如果說2D打印機屬于辦公用品,3D打印機則將會成為個性化制造工具。3D打印機所能使用的材料很多,如塑料、金屬、沙子甚至巧克力、人體干細胞等。在打印表現(xiàn)形式上也更豐富,有噴墨沉積、熔融沉積、激光燒結(jié)、電子束熔煉、超聲波固結(jié)等十幾種。
3D打印機是由控制組件、機械組件、打印頭、耗材和介質(zhì)等架構(gòu)組成,一般采用分層加工、疊加成型的方式:每一層打印分為兩步,首先噴灑一層均勻的粉末,然后在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水,粉末遇到膠水迅速固化黏結(jié),而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散。在一層粉末一層膠水的交替下,實體模型將會被“打印”成型,打印完畢后只要從粉末堆中取出模型即可,剩余粉末還可循環(huán)利用。
作為快速成形技術(shù)的一種,3D打印由于無需模具就可加工任意復(fù)雜的中空形狀,解決了許多過去難以制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)(如航空發(fā)動機葉片)的成形問題。3D打印的優(yōu)勢在于:簡化產(chǎn)品的制造程序,縮短產(chǎn)品的研制周期,提高效率并降低成本。
云端服務(wù)讓制造變得個性化
如果為一萬名用戶定制個性化的服裝,在目前人工條件下工作量和成本都將變得不可接受。而3D打印能利用攝像頭自動采集、分析提取每位用戶的體貌個性特征,并自動根據(jù)視覺美感進行形狀設(shè)計、顏色與膚色搭配等,可極大縮減定制周期。
3D智能數(shù)字化設(shè)計軟件是3D打印的核心,目前有兩大類實現(xiàn)方法:第一類是使用3D設(shè)計軟件,由設(shè)計師設(shè)計數(shù)字化產(chǎn)品。第二類是3D掃描(俗稱3D照相),基于計算機視覺、模式識別與智能系統(tǒng)、光機電一體化控制等技術(shù)對物體進行掃描采集,以進行數(shù)字化重建。
智能數(shù)字化涉及眾多學(xué)科,門檻較高。不過,這些技術(shù)將來會以云端智能化服務(wù)的形式提供給普通用戶和開發(fā)者。以通過“智能云網(wǎng)”模式定制一雙鞋子為例,用戶只需在手機上下載一個App應(yīng)用,給自己的雙腳拍幾張照片,并指定喜歡的款式和顏色,之后位于云端的智能計算服務(wù)將根據(jù)用戶上傳的照片重建出3D腳形,把鞋子設(shè)計出來,并在云制造集群中搜索鄰近的打印點打印。
云制造的優(yōu)勢在于資源可以智能擴展,可以自動平衡負載,為“規(guī)模定制”運營模式提供最佳支持。制造商可以根據(jù)項目的實際需求,如本批次是定制1千件還是1萬件,來構(gòu)建一個臨時的集群。每個云制造商的產(chǎn)能可能很小,但集群后的整體產(chǎn)能完全可以滿足項目需求且非常經(jīng)濟靈活。“智能云網(wǎng)”作為3D智能數(shù)字化的具體應(yīng)用,在云制造的過程中發(fā)揮了良好作用。“中國智造”的產(chǎn)業(yè)機遇
以3D照相館打印一件6英寸的全彩雕像為例,在歐美等發(fā)達國家,人工費用昂貴,設(shè)計和打印一件的成本價約為2493元人民幣。而全部成本在“中國智造”模式下可控制在100元人民幣以內(nèi)。
正如中科院王飛躍研究員在“從社會計算到社會制造的變革意義”中所描述的那樣,3D打印已成功將虛擬的智能數(shù)字化技術(shù)與實實在在的工業(yè)產(chǎn)品連接在一起了,其革命性意義超越了之前個人電腦和互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)。
2010年,中國約有1.3億人從事制造業(yè),約占全球制造業(yè)工人的40%。同時,中國的競爭優(yōu)勢早已不僅僅是低成本的普通勞力,還有大量雇傭成本適中的中等技術(shù)智力人才以及完善的產(chǎn)業(yè)鏈條、高度適應(yīng)性的巨大產(chǎn)能和巨大的市場。中國的研發(fā)設(shè)計能力實際上是過剩的,一站式3D打印機將給我國廣大技術(shù)人員研發(fā)高附加值、個性化定制的創(chuàng)新產(chǎn)品開啟一片廣闊天地。
由此可見,即使在由“批量生產(chǎn)”轉(zhuǎn)向“批量定制”的時代,以3D打印為代表的“第三次工業(yè)革命”仍有很大的希望在中國落地生根,形成“中國智造”的新模式,而不是制造業(yè)回流到歐美。智能數(shù)字化技術(shù)將深刻改變傳統(tǒng)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)模式,將為我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展帶來前所未有的機遇。
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