3D打印應(yīng)用領(lǐng)域格局全解析
目前3D打印仍以工業(yè)級為主,但消費(fèi)級呈爆發(fā)態(tài)勢。近年來,3D打印在工業(yè)應(yīng)用下游行業(yè)不斷拓展,直接零部件制造的占比也逐年提高;個(gè)人消費(fèi)市場雖起步較晚,但近年來呈現(xiàn)快速爆發(fā)趨勢。據(jù)WohlersAssociates統(tǒng)計(jì),3D打印技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用主要分布于消費(fèi)電子、汽車、醫(yī)療、航空航天、建筑、科研等領(lǐng)域。
3D打印技術(shù)在消費(fèi)電子產(chǎn)品開發(fā)上優(yōu)勢明顯。3D打印技術(shù)在電子領(lǐng)域主要應(yīng)用在產(chǎn)品模具和工具的設(shè)計(jì)制造以及微電路的封裝制造兩個(gè)方面。3D打印技術(shù)在樣件設(shè)計(jì)制造上優(yōu)勢明顯,省去模具制造的過程,可大幅提升研發(fā)速度,同時(shí)降低了研發(fā)失敗的成本。舉例來說,一傳統(tǒng)的電子元件加工固定裝置傳統(tǒng)制造技術(shù)需要1個(gè)月左右的加工周期,而3D打印工藝僅需48小時(shí),開發(fā)周期大大縮短。
3D打印適用于汽車設(shè)計(jì)制造的原型制造和模具開發(fā)等環(huán)節(jié),F(xiàn)階段,3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用主要在三個(gè)方面:1)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的速度和性能:包括用于功能性測試的樣件生產(chǎn),以及生產(chǎn)過程中應(yīng)用模具的開發(fā)制造;2)在維修環(huán)節(jié)的零部件直接制造;3)個(gè)性化和概念汽車部件的直接制造。在汽車部件的直接制造方面,未來可能較快發(fā)展起來的是汽車維修和零部件更換。
LocalMotors是一家基于網(wǎng)站社區(qū)平臺建立的汽車制造企業(yè)。LocalMotors主要面向個(gè)性化的小眾汽車市場,公司定下的銷售上限是每種車型的銷售量不會超過2000輛。公司運(yùn)行方式類似于Shapeways和Kickstarter網(wǎng)站,成品開發(fā)完成后會在網(wǎng)上發(fā)布,并接受預(yù)訂,購買者可以更改部分細(xì)節(jié)以滿足自身的個(gè)性需求。公司開發(fā)并銷售的RallyFighter車型,售價(jià)75000美元。開發(fā)時(shí)間僅18個(gè)月,開發(fā)成本300萬美元,遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)汽車制造企業(yè)。
3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域空間極大。3D打印技術(shù)可主要應(yīng)用包括:1)無人飛行器的結(jié)構(gòu)件加工;2)生產(chǎn)一些的特殊的加工、組裝工具;3)渦輪葉片、擋風(fēng)窗體框架、旋流器等零部件的加工。波音(Boeing)公司是率先將3D打印技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域國際航空制造公司。2012年一季度,波音公司使用3D打印技術(shù)制造的零部件約200件。通用電氣(GE)公司前期收購了MorriesTechnologies等3D打印公司,從2016年起,開始生產(chǎn)第一個(gè)增材組件—燃油噴嘴。西門子(Siemens)宣布將在發(fā)電和維修部門運(yùn)用三維打印生產(chǎn)備件和汽油渦輪。
3D打印技術(shù)適用于個(gè)性化需求。在醫(yī)療行業(yè),特別是修復(fù)性醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,個(gè)性化需求十分明顯。用于治療個(gè)體的產(chǎn)品,基本上都是定制化的,不存在標(biāo)準(zhǔn)的量化生產(chǎn)。而3D打印技術(shù)的引入,降低了定制化生產(chǎn)的成本。其主要應(yīng)用有:1)修復(fù)性醫(yī)學(xué)中的人體移植器官制造,假牙、骨骼、肢體等;2)輔助治療中使用的醫(yī)療裝置,如齒形矯正器和助聽器等;3)手術(shù)和其他治療過程中使用的輔助裝置。
最具有想象空間是3D生物打印技術(shù)。3D生物打印技術(shù)可以生產(chǎn)出功能性的人體器官。它利用干細(xì)胞為材料,按3D成型技術(shù)進(jìn)行制造。一旦細(xì)胞正確著位,便可以生長成器官,“打印”的新生組織會形成自給的血管和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在這一領(lǐng)域領(lǐng)軍的Organovo公司,已經(jīng)成功研發(fā)打印出心肌組織,肺臟,動靜脈血管等。雖然目前這一技術(shù)的應(yīng)用尚處于試驗(yàn)階段,但未來有望逐步應(yīng)用于器官移植手術(shù)中。
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