3D打印技术成为创业首选
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增材制造技术是20世纪80年代后期发展起来的新型制造技术。增材制造技术过去也被称为“材料累加制造”、“快速原型”、“分层制造”、“实体自由制造”和“3D打印技术”等。广义地讲,以三维CAD设计数据为基础,将材料(包括液体、粉材、线材或块材等)自动化地累加起来成为实体结构的制造方法,都可视为增材制造技术。相对于以车铣刨磨为代表的减材制造和以铸锻焊为代表的增材制造技术,其发展时间短但潜力巨大。它从原理上解决了传统制造技术受结构复杂性制约的难题,实现从材料微观组织到宏观结构的可控制造,引领制造技术向“设计—材料—制造”一体化方向发展。
世界科技强国和新兴国家都将增材制造技术作为未来产业发展新的增长点加以培育和支持,以抢占未来科技产业的制高点。2012年美国提出了“重振制造业”战略,将增材制造列为第一个启动项目,成立了国家增材制造研究院(NAMII)。美国政府将增材制造技术作为国家制造业发展的首要战略任务给予支持。欧盟国家认识到增材制造技术对工业乃至整个国家发展的重要作用及巨大潜力,纷纷加大支持力度。德国政府在“高技术战略2020”和“工业4.0”等纲领性文件中,明确支持包括激光增材制造在内的新一代革命性技术的研发与创新。
澳大利亚政府倡导成立增材制造协同研究中心,促进以终端客户驱动的协作研究。新加坡政府在2013年财政预算案中宣布,将5亿美元的资金用于发展增材制造技术。日本政府在2014年预算案中划拨了40亿日元,由经济产业省组织实施以增材制造技术为核心的制造革命计划。2014年6月,韩国政府宣布成立增材制造工业发展委员会,批准了一份旨在使韩国在增材制造领域争取领先位置的总体规划。增材制造的发展正在带动世界新一轮的科技和产业竞争。
2013年美国麦肯锡咨询公司发布的《展望2025》报告中,将增材制造技术列入决定未来经济的12大颠覆技术之一。增材制造技术通过材料、激光、信息、工艺、装备和应用的交叉融合,突破制造工艺约束,向智能化、定制化、服务化方向拓展,解决传统制造技术无法解决的复杂结构快速制造问题。增材制造技术在航空航天、生物医疗、汽车、消费电子、文化创意等领域有巨大的发展空间,将给制造技术带来革命性变革,成为创新和创业的锐利工具。
我国3D打印技术的起步时间仅比欧美晚3~5年,拥有几支处于国际先进水平的研究团队,他们都已经致力于3D打印研究20多年。我国的3D打印技术中,高性能大型金属激光直接制造技术处于世界领先水平,相关技术已应用于新型飞机研制,显著提高了我国飞机研制速度。我国率先在大尺寸激光选区烧结和选区熔化设备中采用多光束扫描技术,取得显著进步。率先制造定制化骨替代物并应用于临床,在生物组织制造和医学应用方面走在国际前列。在产业化方面,我国近年来增材制造相关企业迅猛发展,增材设备拥有量于2014年赶超德国,以9.2%列第3位,设备产量仅次于美国排第2位。但从国家整体水平来看,我们在创新能力、产业链构建、资金投入、人才培养和社会普及方面与先进国家还有很大的差距。在未来,需要在增材制造技术上继续加大投入,通过增材制造技术服务促进我国制造业转型,支撑我国从“制造大国”向“创造大国”转变。
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