什么是3D打印？你了解嗎？老外是這么干的！
時間：2015-10-27 22:58 來源：金屬加工 作者：中國3D打印網 閱讀：次
增材制造（AM）運用了創新性的技術，帶來了深刻的經濟及社會影響，AM能稱為真正意義上的“第四次工業革命”嗎？隨著AM技術的推廣及實用化，在汽車、醫藥、航空航天、油氣能源和消費市場等領域，越來越多產品的定制化生產正在成為可能。
增材制造（AM）技術的發展
1987年以來，增材制造技術主要應用在快速成型：高度的設計自由允許在沒有人為加工的情況下，高效、低成本地生產形狀復雜的功能原型。同時，在三維CAD數據的支持下，快速成型技術被用于快速地制造成比例的物理部件或總成，如今的應用允許生產高質量的部件。
隨著技術的進一步發展，現在已經實現了打印最終產品。增材制造技術有望成為高性能產品制造的領先技術。如果這種技術成功應用于大規模工業化生產，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現新大陸一樣突然關注起增材制造技術。一些因素促成了這種現象的發生。在2007年，巴斯大學的RepRap項目向市場提供了廉價的開放源碼3D打印設備元件。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技術的發展：原材料和稀有材料價格的上升，CAD軟件和IT系統的更新換代，向可持續性生產方式的轉變（從成本和環境方面考慮），以及對于能夠快速響應市場的產品的需求。
在2004～2014年間，隨著AM技術的發展，其市場規模以年均20%的速度增長，在可預見的幾年里，仍會以較高速度增長。在2014年，金屬疊加制造系統的銷售規模增長幅度超過了50%，明顯超出了整個市場的增長幅度，同樣的現象也發生在金屬材料銷售市場。
原材料、產品零部件和生產基礎設施的市場規模到2023年預計將高達77億歐元。AM技術的發展和原材料價格的降低將會支持這種傾向。工業和商業設備是AM技術應用最為廣泛的領域，其次為消費品和電子元器件，汽車和航空航天領域。
如今，生產金屬部件的設備，其設計及生產主要集中在歐洲地區。
歐洲相關機構對于這種技術的研究和發展將會使歐洲代替其他經濟體，重新成為金屬AM設備的主要供應商。但是，從長遠看，我們需要生產流程和材料的標準化。同樣，為了促進這種技術市場的進一步發展，監管問題應該優先得到解決。知識產權和產品責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或先例可以借鑒。
構建增材制造（AM）技術框架
隨著生產制造過程越來越復雜，其需要多部門和多學科技術能力的有機結合。先進制造技術如增材制造技術的發展離不開生產工藝、ICT和材料科學的有機結合。考慮到在競爭前先合作研究方面的經驗，歐盟有很大的潛力促進AM技術的發展和市場的接受程度。
增材制造（AM）技術在實現工業化的過程中面臨著多種多樣的困難（例如，達到規模化生產）。最主要的問題包括重復利用性、生產過程的穩定性、工件最大尺寸限制以及最終表面質量問題，為研究機構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風險太大。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中心及其合作機構從多部門多學科籌集資金、專項技術。工業生產和研究機構的相關人員在相互合作的基礎上共同應對復雜的創新性挑戰。對以市場為導向的研究資金支持和對技術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技術和基礎設施建設：在特定的地區，對前沿技術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，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、贏創工業集團和SLM咨詢有限公司共同出資支持的。
為了打造高技術研究中心，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，歐盟結構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的加工技術研究中心（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的支持。
近幾年，歐盟在增強工業水平政策的框架內，加強了對一系列關鍵技術的支持力度，這種政策也是歐盟2020戰略的一部分。歐盟先進制造技術工作組成立于2013年，該工作組起草了一份關于歐盟先進制造技術現況的重要報告。
由于歐洲在工業生產方面的傳統優勢，在金屬AM系統全球化推廣應用方面，歐洲一直處于領先地位。然而，全球范圍內的競爭在加劇，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決定了誰會在傳統和新型行業中占據主導地位。
歐盟應該向全球的商業投資機構傳達這樣一條強有力的信息：歐盟正處在AM技術的競爭中。而傳達這條信息最有效的方式就是制定歐盟AM戰略。這種戰略應該在政治上給予支持，而且需要制定出全面的規劃和堅實的目標來支持AM的工業化。
歐盟的AM戰略應該為其AM的發展提供框架和發展方向。首先，在歐盟范圍內，成立利益攸關方是必不可少的。目前，在歐盟存在著信息缺口，使歐盟無法了解全球范圍內AM技術的現況。AM技術使用及發展現況包括各行各業的參與者（如軟件行業、材料業、服務業、裝備制造業及激光應用行業等）。由于參與的行業太多，搭建一個歐盟范圍內的平臺，有助于促進各行各業的信息交換和創新合作。歐盟委員會應該大力支持此類平臺的建設。
再者，展望2020項目中充足的物資應該投入到AM當中，尤其要投入到以應用為導向的項目中去，因為這既有助于AM生產方式的推廣，也有助于將AM產品推入市場。公私合營工廠的成功說明用行業驅動研究的路線能夠高效地引導公眾資金流入市場創新。加強歐盟AM研究項目的透明度是關鍵，這有助于歐盟委員會與全球投資機構的合作。
然而，大家需要了解的是，在1984～1987年第一次框架規劃，歐盟對AM相關研究提供了資金支持。那些機構制造出了AM設備的原型機，這些原型機將樹脂材料層層澆注后用紫外線燈照射處理。
接下來的框架規劃（從1988～2013年）也同樣保證了連續的支持。只在第7次框架規劃中，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，當時的總預算大約在2.25億歐元。目前，展望2020框架規劃中的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，總預算約為2 500萬歐元。
不管怎么說，單獨的歐盟資金并不能創造出真正的勢頭，各成員國也需要加入進來，從國家層面提高對AM 技術的資金支持力度。
就歐盟地區的國家來說，他們也能通過提升本土AM能力和增加RDI中心發展/升級基金的投資份額來發揮作用。他們應該努力在全球范圍內推進他們RDI基礎設施建設，以此來吸引私人投資。更長遠地看，對新生事物來說，AM領域存在著許多重要的機遇（如服務公司或軟件供應商）。融資工具也應該被用來支持企業、新生事物和中小企業的發展。另外一種支持的方式是跨區域合作（參考貨車防護倡議）,支持聯網試點和示范的發展。
歐洲AM戰略也應該促進AM領域知識的傳承及向中小企業延伸。大部分AM領域重大技術進步都發生在大型裝備制造企業（OEMs），加工數據、材料數據一直被當做機密藏在工廠內部。通過資助AM研究，歐盟可以通過技術分析、成本分析和市場分析，幫助大家理解AM在各__行各業的適用性。這也有助于完善歐洲關于AM的知識體系——一個可以被相關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，這不僅僅是科學研究，政府的政策也會對新技術市場的發展產生導向作用。AM技術呈現出獨特的特點，這些特點在產品開發及產業價值鏈改變過程中扮演著重要角色。穩定性和知識產權問題也會相繼出現，這些問題解決了，工業界才會開始正視AM技術的使用問題。
此外，對于生產過程和材料性能數據的缺乏要求我們要加大努力制定產業標準，以便于AM技術在更加廣闊的范圍內使用。在一些對安全要求較高的物品中使用AM技術生產的部件，如飛行器或者醫藥，這些部件需要通過質量認證，這需要引起監管層的注意。
最后，AM是一種高度數字化的生產過程，完善的ICT基礎設施加上數據保護和安全規則，有利于增強使用者在使用AM技術時的信心。放任這些問題不管，有可能會妨礙市場接受AM技術，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發展的整體框架。盡早啟動工業界和其他相關方的廣泛對話，對于確定行動領域是非常重要的。
增材制造（AM）技術的發展
1987年以來，增材制造技術主要應用在快速成型：高度的設計自由允許在沒有人為加工的情況下，高效、低成本地生產形狀復雜的功能原型。同時，在三維CAD數據的支持下，快速成型技術被用于快速地制造成比例的物理部件或總成，如今的應用允許生產高質量的部件。
隨著技術的進一步發展，現在已經實現了打印最終產品。增材制造技術有望成為高性能產品制造的領先技術。如果這種技術成功應用于大規模工業化生產，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現新大陸一樣突然關注起增材制造技術。一些因素促成了這種現象的發生。在2007年，巴斯大學的RepRap項目向市場提供了廉價的開放源碼3D打印設備元件。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技術的發展：原材料和稀有材料價格的上升，CAD軟件和IT系統的更新換代，向可持續性生產方式的轉變（從成本和環境方面考慮），以及對于能夠快速響應市場的產品的需求。
在2004～2014年間，隨著AM技術的發展，其市場規模以年均20%的速度增長，在可預見的幾年里，仍會以較高速度增長。在2014年，金屬疊加制造系統的銷售規模增長幅度超過了50%，明顯超出了整個市場的增長幅度，同樣的現象也發生在金屬材料銷售市場。
原材料、產品零部件和生產基礎設施的市場規模到2023年預計將高達77億歐元。AM技術的發展和原材料價格的降低將會支持這種傾向。工業和商業設備是AM技術應用最為廣泛的領域，其次為消費品和電子元器件，汽車和航空航天領域。
如今，生產金屬部件的設備，其設計及生產主要集中在歐洲地區。
歐洲相關機構對于這種技術的研究和發展將會使歐洲代替其他經濟體，重新成為金屬AM設備的主要供應商。但是，從長遠看，我們需要生產流程和材料的標準化。同樣，為了促進這種技術市場的進一步發展，監管問題應該優先得到解決。知識產權和產品責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或先例可以借鑒。
構建增材制造（AM）技術框架
隨著生產制造過程越來越復雜，其需要多部門和多學科技術能力的有機結合。先進制造技術如增材制造技術的發展離不開生產工藝、ICT和材料科學的有機結合。考慮到在競爭前先合作研究方面的經驗，歐盟有很大的潛力促進AM技術的發展和市場的接受程度。
增材制造（AM）技術在實現工業化的過程中面臨著多種多樣的困難（例如，達到規模化生產）。最主要的問題包括重復利用性、生產過程的穩定性、工件最大尺寸限制以及最終表面質量問題，為研究機構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風險太大。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中心及其合作機構從多部門多學科籌集資金、專項技術。工業生產和研究機構的相關人員在相互合作的基礎上共同應對復雜的創新性挑戰。對以市場為導向的研究資金支持和對技術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技術和基礎設施建設：在特定的地區，對前沿技術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，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、贏創工業集團和SLM咨詢有限公司共同出資支持的。
為了打造高技術研究中心，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，歐盟結構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的加工技術研究中心（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的支持。
近幾年，歐盟在增強工業水平政策的框架內，加強了對一系列關鍵技術的支持力度，這種政策也是歐盟2020戰略的一部分。歐盟先進制造技術工作組成立于2013年，該工作組起草了一份關于歐盟先進制造技術現況的重要報告。
由于歐洲在工業生產方面的傳統優勢，在金屬AM系統全球化推廣應用方面，歐洲一直處于領先地位。然而，全球范圍內的競爭在加劇，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決定了誰會在傳統和新型行業中占據主導地位。
歐盟應該向全球的商業投資機構傳達這樣一條強有力的信息：歐盟正處在AM技術的競爭中。而傳達這條信息最有效的方式就是制定歐盟AM戰略。這種戰略應該在政治上給予支持，而且需要制定出全面的規劃和堅實的目標來支持AM的工業化。
歐盟的AM戰略應該為其AM的發展提供框架和發展方向。首先，在歐盟范圍內，成立利益攸關方是必不可少的。目前，在歐盟存在著信息缺口，使歐盟無法了解全球范圍內AM技術的現況。AM技術使用及發展現況包括各行各業的參與者（如軟件行業、材料業、服務業、裝備制造業及激光應用行業等）。由于參與的行業太多，搭建一個歐盟范圍內的平臺，有助于促進各行各業的信息交換和創新合作。歐盟委員會應該大力支持此類平臺的建設。
再者，展望2020項目中充足的物資應該投入到AM當中，尤其要投入到以應用為導向的項目中去，因為這既有助于AM生產方式的推廣，也有助于將AM產品推入市場。公私合營工廠的成功說明用行業驅動研究的路線能夠高效地引導公眾資金流入市場創新。加強歐盟AM研究項目的透明度是關鍵，這有助于歐盟委員會與全球投資機構的合作。
然而，大家需要了解的是，在1984～1987年第一次框架規劃，歐盟對AM相關研究提供了資金支持。那些機構制造出了AM設備的原型機，這些原型機將樹脂材料層層澆注后用紫外線燈照射處理。
接下來的框架規劃（從1988～2013年）也同樣保證了連續的支持。只在第7次框架規劃中，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，當時的總預算大約在2.25億歐元。目前，展望2020框架規劃中的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，總預算約為2 500萬歐元。
不管怎么說，單獨的歐盟資金并不能創造出真正的勢頭，各成員國也需要加入進來，從國家層面提高對AM 技術的資金支持力度。
就歐盟地區的國家來說，他們也能通過提升本土AM能力和增加RDI中心發展/升級基金的投資份額來發揮作用。他們應該努力在全球范圍內推進他們RDI基礎設施建設，以此來吸引私人投資。更長遠地看，對新生事物來說，AM領域存在著許多重要的機遇（如服務公司或軟件供應商）。融資工具也應該被用來支持企業、新生事物和中小企業的發展。另外一種支持的方式是跨區域合作（參考貨車防護倡議）,支持聯網試點和示范的發展。
歐洲AM戰略也應該促進AM領域知識的傳承及向中小企業延伸。大部分AM領域重大技術進步都發生在大型裝備制造企業（OEMs），加工數據、材料數據一直被當做機密藏在工廠內部。通過資助AM研究，歐盟可以通過技術分析、成本分析和市場分析，幫助大家理解AM在各__行各業的適用性。這也有助于完善歐洲關于AM的知識體系——一個可以被相關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，這不僅僅是科學研究，政府的政策也會對新技術市場的發展產生導向作用。AM技術呈現出獨特的特點，這些特點在產品開發及產業價值鏈改變過程中扮演著重要角色。穩定性和知識產權問題也會相繼出現，這些問題解決了，工業界才會開始正視AM技術的使用問題。
此外，對于生產過程和材料性能數據的缺乏要求我們要加大努力制定產業標準，以便于AM技術在更加廣闊的范圍內使用。在一些對安全要求較高的物品中使用AM技術生產的部件，如飛行器或者醫藥，這些部件需要通過質量認證，這需要引起監管層的注意。
最后，AM是一種高度數字化的生產過程，完善的ICT基礎設施加上數據保護和安全規則，有利于增強使用者在使用AM技術時的信心。放任這些問題不管，有可能會妨礙市場接受AM技術，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發展的整體框架。盡早啟動工業界和其他相關方的廣泛對話，對于確定行動領域是非常重要的。
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