為這會打擊早期采用者和摧毀消費者的信心

。歐盟可以幫助彌補重要知識方面的不足

，建立起AM發(fā)展的整體框架。盡早啟動工業(yè)界和其他相關(guān)方的廣泛對話

，對于確定行動領(lǐng)域是非常重要的

。

(責(zé)任編輯：admin)

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