近來，有關(guān)3D打印新進(jìn)展的報(bào)道如雨后春筍般涌現(xiàn)，在企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和媒體的互動(dòng)下，3D打印的未來似乎一片光明，甚至頻頻提到或?qū)?ldquo;第三次工業(yè)革命”的高度。3D打印真的會(huì)給制造業(yè)帶來革命性的變化嗎？以下看看德國(guó)相關(guān)專家的見解。
3D打印仍是非常昂貴的技術(shù)
近年來，柏林工業(yè)大學(xué)3D實(shí)驗(yàn)室在3D技術(shù)的研究應(yīng)用方面成績(jī)顯著。從應(yīng)用先進(jìn)的3D技術(shù)支持北極熊克努特死亡原因的調(diào)查，到用3D打印制造奧迪和寶馬合作研制的測(cè)試模型車DrivAer，柏林工業(yè)大學(xué)3D實(shí)驗(yàn)室主任哈特穆特·施萬特教授介紹了該實(shí)驗(yàn)室與建筑、考古、醫(yī)學(xué)和交通工程等多個(gè)領(lǐng)域的合作研究情況，并展示了實(shí)驗(yàn)室在3D打印、3D數(shù)字化、3D建模和3D可視化方面的研究成果。
具體談到3D打印，施萬特說：“以前人們談?wù)?D打印僅僅指所謂的快速原型制造，而近幾年這一技術(shù)已經(jīng)向快速制造進(jìn)一步發(fā)展。隨著3D打印機(jī)具有更高的精度，以及可在更廣的范圍內(nèi)選擇合適的材料，它現(xiàn)在有了更多的應(yīng)用可能，不僅是創(chuàng)建可視化模型，還可以制造帶有產(chǎn)品特性的對(duì)象，換句話說3D打印機(jī)被直接用于生產(chǎn)。大的汽車制造商如奔馳和寶馬已經(jīng)有一定數(shù)量的3D打印機(jī)被用于生產(chǎn)直接安裝在汽車上的系列小塑料部件，這比起專門生產(chǎn)或從第三方購(gòu)買零部件要便宜?？焖僦圃爝€有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，它可以生產(chǎn)定制的部件。醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用是這方面最好的例子，比如用3D打印制造骨骼替代品，用于牙科修復(fù)等。各種可以替代的人體‘零部件’，如食道等也都可以這樣生產(chǎn)。在世界各地的幾個(gè)地方還有在組織工程中應(yīng)用快速制造，用來進(jìn)行替代人體組織的研究?？傮w而言，3D打印已經(jīng)應(yīng)用到許多領(lǐng)域，而且未來幾年這一趨勢(shì)還將擴(kuò)大。”
然而對(duì)于3D打印技術(shù)是否會(huì)就此帶來“第三次工業(yè)革命”的問題，施萬特卻又給出了否定的答案。他說：“盡管3D打印技術(shù)對(duì)于科學(xué)和經(jīng)濟(jì)已有一個(gè)重要的作用，并且贏得一個(gè)非常有活力的發(fā)展，設(shè)備和軟件被不斷研發(fā)更新，有了越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域。但我認(rèn)為現(xiàn)在這個(gè)階段就說3D打印將帶來‘第三次工業(yè)革命’是夸張的，目前還沒有人可以做這樣的斷言。”
施萬特解釋說：“目前為止，3D打印技術(shù)仍然是一個(gè)非常昂貴的技術(shù)。設(shè)備購(gòu)置、材料成本以及技術(shù)維護(hù)都還非常昂貴。在3D打印機(jī)市場(chǎng)上雖然可以有多種不同的技術(shù)，但是每種技術(shù)只有一個(gè)制造商，他們?nèi)匀辉噲D維持較高的價(jià)格，因此一般的中小型企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上難以支撐這樣的應(yīng)用。還有一個(gè)更大的問題，即3D打印是非常勞力密集型的應(yīng)用，3D打印任務(wù)不可能點(diǎn)擊一個(gè)按鈕就自動(dòng)產(chǎn)生。大部分的工作在于密集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。這需要大量的時(shí)間并要求大部分員工有長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)和專門技能，這樣的人現(xiàn)在數(shù)量還非常少，這也不是一個(gè)中小企業(yè)所負(fù)擔(dān)得起的。”
3D打印首先是補(bǔ)充生產(chǎn)工具
德國(guó)是傳統(tǒng)的制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，歷來重視制造技術(shù)的革新，對(duì)于未來技術(shù)更是不遺余力地資助研發(fā)。然而迄今為止德國(guó)沒有出臺(tái)任何專門針對(duì)3D打印技術(shù)的研究資助計(jì)劃，僅僅在“德國(guó)光子學(xué)研究”計(jì)劃中有一小部分內(nèi)容與3D打印技術(shù)有關(guān)，即選擇性激光熔結(jié)技術(shù)。因此，以下看看“德國(guó)光子學(xué)研究”計(jì)劃的負(fù)責(zé)人，德國(guó)聯(lián)邦教研部高技術(shù)司光學(xué)處處長(zhǎng)弗蘭克·席立-羅森博士的說法。
#p#分頁標(biāo)題#e# 席立-羅森博士對(duì)于業(yè)界關(guān)于3D打印的討論并不陌生。對(duì)于目前媒體不斷追蹤報(bào)道3D打印的情況，他說：“商業(yè)媒體討論的主要是投資市場(chǎng)，因此在關(guān)注周期內(nèi)影響強(qiáng)烈。而德國(guó)聯(lián)邦教研部（BMBF）和工業(yè)研究則是從一個(gè)連續(xù)的、長(zhǎng)期發(fā)展的角度來考慮3D打印技術(shù)，這一過程從大約20年前的‘快速成型’概念就已開始。這其中的核心包括對(duì)由此產(chǎn)生的生產(chǎn)方式的理解，它適用于原型或只有有限功能的單件產(chǎn)品的快速生產(chǎn)，例如，作設(shè)計(jì)模型或鑄模使用。由于這些限制，3D打印技術(shù)的應(yīng)用迄今仍被局限于利基市場(chǎng)（即高度專門化的需求市場(chǎng)），如醫(yī)療或模具。”
席立-羅森認(rèn)為，在過去的10年，與這些利基市場(chǎng)平行發(fā)展的有兩個(gè)新趨勢(shì)：一個(gè)是用于塑料模型制造的3D打印機(jī)變得便宜了很多，今天他們已經(jīng)開始面向個(gè)人用戶，并產(chǎn)生了一個(gè)世界性的業(yè)余愛好活動(dòng)“制造者”。另外一個(gè)則是研究機(jī)構(gòu)的“選擇性激光熔結(jié)”技術(shù)，它在過去的10年中已經(jīng)從一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展成為工業(yè)生產(chǎn)方法。通過這種方式，現(xiàn)在全功能部件生產(chǎn)成為了可能。
德國(guó)聯(lián)邦教研部2011年5月推出了“德國(guó)光子學(xué)研究”計(jì)劃，其中從2013年初開始對(duì)“生成的制造工藝和光子過程鏈”進(jìn)行資助，所謂的3D打印技術(shù)僅是整個(gè)光子價(jià)值鏈中的一小部分。席立-羅森博士說：“該研究的目的是進(jìn)一步推動(dòng)3D打印技術(shù)，使它更易于在日常工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。至于這是否會(huì)在某個(gè)時(shí)候徹底改變工業(yè)生產(chǎn)，即人們所謂的‘第三次工業(yè)革命’，還有待觀察。”
雖然比較委婉，席立-羅森其實(shí)還是表達(dá)了自己的看法。他說：“近日，《麻省理工技術(shù)評(píng)論》的編輯大衛(wèi)·羅特曼在文章‘制造者和制造商之間的區(qū)別’中準(zhǔn)確地指出，關(guān)于通過3D打印技術(shù)徹底改變工業(yè)生產(chǎn)方式這樣感情奔放的結(jié)論往往是由于對(duì)目前的工業(yè)現(xiàn)實(shí)缺乏認(rèn)識(shí)所造成的。從德國(guó)聯(lián)邦教研部的角度來看，3D打印技術(shù)首先是一個(gè)很有意思的補(bǔ)充生產(chǎn)工具，它必須在未來幾年的工業(yè)實(shí)踐中證明自己。”
冷靜看待3D打印熱潮
目前3D打印技術(shù)的發(fā)展仍然主要集中在美國(guó)。德國(guó)也成立了第一批類似的公司，并且有了自己生產(chǎn)的3D打印機(jī)。位于紐倫堡附近的德國(guó)3D打印機(jī)制造商Fabbster就是其中之一。為了了解3D打印機(jī)進(jìn)入個(gè)人消費(fèi)市場(chǎng)的情。
Fabbster的員工西夫克女士介紹了她們公司專門針對(duì)個(gè)人用戶的新型3D打印機(jī)：采用熱融ABS塑料技術(shù)；產(chǎn)品最大尺寸225毫米，精度約0.1毫米；售價(jià)1600歐元。對(duì)于該產(chǎn)品的銷量情況，西夫克女士以新產(chǎn)品為由一語帶過。而據(jù)了解，該3D打印機(jī)所用的彩色ABS塑料價(jià)格高達(dá)80歐元每公斤。即便不考慮建模的技術(shù)難度，僅從價(jià)格看，這樣的3D打印機(jī)要進(jìn)入家庭似乎還任重而道遠(yuǎn)。
對(duì)于目前3D打印機(jī)進(jìn)入個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域的前景，施萬特說：“低端3D打印機(jī)的發(fā)展很有趣，與專業(yè)的3D打印機(jī)相比，這些質(zhì)量不高但很實(shí)惠的低端3D打印機(jī)被提供給個(gè)人消費(fèi)者。盡管我個(gè)人對(duì)它可以給消費(fèi)者帶來的好處表示懷疑，這應(yīng)該是一個(gè)聰明的營(yíng)銷問題，創(chuàng)建了一個(gè)還沒有被關(guān)注到的需求市場(chǎng)。”
實(shí)際上，現(xiàn)階段大多數(shù)吸引眼球的3D打印新應(yīng)用都還只是演示或單件產(chǎn)品，其成本與實(shí)用性往往被忽略。而無論是作為先進(jìn)制造技術(shù)中的一部分，還是一個(gè)很有意思的補(bǔ)充生產(chǎn)工具，3D打印的發(fā)展都不可能脫離原有的技術(shù)基礎(chǔ)和應(yīng)用市場(chǎng)的考驗(yàn)。對(duì)于3D打印的未來，或許哥本哈根未來研究學(xué)院（CIFS）的名譽(yù)主任約翰·彼得·帕魯坦的一句話值得深思：我們的社會(huì)通常會(huì)高估新技術(shù)的可能性，同時(shí)卻又低估它們的長(zhǎng)期發(fā)展?jié)摿Α?/span>
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