查过降唯一官网_论文范文《3D打印技术现状及商业前景》查过降

作者:

关键词:3D打印;平台型;人才;论文

来源:

DOI:

发布时间:2022-03-02 14:20

3D打印技术的问世是一件改变传统制造业模式的事情,自问世以来,3D打印技术已经成为行业发展最为前端的产品,并且逐渐在各行各业进行了广泛的渗透。

本文首先描述了3D打印的基本原理以及相关技术、特点,接着对3D打印技术在建筑以及医疗行业的运用现状进行阐述。3D打印的商业化模式目前在我国仍比较单一,平台化商业模式寥寥无几,也因此并未被普通大众所接受。最后,文章阐述了3D打印平台化商业模式的优点,以及我国可以做的相关举措。


1  3D打印的原理及特点

1.1  3D打印的原理及历史

3D打印技术属于一种增材制造技术,属于快速成形技术的一种,它是一种数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术(即“积层造形法”)。在根据打印产品材质的需要在打印机的内部加入打印所需的“打印原材料”,将打印机与计算机连接,通过人工输入指令使打印机自行完成打印。与传统的制造工艺技术相比,3D打印技术的生产流程更加精简,也提高了工作效率,节省了原材料的使用。3D打印技术不断被运用至不同领域,如:汽车、机械、军事以及医学等等。至今为止,3D打印技术仍在人类的探索下不断更新,扩展其使用领域。

1.2  3D打印的技术分类

1.2.1 熔融沉积快速成型

FDM工作原理与此套设备的工作原理类似,就是将丝材在打印装置的内部进行加热、熔化,最后通过喷头挤出,在挤出的过程中,计算机控制打印装置在水平面x-y平面运动,丝材挤出到水平面后迅速凝固,在一个水平面结束工作后就会自动调节升降台高度进行下一个平面的工作。如此重复,直至任务完成。FDM技术的关键是控制好材料刚好在凝固点之上,当前该技术中使用的材料大多是ABS和PLA等FDM的成型技术的优点是成本低,所需打印材料造价低,更重要的是无污染,因此被广泛应用于制造业中。

1.2.2 光固化快速成型技术

光固化快速成型技术的工作原理是在工作台表面附着一定厚度的光敏液态树脂,然后计算机操控紫外线光束在树脂表面按照要求进行扫描,完成一个固化层后,移动工作平台高度继续工作,直至工件加工完成,加工后的工件还需要进行进一步的硼砂和打磨。当前的光固化成型技术发展较好,喷射固化成型、面曝光快速成型等技术作为其分支发展也很稳定。光固化快速成型技术的优点是有效缩短周期、提高精度以及制件的成功率

1.2.3 选择性激光烧结

SLS技术是目前发展最为迅速的、最为成功的快速成型技术之一。SLS技术的工作原理是:利用激光技术将固体粉末根据实际需要分层烧结在需要的位置,并在此基础上层层叠加最终完成所需要的产品。此项技术的优点在于打印过程与零件本身的复杂与否是无关的,即SLS技术不需要根据产品需要设计支架就可以完成许多复杂工件的制作。其次,SLS技术对材料的选型要求也很少。

1.3  3D打印的特点

1.3.1 个性化

3D打印技术的最大优势就在于输出产品的个性化,每一件产品都带有个人气息,客户可以根据自身的需要进行个性化定制。

1.3.2 效率高

在技术应用的过程中能够解决以传统制造中的问题,例如,在机械加工和零件配备方面的盾,通过30打印技术能够完成一体化的成型,减少不必要的时间,尤其是在面对一些复杂产品的生产时优势是非常突出的另外,在应用时还可以根据实际需求进行打印,按照就近的原则,避免出现资源浪费的问题

1.3.3 成本低

3D打印技术有着传统打印技术所不具备的成本优势采用的材料是粉未状的基础制造材料,这样的打印方式可以减少很多原材料的浪费,材料利用率高,同时在运输上更加方便,能够有效节约运输成本。

 

2  我国目前对3D打印技术的运用

尽管3D技术起源发展于国外,但我国近20年间已开始熟练运用掌握3D技术及其原理。在近10年内,由于3D打印技术不断普及,价格下降,消费级3D打印机和工业级3D打印机均已被大众熟知。3D打印技术作为智能制造的一种,得到了国家和政府的大力支持,在工业4.0背景下,国家相继出台《中国制造2025》、《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》等政策文件,为3D打印的发展提供政策保障和技术支持。

2.1  3D打印在建筑领域运用情况

3D打印技术在建筑领域运用广泛并且广受国家鼓励。这是由于国家出台相关法律政策如《绿色建筑行动方案》等来要求建筑材料要节能环保化,建筑行业要标准规范化,这些标准均契合3D打印技术的特点。因此我国除了在建筑材料方面研发出高强度的粘合剂,还在打印设备提升了打印精度,在软件建模软件上也有所突破,打印时间也有所优化。国内有许多企业对3D打印技术在建筑行业的应用都做了相关的研究和投入,这其中上海赢创科技公司是当前该领域的领航者,设计的设备自主打印建筑已投入使用。整体来说,国内建筑行业发展3D打印的趋势一路向好。

2.2  3D打印在医学领域运用情况

2.2.1 个性化定制人工骨骼

个体在骨骼方面的差异是非常突出的,个体人工在临床应用中为需要结合数字化的3D打印技术,能够为临床骨折的治疗提供全面的,比如可以提高折的固定效果一些特殊的骨折部位不能用一般修复产品来治疗,而3D打印产品则提供了根据者特的有效解决方案另外,3D打印术还够打印与嫁接相成的仿生骨微孔结构,有利于人体的生长

2.2.2 人造器官

3D打印人工器官打印机分为三类:喷墨人工器官打印、微挤压人工器官打印和激光辅助人工器官打印。这三种类型的打印机在打印再生组织和器官方面各有优缺点。在2019年5月,《科学》杂志封面报道,在美国的华顿大学研究团队中,通过水凝胶3D打印出的肺模型,能够和人们的血管和气管相互匹配,构建相同的网络结构能够像肺一样朝着周边血管输送氧气,完成呼吸过程。

2.2.3 医疗器械

金属3D打印技术是医疗器械的一场创造性技术革命,该技术在医疗器械领域的潜力已经超过传统意义上的机械制造。如在膝关节前交叉韧带损伤修复手术中,如要保证手术的精准和微创,医生需要借助一种精密而特殊的手术工具,制造这种工具的镍-铬-铁合金是一种难加工材料,使用传统的机加工方式制造该手术工具难度很高,而且所花费的时间长,成本高,这种情况下,使用3D打印技术进行制造更为适合。据统计,2017年,全球医疗器械行业的市场规模将超过4 000亿美元,并将继续稳步增长。同年,中国医疗器械行业市场规模达到774亿美元,占当年全球市场规模的19.2%。

 

 

第3章  3D打印的商业前景

随着从提供3D打印机到提供3D打印服务的逻辑转移,平台型商业模式开始出现,这种商业模式基于服务主导逻辑,既供应3D打印设备等又提供3D打印服务,从而使目标顾客能够以高性价比购买到适合他们的3D打印设备,同时也能够更加快捷地体验到3D打印服务,这种商业模式依赖线上平台,成为连接所有目标顾客的桥梁和中介。平台的主要目的是打印用户提供的3D文件,然后直接运给客户或可以从商店领取。甚至可以创建一个交互平台,由设计师上传自己的3D打印图纸,由顾客选择合适的模型进行购买和打印。这样既可以提供个性化服务,还可以为设计师的创作创造利润。

平台型的3D打印商业模式,可以整合消费者、企业甚至3D打印机制造商等处于同一生态圈中,3D打印技术参与者之间通过协同合作,推动了3D打印技术生态位建立进程,加快了3D打印技术创新速度。使3D打印的社会化进程增加的同时,给平台及制造商等创造更多利润。

我国3D打印人才稀缺,合格的熟悉3D打印设备的智能制造人才和创意人才更是稀缺。因此,我国在智能制造的建设过程应设计有效的3D打印推广策略,及时启动3D打印的专项创新培育工程,增强社会创新意识,培育研发创新、技能创新人才,鼓励依托3D打印技术,自主创新创业。

查过降https://chaguojiang.chabiguo.com