3D打印设备运营管理论文范文

2023-09-23

3D打印设备运营管理论文范文第1篇

[摘 要]3D打印技术是一项创新的制造技术,颠覆了传统的制造技术,以其个性化、小型化和节约化的特点给制造企业的技术创新带来了新的动力。而常州作为一个以制造业为主导经济产业的苏南城市,正面临传统制造企业创新动力不足的问题,本文以产业融合理论为基础,在分析3D打印技术与常州传统产业融合路径的基础上,探索3D打印技术与常州传统产业协同发展对策。

[关键词]3D打印;产业融合;传统产业;协同发展

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.17.183

1 3D打印制造技术

1.1 3D打印概念

3D打印,即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可黏合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

1.2 3D打印对产业结构的影响

1.2.1 3D打印制造技术将引起制造业的生产方式发生转变

3D打印技术是个体化的最好体现,也是制造业可以采用的生产方式,它不是在某一个地方生产产品后再运至世界各地,而是能够通过互联网即时发送设计图,并在需求所在地制造产品,抛弃了工厂大规模制造的雷同形式,具有个性化、小型化、节约化的特点。其真正革命之处在于它能在世界各地生产个性化的定制产品,设计和生产环节被不同时间和空间细分,从而呈现出社会化特征,而且设计和制造过程的联系将更加紧密。今后,制造一个产品并不难,难的是谁能够设计出来,这种设计变成一种个性化互动式的,变成创新与市场联动,市场需要什么就设计什么,或者是设计新的产品很快被市场接受,不仅大规模垄断的生产模式会发生改变,需求多样化、生产制造多样化,而且精密制造会深入到千家万户,任何人都可以享受到精密制造的产品,它全面超越了传统集中型的生产体系结构。

1.2.2 3D打印制造技术将创造新的商业模式,并改变现有产业结构

目前,3D打印技术已经在工业设计、模具制造等诸多领域得到广泛应用,展现出广阔的应用前景。随着大规模批量生产转向本地化、个性化定制生产,3D打印不仅会减少交通和物流成本,还会大幅降低固定资产投资,减少产品碳足迹和碳排放。3D打印可以使“及时生产方式”取代“及时物流”,使商业流程更节省成本并且更便捷,这有可能从根本上改变全球供应链,造成工作岗位的重新分布,并改变企业与用户之间的互动方式。这意味着一些制造业可以远离低成本劳动力聚集地,重返更靠近消费者的地方。这些变化都在不同程度上改变了经济模式,成为未来新的经济增长点。

2 产业融合理论

2.1 产业融合的内涵

从产业的内涵来看,产业是由技术、产品、企业、市场与制度等系统构成的。如果只从一个或少数几个子系统视角来定义,则会像“盲人摸象”那样无法得出一致的结论,也无法科学地界定产业融合的内涵与本质。因此,从系统的视角来加以研究,可以更好地界定产业融合的内涵与外延。

产业融合的内涵。从系统的视角看,产业融合是指开放产业系统中,新奇的出现与扩散引起不同产业构成要素之间相互竞争、协作与共同演进而形成一个新兴产业的过程。它的外延包括技术融合、企业融合、产品融合、市场融合、制度融合等。

2.2 产业融合的过程模型

2.2.1 产业融合产生过程是一个自组织过程

产业系统是由技术、企业、产品、市场与制度等要素构成的,其中企业是主体,产业系统中其他要素都是通过影响企业的行为来影响产业发展的。同样,产业融合的产生也是通过这些要素的相互作用与融合而促进产业融合的产生与发展的。

产业融合的产生过程是一个自组织过程,是指在开放系统中,不同产业企业主体之间非线性竞争与非线性协同相互作用打破了原有系统的线性关系而引起产业系统向有序化方向发展,即导致新兴产业出现与发展的过程。

2.2.2 产业融合产生过程的两个阶段

为了进一步理解产业融合产生过程的特征与内在规律,本文以融合型产品创新为标志,把产业融合的发展阶段分为两个阶段,即从无到有与从产业融合的出现到产业融合的实现。

首先,产业融合从无到有的过程。产业融合从无到有的过程是指产业融合首次出现的过程,其根本的标志是融合型产品的创新,是一个产业构成要素的扩散与整合的过程。

其次,产业融合从出现到实现的过程。产业融合从出现到实现的过程是指融合型产品产生后,像“序参量”一样,发挥“役使”功能,役使着技术、产品、企业、制度与市场等构成要素向同一个方向发展,并对现有多个产业中的产品进行替代,促进原有产品退出市场,形成以融合型产品为主导的新兴产业,并促进新兴产业发展进入稳定发展期。可见,从产业融合产生到实现过程是一个替代的过程。其中,制度融合、融合型产品功能的完善及价格的降低、市场融合等对于产业融合的实现起着非常重要的作用。

3 3D打印与常州传统产业的融合

3.1 常州传统产业概况

20世纪80年代初,常州已经成为闻名全国的工业明星城市,以乡镇工业发达为时代特征创造了著名的“苏南模式”,是全国最早的“经济体制综合改革试点城市”和“对外开放城市”。常州制造业基础雄厚,增长快速,并已形成了一批具有地方特色的产业集群,制造业已经成为常州经济的主导产业。常州市的传统产业有:轨道交通业、农机和工程机械制造业、输变电设备制造业、纺织服装业、化工制造业,传统产业不断升级,着力打造先进制造业基地,规模和品牌效应逐步显现。

为了引导企业加快发展高端装备,支持企业拓展新产品市场、加快产业化进程,促进装备制造业产业转型升级、向高端化发展,常州政府制定一系列的政策,推动了常州高端装备制造业的发展。目前,常州装备制造业是全市工业经济的支柱产业,在国内同行业具有较高声誉,已经形成输变电设备、轨道交通设备、工程机械和车辆,新型农业机械、数控机床及基础装备等门类齐全、配套完善的产业特色和优势,积累了较多的工业资产、较为先进的技术装备和较高科技含量的研发能力,形成了较为雄厚的装备制造产业基础。

3.2 3D打印与常州传统产业融合路径

3.2.1 3D打印与常州制造业的融合

常州工业经济中制造业为主导产业,尤其是形成了输变电设备、轨道交通设备、工程机械和车辆,新型农业机械、数控机床及基础装备等支柱性高端制造产业。但是,与长三角的其他城市相比较而言,常州制造业的竞争能力并不强。制造业的竞争,关键在于核心技术的竞争;核心技术的竞争,关键在于企业技术的创新能力。然而,企业技术研发与3D打印技术融合,将会大大地提高制造企业的技术创新能力。

3D打印技术是一项创新的技术,正不断向大尺寸、高精度、复杂化结构发展。对打印材料的拓展使用和打印精度控制不断提高成为主要亮点。作为趋于成熟的新兴技术,3D打印与传统制造技术相结合,互相取长补短将会迎来技术上的重大突破。

3D打印技术与制造企业融合,可以大大节省制造企业产品的研发时间和研发成本。有关专家预测,3D打印技术将会取代传统制造业所用的各种各样的传统加工机械,颠覆性改变制造业的生产方式,最大的特点是不需要大规模的流水线制造。

3.2.2 3D打印与常州模具产业的融合

对大规模生产的普通易耗品,3D打印恐怕永远竞争不过模具,尤其考虑到重力环境、可加工材料范围以及模具技术的同步进步。对高端工业品,材料、工艺才是核心竞争力所在,时间成本往往也远大于人力成本。传统的制造工艺中,一款产品在设计之后会进行开模,第一版模具行话叫作手板。手板的开模所需要的时间一般为一周,并且,传统制造工艺中的开模的风险较大。除了时间之外,还有两点风险让厂商担心。一是开模的成本较大,对于没有经过市场检验的创新设计而言,一旦市场不认可,就会造成较大的损失;二是产品开模之后无人问津,即便是成熟的产品,没有客户愿意下单,前期都白费工夫了。前一种风险至少值得一试,后一种风险直接就浪费了开发的资源。而与传统制造工艺相比,3D打印机所具备的立体成型、打印速度、打印成本这三项优势无疑是巨大的。它很好的将以上三点风险降到了最低。

3.2.3 3D打印与常州医疗生物产业的融合

目前,医疗行业(尤其是修复性医学领域)个性定制化需求显著,鲜有标准的量化生产,而个性化、小批量和高精度恰是3D打印技术的优势所在,因此,3D打印技术应用到常州医疗生物产业,将给医疗生物产业带来技术上的革命性突破。目前,常州华森三维打印研究院研发成功我国第一代骨科专用3D打印机,能将3D打印技术成功应用于骨科植入物的设计、生产和个性化定制。除此以外,3D打印与医疗生物行业的融合主要是技术的融合,有以下三个方面:体外医疗器械制造、个性化永久植入物、细胞3D打印。

体外医疗器械包括医疗模型、医疗器械——如假肢、助听器、齿科手术模板等。个性化永久植入物是对人身体部位进行复制,通过3D打印,这些部件可以与身体完全契合,与身体融为一体。以骨骼为例,当人体的某块骨骼需要置换,可扫描对称的骨骼,再打印出相应的骨骼,最后通过手术植入人体内。

细胞3D打印属较为前沿的研究领域,是一种基于微滴沉积的技术——一层热敏胶材料一层细胞逐层打印,热敏胶材料温度经过调控后会降解,形成含有细胞的三维结构体。

综上所述,3D打印已经逐步与常州其他产业进行融合,并且大部分是技术层面的融合,企业作为产业融合的主体,在外部激励因素与内生性激励因素的相互作用下,积极投入和推进3D打印与企业所处行业的融合。

4 常州3D打印产业融合传统产业协同发展研究

3D打印技术的产业化具有一条庞大的产业链,从上游的3D打印材料的生产,到中游3D打印设备的制造,以及下游3D打印应用与服务,产业路线长,涉及的技术新、科技含量高,其核心技术主要在上游的3D打印材料的研制开发以及中游3D打印设备的制造。

4.1 上游的3D打印材料的研发与产业化

目前3D 打印的材料主要有塑料、尼龙、石膏、陶瓷等,工业级应用的金属粉末仅有钛、不锈钢、金银等寥寥数种,因此如何开发更为多样的3D打印材料,如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料以及传统方法难以制作的复合材料已成为当前3D打印的一大关键技术。

常州在新材料领域具有较强研发与生产的优势,在武进经发区建有“功能新材料产业园”,建有4个新材料生产基地(新型功能高分子材料基地、新型复合材料基地、新型金属材料基地、新型能源材料基地),另有常州聚合物改性与应用技术研究院、北京化工大学常州先进材料研究院、江苏省高性能分子材料重点实验室、安格特国家级博士后科研工作站等一批研发平台,在功能新材料方面具有强大的研发与生产的优势。

因此,常州在3D产业发展过程中,可重点围绕3D打印产业链的上游新材料产业,加以引导与规划,鼓励现有企业开展3D打印新材料的研发与生产,在招商引资方面,有重点的吸引国内外3D新材料研制开发科研机构、高校与企业投资和落户常州,紧紧抓住3D打印产业链的上游核心技术。

4.2 中游3D打印设备的研制与产业化

常州作为江苏乃至全国重要的装备制造业基地,在智能装备产业领域具有雄厚的工业基础,在武进高新区建有“机器人及智能装备产业园”,常州科教城先后引进了中科院合肥物质科学研究院、常州数控技术研究所、哈尔滨工业大学机器人研究所常州分所等一批以机器人与数控智能装备技术为主要研发方向的科研院所,具有较强的数控及智能装备的研发优势与人才优势。

3D打印机是3D打印的核心装备,它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统,主要由高精度机械系统 、数控系统 、喷射系统和成型环境等子系统组成,属于典型的智能制造装备,其产业化发展需要较强的工业基础支撑。

常州应充分发挥自身在智能装备产业领域的优势,引导和扶持企业开展3D打印设备关键技术攻关及关键设备的产业化,研发方向以工业化高端3D打印设备和民用便捷式桌面小型3D打印设备为主。

4.3 下游3D打印应用与服务领域

在3D打印庞大的产业链上,下游3D打印应用与服务具有巨大的市场空间,如何开拓3D打印下游应用市场空间,组建与培育3D技术服务体系,也是常州未来3D产业发展的关键。

3D打印行业的发展需要完善的供应商和服务商体系、市场平台。供应商和服务商体系中,包含工业设计机构、3D数字化技术提供商、3D打印机及耗材提供商、3D打印设备经销商、3D打印服务商。市场平台包含第三方检测验证支持、金融支持、电子商务、知识产权保护等支持。

综上所述,常州应积极引导和发挥常州高等院校、工业设计企业、软件企业与科研院所的积极性,为上中下游研发、制造与应用企业提供信息、技术、设备等服务,为常州传统企业提供3D打印整体系统解决方案,完善常州3D打印产业链,促进3D打印技术与常州传统产业的协同发展。

参考文献:

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3D打印设备运营管理论文范文第2篇

一、3D打印工艺种类

如今打印工艺主要有这几类:分层实体制造、熔融沉积制造、激光固化、选择性激光粉末烧结。

(一)分层实体制造

分层实体制造又被称为LOM工艺,它属于增材制造里的重要部分,他所包含的技术有计算机、机械、数控、高分子材料等。由材料传输装置、热压黏贴装置、光学扫描仪、器、升降台、控制系统组成。他的工作原理是LOM技术采用比较薄的材料进行加工。首先在薄层上涂一层热熔胶。在进行处理时,通过热压辊对片材进行碾压并加热,让上面的一层材料与下面成型的材料进行贴合,再通过CO2激光器在已经成型的层面上切割出上下两部分对齐的格子;切割工序完成后,工作台带动已经冷凝成型的工件向下移动,与长条状片材离开;上料装置通过调动收料轴,使传送带进行移动,进而让刚刚成型的一面传送到加工区;工作台开始工作;热压辊进入工作状态,工件的层数不断增加,激光切割机在行新的一面加工出新的轮廓。不断重复这道工序直到零件成型。

(二)熔融沉积成形

此种工艺也被称作FDM工艺,其工作原理是长条材料通过传送装置不停的送到加热装置(喷嘴),计算机根据分层面的信息使喷嘴按照预定的速度和轨迹进行移动。熔化了的材料从喷嘴中被挤出来与下面一层材料粘合,被挤出的材料在空气中冷却成形,每形成一层喷嘴或工作台都会上下移动一段距离。FDM工艺是由美国公司stratasys开发出来,他所使用的是聚合材料,这种材料具有价格低廉的特点。

(三)激光固化

这种工艺是采用液态光敏树脂作为原料,其流程是首先通过SolidWorks设计出产品的外形,再进行切片处理,设计出扫描路径,处理后的数据会存到打印系统里,再通过打印系统将数据传输到扫描器和升降台,然后机器按照设计人员事先设计好的设计的轨迹将激光射到加工面上,从而形成一层固化层,再调整升降台高度进行第二次固化。直到最后形成完整的零件。

(四)选择性激光烧结

选择性激光烧结又被称作SLS,他主要通过激光的高温照射进而对粉末状的材料进行烧结,其工作原理是通过3D打印机对材料进行一层层的铺平堆积然后进行一层层的烧结。工作流程为铺粉轴先在机器内部对材料进行铺平堆积,然后操作者根据材料的特性将要加热的温度数据输入机器控制系统里,这样可以更好的让材料熔化,进而得到更好的均匀性的材料,最后得到满足要求的零件,该项工艺最大的特点是可以对复合、单一的都可以进行打印,而且得到的产品力学性能比较好,塑性、韧性也要好一点,而且可以打印的材料选择也比较广泛。

选择性激光烧结的设备主要有以下几个部分组成:激光单元主要包括:激光发射器,铺粉单元主要包括:粉末、粉末缸活塞、铺粉辊,加热单元包括电阻加热器和热电偶。

二、3D打印工艺的特点

(一)形状设计方面不受限制

在传统领制造领域里我们的制造技术生产的产品形状非常有限,普通的机床只能生产圆状零件,其他的一些复杂的形状只能用铸造来形成,然而铸造成型的工件也有很大的缺陷,比如模具单一,再比如铸造所用的材料就是铸铁,而铸铁的特性是硬度大,塑性、韧性差、强度不高。这些都是制约传统制造工艺生产满足要求的形状复杂零件。

(二)工人技能培养成本低

在传统制造工艺里我们需要投入很大的成本去培养一名合格的技术工人,比如一名车床工从实习到正式上岗再到比较熟练的掌握车床技术需要两年的时间,然而如果3D打印解决目前的一些发展阻碍,那么我们的3D技术则会降低培养工人的成本,而且我们加工的零件精度会更高,而且3D打印技术会向着操作简单的方向发展。

(三)减少废弃副产品

3D打印技术与传统工艺比较,3D打印工艺会节省很多的原材料,传统制造工艺对材料加工的浪费非常之大,接近89%原材料会被丢弃,所以这是3D打印工艺特别明显的优点,这种工艺特别适合对一些价格高昂的材料进行加工,如果打印材料得到改善那么3D打印工艺将有非常大的发展空间。

三、与传统工艺相比较3D打印的缺陷与发展瓶颈

目前3D打印的产品大部分强度不足,在传统工艺里一个零件的生产需要经过下料、锻造,预备热处理,机加工、如果是低碳钢则需要进行渗碳再进行淬火最后进行低温回火。中碳钢加工过程是下料锻造,预备热处理(正火),机加工,由于中碳钢的综合力学性能比较好,所以直接淬火加中温回火。仅以这两个例子我们看出一个材料在传统工艺生产中要想得到可靠的性能需要进行锻造和不同热处理。

在3D打印技术对不锈钢进行打印时通常采用的是选择性激光粉末烧结,但是烧结的产品中会出现热传导不均匀产生较大应力材料中的空气没能及时排出而导致贯穿性裂纹,再比如给料不均匀会导致同一工件不同处致密度产生很大差异。再者激光选择粉末性烧结技术原料来源是建立在粉末状的金属颗粒,然而在冶炼后的金属都是大块的固体金属,如果想利用3D打印技术加工一个零件则需要将金属粉碎并且颗粒的直径还需要达到标准,这样就大大损耗了更多的能源。

3D打印目前能够解决的是成品的成分均匀性和致密度,直接得到想要的微观结构的技术目前还停留在实验室。想要在工业方面得到充分发展还需要很长的一段路要走。

摘要:3D打印技术已经步入日趋成熟的状态,本文主要介绍3D打印技术的种类与优点,并在此基础上将3D技术工艺与传统技术工艺做对比并提出3D技术工艺的发展阻力。

关键词:3D打印工艺,发展瓶颈,选择性激光粉末,烧结

参考文献

3D打印设备运营管理论文范文第3篇

“3D打印”是通俗的叫法,学术名称为“快速成型技术”,也称为“增材制造技术”。这种技术是依据物体的三维模型数据,通过成型设备以材料累加的方式,制成实物模型,甚至直接制造零件或模具,从而缩短产品研发周期、并缩减生产成本。3D打印是一片一片地打印,然后叠加到一起,成为一个立体物体。说得简单点,就是由点堆积成面,再由面堆积成实体。

3D打印的概念早在几十年前就已提出。上世纪70年代,随着3D辅助设计的兴起,设计师能在电脑软件中看到虚拟的三维物体,但要将这些物体用粘土、木头或是金属做成模型却非常不易,可以用费时费力费钱来形容。3D打印的出现,使平面变成立体的过程一下简单了很多,设计师的任何改动都可在几个小时后或一夜之间重新打印出来,而不用花上几周时间等着工厂把新模型制造出来,这样一来可以大大降低制作成本,节省产品开发成本。

1 国外3D打印发展现状

3D打印被用作《经济学人》杂志封面,主题为《看制造业新技术如何改变世界》,详细介绍了3D打印的历史和发展,可见人们对于3D打印成为一项可以改变世界的影响力日益关注。2010年8月11日,美国总统奥巴马签署了《美国制造业促进法案》,力图以此刺激本国出口并创造更多就业机会。奥巴马表示,制造业是美国经济复苏的重要动力,因此降低制造业成本、促进其就业是该法案的宗旨。而3D打印就成了其首选。2011年6月,美国总统奥巴马宣布一项新政策,并向3D打印产业支出5亿美元以提升美国在制造业上的领先地位。2012年7月17日,美国《外交政策》杂志网站发表题为《制造业的未来在美国而不在中国》,称“技术进步将使中国的制造业像过去20年里美国制造业那样迅速衰落”。

纽约另一家利用3D技术生产消费品的公司Quirky拥有20万的注册用户,他们在线搜集用户的创意,产品设计图纸,用3D打印机以最快的速度成型,再上传讨论,最终确定方案后批量生产。届时在线上和线下都会有销售,他们最成功的产品是一排可折叠的接线板,设计者常从一个创意就获得不少的收入,有的用户一年能赚几万美元。

而美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司,利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型,为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具,在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中都有应用。

日本一家公司甚至推出了面向个人的“Baby复原服务”:只需提供婴儿在母亲肚子里的X光照片,他们便可以复原成三维图像后,打印出一个“肚子里的婴儿”模型作为纪念。

3D打印还能实现一些传统制造方式难以实现的复杂结构。2011年巴黎春夏时装展上,荷兰时尚设计师Iris van Herpen发布了他直接用3D打印机制作的立体服装,这些超太空感的服装由锦纶打印而成。

2 国内3D打印发展现状

从“天津2012夏季达沃斯论坛”到刚刚闭幕的“浙商新动力”论坛,都不约而同地提到了“3D打印”技术。被英国《经济学人》扣上“工业革命”帽子的3D打印也因此备受关注。日前,证券时报记者通过实地采访发现,3D打印技术在国内广泛应用尚需时日。

位居杭州下沙工业区的杭州先临三维科技股份有限公司号称是国内综合实力最强的3D打印公司,可以向客户提供快速三维扫描、快速制造、快速模具、三维测绘等服务。目前,先临三维拥有十几个型号的3D打印机,掌握六种生产工艺。不过,先临三维的现有设备主要来自欧美等国制造。一台从德国EOS公司引进的设备售价近400万元人民币,它是基于高性能材料(塑料与金属)的高端3D打印机。事实上,在经过近20年的研发,国内的3D打印设备也在不断取得突破,华中科技大学史玉升教授的研究团队开发的1.2米×1.2米的“立体打印机”,是目前世界上最大成形空间的快速制造装备,远远超过国外同类装备水平,并因此获得2011年国家技术发明二等奖。

“3D打印达到了人们对其期望值的顶峰。”从事3D打印机代理生意的徐鹏认为。事实上,大众对3D打印的了解仍然十分粗浅。

通过上述比较枯燥的技术解读可以得出3D打印相比传统制造的三个优势:第一,产品制造速度快,一次性完成而非分步优化;第二,制造出的产品形状想象空间更大,可以用软件做出传统制造不方便完成的形状;第三,产品修改成本小,只需要在软件中修改部分参数就可以快速制出相对应的新版本产品。但和传统制造方法相比,3D打印因客观条件的制约也存在诸多问题,比如可打印材质范围小、打印的精度低、用于打印的耗材费用较高等。 虽然3D打印的概念开始逐渐为人所知,但就目前的实际生产成果看,仍属于自90年代就开始普及的快速成型技术,而快速成型技术早已被涉及到产品原型设计制造的企业或高校所使用。快速成型机器在国内也并不是十分新鲜的玩意,除了引进国外的机型,国内一些高校也有自己研发的机子在国内外售卖。在我国,深圳、东莞、浙江也有众多企业涉足快速成型。

当新闻开始频频出现3D打印机能够打印飞机、汽车、鲜肉、鞋子和衣服时,大家仿佛觉得这个远在天边的神器如果能够进入自己的家门,就如同自家拥有了万能工厂。以该形象露面的3D打印机代替了现实中只能生产模具的快速成型机器进入了大众心中。但被忽略的事实是,这样的事例仍只是实验性项目,有人甚至将其称为“行为艺术”。

3D打印机目前的实际使用仍属于快速成型范畴,即为企业在生产正式的产品前提供产品原型的制造,业内也将这类原型称作手板。据统计,3D打印机生产的产品中80%依旧是产品原型,仅有20%是最终产品。

使用3D打印机制作模型的优点一方面是速度快,另一方面是可制作更灵活的形状。国外知名3D打印机Stratasys系列的国内代理商徐鹏介绍,一汽、上汽、北汽和西门子都是其客户。但该类3D打印机的价格从10万元到500万元之间,高昂的机器价格和材料费让购买者更多集中于大型企业和高校。

在模型生产领域,3D打印机相比传统制造仅占很小部分。其中可打印的原材料稀少是一个严重问题。目前可利用的原材料包括光敏树脂、尼龙、石膏和金属粉末等。不同种类的3D打印机可使用的原材料不同。对于价格稍便宜的3D打印机,可打印塑料模型,但坚硬度过低,精准度不高。更多企业想要金属类模型,但这种类型的打印机价格最低也需500万元。

虽然3D打印机技术近年来已取得不小的进步,比如材料增多、打印机和原材料价格逐渐下降,但从目前看,依旧是一项年轻的技术,在没有变得更加成熟和廉价前,并不会被企业大规模采用。3D打印技术咨询师泰瑞·沃尔斯(Terry Wohlers)预计3D打印市场将在今年达到21.4亿美元,远超去年的17.1亿美元。不过,这一数字仍然仅占全球制造市场0.02%。

伴随3D打印概念的兴起,从事快速成型和3D打印业务的本土公司受到了前所未有的关注。部分企业除了代理售卖国外的3D打印机,另一部分也在提供3D打印服务。铭展科技创始人金涛在2010年从游戏模型定制转向3D打印业务,通过购买国外机器以及和国内院校合作,为工业设计、产品设计、建筑行业等提供3D打印服务,但一年的销售收入也只能达到百万元,同地一家更大规模的3D打印公司也仅有千万元规模。金涛介绍,国内纯做3D打印业务的公司不超过十家。更多公司仍集中于快速成型业务。

对于大众而言,很多人并不能分清3D打印、快速成型和传统制造之间的区别。一些国内和快速成型、激光制造有关的公司受3D打印概念的追捧,8月和9月的股价都开始大幅上扬,如光韵达的公司股票就连续两日涨停。为此,公司发出澄清公告称,自己公司的激光技术属于“减成法”工艺,不同于3D打印技术的“加成法”工艺,二者的工艺原理不一样,公司最近一年不会开展3D打印技术方面的产品和服务。近日,有关3D打印概念开始呈现回归理性趋势,大部分公司股票回落。

3 原材料——3D打印的瓶颈

几乎每一项新技术应用,都会经历很长的市场培育期。3D打印技术虽然已有近20年的发展历程,但仍存在缺陷。

耗材的局限性是3D打印不得不面对的现实。目前,3D打印的耗材非常有限,现有的市场上的耗材多为石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。如果真要“打印”房屋或汽车,光靠这些材料是远远不够的。比如最重要的金属构件,这恰恰是3D打印的软肋。

耗材的缺乏,也直接关系到3D打印的价格。黄智拿着一件3D打印品对证券时报记者说,“这是一件飞机零部件,打印这种样品的金属粉末耗材一斤就要卖4万元,所以3D打印样品至少要卖2万元。但是,如果采用传统的工艺去工厂开模打样,几千元就可以做到。”

直接面向市场的先临三维对耗材难题感受最深。因为价格的问题,他们很多客户往往望而止步,除非在需求紧急的情况下。否则,客户们还是通过传统的方式。

成型精度和质量问题,也在困扰先临三维。他们称,由于3D打印工艺发展还不完善,特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟,目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用,不能作为功能性部件,只能做原型使用。

以Stratasys公司3D打印车为例,车子固然能“打印”出来了,但是否能在路上顺利跑起来?使用寿命又有多长?从现有的技术来看,恐怕有点够呛:由于采用层层叠加的增材制造工艺,层和层之间的粘结再紧密,也无法和传统模具整体浇铸而成的零件相媲美,这意味着在一定外力条件下,“打印”的部件很可能会散架。

2004年成立至今,先临三维年复合增长率在100%以上。“今年,先临三维的营业收入应该会在7000万元左右。”但是,过去的高速增长主要源自基数低,而且这7000万元的收入,还包括前期的三维扫描。

4 数字化制造趋势

个人3D打印机是3D打印技术普及的助推力量。以美国Makerbot公司推出的1299美元至2700美元的3D打印机为代表,相比几万甚至几百万美元工业级3D打印机,个人3D打印机亲民的价格让更多普通爱好者有机会亲自动手做一些小玩意。自2009年公司成立,Makerbot卖出的3D打印机数已达到13000台。当然,这台设备也仅能做些玩偶模型或者浴帘环等结构简单的小东西。对于更多人而言,购买的动机也仅是试着用一用。但创作的乐趣在于激发创造力。

“我们并不是要用3D打印机打印所有的东西,数字制造时代的意义是我们可以在大规模生产和个性化生产之间进行选择。”《连线》杂志点出了3D打印机的实质。传统制造中,越复杂的产品如果需要改动的地方越多,意味着越高的成本。但在数字化制造中,这一切在改变。制作个性化的产品并不会花费更多额外的成本,让产品更多样、复杂和灵活变得简单,因为只需要改动模型参数,另一个想要的产品就会出现。

由此看来,3D打印技术某种程度上已被过度神化了。正如凯文·凯利在《科技想要什么》一书中所指出的:“新技术的首版几乎总是仅仅略微强于它想要取代的旧技术,对于新技术的将带给使用者的麻烦和未知,仅有少数热情的先驱倾向于做第一个吃螃蟹的人。” 凯文·凯利同时指出,随着创新技术的改进,新技术的益处和先进程度将被前期用户挑选出来展示给大家,同时不确定性减小,技术得以传播。“但这样的推广既不是立刻发生的,也不稳定。”

4 总结

3D打印技术的确可以改变产品的开发、生产,但赋予3D打印“第三次工业革命”有点言过其实。单件小批量、个性化、及网络社区化生产模式,决定了3D打印技术与传统的铸造建模技术,是一种相辅相成的关系。

3D打印设备运营管理论文范文第4篇

3D打印培训总结

思绪还在专家的讲解和实训中徘徊,而精彩的培训课程却在我们的恋恋不舍中告一段落。对于这次的培训课程,我只能用受益匪浅来形容。老师们的博文广识、生动讲解、精彩案例无不在我的脑海里留下了深刻的印象,在这有限的时间里老师们毫无保留的为我们阐述了新技术的种种知识,只恨自己无法完全吸收。但是我还是尽力绞尽脑汁,以祈求能更多的将培训内容牢记心中,同时在培训后的日子里也会不断的搜集资料自我提高。

现将此次精彩的培训学习以及自己心中所想所获总结为以下几个方面:

一、让自己更加了解3D打印这门技术,了解3D打印的工艺、材料以及设备,了解3D打印技术的应用领域及其发展前景。

想来自己真的应该感到惭愧,在自己还是学生时代时老师就已经给我们介绍了这门技术,当时自己虽对其极为感兴趣,但却没能坚持的去学习,只是浅显的知道这门技术。对3D打印的历史,技术意义,加工工艺特点,用材及数据处理的种种,我都是一知半解。通过这次的培训学习,我才知道这门技术早在19世纪就以被应用,历经几个世纪不断发展他已经逐渐成为一种新型的工业制造工艺,而且还在蓬勃发展。

通过学习自己还知道了3D打印的工艺过程,知道了3D打印拥有着不同的成型工艺及对应的生产材料。有利用特殊波长的光进行固化的液态材料,有利用高温进行烧结、熔融或者是粘结的粉末材料,有热塑性材料等等。每一种新材料和加工工艺的诞生都经历了不少中心环节,克服不少困难,最后展现在我们的面前。有些比较特殊的材料和复杂的制作工艺让我们一时可能消化不了,不过我想这个在我们以后的工作、学习中很快会清楚的,为了我们能将这项技术发展的更好,我想我们也应该主动的去了解、学习这些的。

二、关于3D打印技术的实际应用

这次培训学习主要分为理论教学,实操训练和参观学习三个部分,通过这三个部分的学习我觉得要想真正意义上把这门技术应用到工业生产中还为时过早。

机械工程系

之所以这样说的原因有以下几点:第一,加工速度太慢,例如在实训过程中我们生产的一些小的工艺品,其规格大部分是选择在100mm *100mm*100mm以内的。可是加工时长要一个多小时,如果形状比较复杂的则需要三四个小时。第二,加工精度有限,虽然打印机的精度显示是0.1mm左右,可是实际加工精度比想象中要差很多。加工完成的工件表面质量也不是很高,要想达到实际应用的目的还需进一步加工。第三,性价比不高,普通家用打印机打印范围比较小,仅适合生产小型工艺品,同时生产的零件精度不高。高性能打印机价格昂贵,更主要的是耗材问题,单次启动用材量大,材料单位价格昂贵。虽然3D打印存在着很多有待改进的问题,但是在学习过程中,通过与其他兄弟院校的交流发现,很多兄弟院校都有建设3D打印工作室,有一些兄弟院校已经运行了很长一段时间。和他们交谈中了解到,虽然现在3D打印还存在这样那样的不足,但是也正因为这些不足才能看出不同院校间的差距。目前3D打印还没有完好的教学教参,没有明确的行业目标,可是大家却都看好他,因为他能够解决其他方法解决不了的问题,他能生产其他工艺无法生产的产品,他能在最短时间内让产品从数据转变成实体。也正因此他才可以在社会上产生如此高的热潮。

学习是可贵的,培训是精彩的。通过这次可贵而精彩的培训学习,我们对3D打印这门技术有了更深一步的了解。感叹与憧憬之余,我想我们只有靠自己的聪明与才智、努力与勤奋去学习并建设好我们自己的3D打印工作室,让其成为我校新的亮点,为我校更好的发展贡献自己微薄的力量。

3D打印设备运营管理论文范文第5篇

3D打印培训总结

思绪还在专家的讲解和实训中徘徊,而精彩的培训课程却在我们的恋恋不舍中告一段落。对于这次的培训课程,我只能用受益匪浅来形容。老师们的博文广识、生动讲解、精彩案例无不在我的脑海里留下了深刻的印象,在这有限的时间里老师们毫无保留的为我们阐述了新技术的种种知识,只恨自己无法完全吸收。但是我还是尽力绞尽脑汁,以祈求能更多的将培训内容牢记心中,同时在培训后的日子里也会不断的搜集资料自我提高。

现将此次精彩的培训学习以及自己心中所想所获总结为以下几个方面:

一、让自己更加了解3D打印这门技术,了解3D打印的工艺、材料以及设备,了解3D打印技术的应用领域及其发展前景。

想来自己真的应该感到惭愧,在自己还是学生时代时老师就已经给我们介绍了这门技术,当时自己虽对其极为感兴趣,但却没能坚持的去学习,只是浅显的知道这门技术。对3D打印的历史,技术意义,加工工艺特点,用材及数据处理的种种,我都是一知半解。通过这次的培训学习,我才知道这门技术早在19世纪就以被应用,历经几个世纪不断发展他已经逐渐成为一种新型的工业制造工艺,而且还在蓬勃发展。

通过学习自己还知道了3D打印的工艺过程,知道了3D打印拥有着不同的成型工艺及对应的生产材料。有利用特殊波长的光进行固化的液态材料,有利用高温进行烧结、熔融或者是粘结的粉末材料,有热塑性材料等等。每一种新材料和加工工艺的诞生都经历了不少中心环节,克服不少困难,最后展现在我们的面前。有些比较特殊的材料和复杂的制作工艺让我们一时可能消化不了,不过我想这个在我们以后的工作、学习中很快会清楚的,为了我们能将这项技术发展的更好,我想我们也应该主动的去了解、学习这些的。

二、关于3D打印技术的实际应用

这次培训学习主要分为理论教学,实操训练和参观学习三个部分,通过这三个部分的学习我觉得要想真正意义上把这门技术应用到工业生产中还为时过早。

机械工程系

之所以这样说的原因有以下几点:第一,加工速度太慢,例如在实训过程中我们生产的一些小的工艺品,其规格大部分是选择在100mm *100mm*100mm以内的。可是加工时长要一个多小时,如果形状比较复杂的则需要三四个小时。第二,加工精度有限,虽然打印机的精度显示是0.1mm左右,可是实际加工精度比想象中要差很多。加工完成的工件表面质量也不是很高,要想达到实际应用的目的还需进一步加工。第三,性价比不高,普通家用打印机打印范围比较小,仅适合生产小型工艺品,同时生产的零件精度不高。高性能打印机价格昂贵,更主要的是耗材问题,单次启动用材量大,材料单位价格昂贵。虽然3D打印存在着很多有待改进的问题,但是在学习过程中,通过与其他兄弟院校的交流发现,很多兄弟院校都有建设3D打印工作室,有一些兄弟院校已经运行了很长一段时间。和他们交谈中了解到,虽然现在3D打印还存在这样那样的不足,但是也正因为这些不足才能看出不同院校间的差距。目前3D打印还没有完好的教学教参,没有明确的行业目标,可是大家却都看好他,因为他能够解决其他方法解决不了的问题,他能生产其他工艺无法生产的产品,他能在最短时间内让产品从数据转变成实体。也正因此他才可以在社会上产生如此高的热潮。

学习是可贵的,培训是精彩的。通过这次可贵而精彩的培训学习,我们对3D打印这门技术有了更深一步的了解。感叹与憧憬之余,我想我们只有靠自己的聪明与才智、努力与勤奋去学习并建设好我们自己的3D打印工作室,让其成为我校新的亮点,为我校更好的发展贡献自己微薄的力量。

3D打印设备运营管理论文范文第6篇

【摘要】:3D打印作为当今的先进的制造技术,它的应用面相当的广泛,而且现正逐渐用于一些产品的直接制造,这意味着这项技术正在普及。本文就以3D打印为何物、3D打印的基本原理与现有技术、3D打印为什么能火、3D打印的应用及3D打印离我们生活到底有多远这几个方面来探讨3D打印

【关键词】3D打印

应用面广泛

1 引言

随着时代的进步,我们的生活水平日渐提升,同时,人口也在急剧的增长,我们需要越来越多的物品来满足物质生活条件。这就势必造成我们对物品的要求也会越来越高,做工精细、独特且非量产的物品会受广大人们的喜爱。如今,我们拥有了3D打印这一先进的技术,我们可以通过3D打印机来打印各种我们所需要的、想要的。3D打印技术应用面广,它可以用于医疗行业、科学研究、产品模型、建筑设计、制造业及食品等,前景广泛。

2 3D打印究竟为何物

3D打印机,即快速成形技术的一种机器,它是一种数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,现正逐渐用于一些产品的直接制造,意味着这项技术正在普及。

3 基本原理与现有技术 3D打印机原理很简单,每一层的打印过程分为两步,首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水,胶水液滴本身很小,且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末,粉末遇到胶水会迅速固化黏结,而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下,实体模型将会被打印成型。完成后,要处理掉物品周围沾满的粉末,这是可以循环利用的,再涂上增强硬度的胶水。

眼下3D打印机有两种类型,一种是堆叠法,一种是烧结。原理基本都是多层分片打印,而堆叠和烧结只是成型技术的区别。堆叠只能成型塑料、硅之类的材质,对固化反应速度有要求,而烧结可以利用激光的高温对金属粉末进行处理加工出金属材质的东西出来,实体可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。所以3D打印机和普通打印机,最大的区别是“墨水”。

4 3D打印为何能火

在欧美,注重创造力的发达国家,3D打印技术已经成功商用,尤其是消费电子业、航空业和汽车制造业。它们不光可以离开传统的大规模机床来制造小数量的部件,而且可以用不同方法来制造,比如单个制作喷气式飞机上的空气动力导管,而不再需要很多不同的元件来组装它。

用发展的眼光来看,3D打印首先会影响的是模具行业。即便在国内制造行业不景气的今天,模具行业仍然风景独好,一方面是对技术要求高,另一方面是市场有需求,在产品大规模生产之前,必须要进行多次打样和修改。3D打印机的出现,其实是消灭了模具反复打造的流程,能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,极大地缩短产品的研制周期,大幅减少成本投入,对于一些复杂而精细的造型,3D打印机表示毫无压力。

其次是会引发个性风潮。对一些小厂家来说,迫于模具制造的高成本,往往会采用公模来生产,虽然在功能上能满足用户的需求,但千篇一律的造型,很难迎合时下个性化的发展趋势,所以卖不出高价,只能靠低价来吸引消费者。在机械化和流水线盛行的年代,人们对于手工的东西有特别的亲切感,即便价格昂贵数倍,也不愁找不到买家,原因是手工制作不可能有相同的,而且品质有保证。3D打印机的出现,一方面满足人们对个性化产品的追求欲,完全可以量身定制,另一方面在大大提高生产效率的同时,还能降低成本。

第三是激发了人的想象力。极客牙医用它进行牙齿正畸和数字化种牙,减少风险和痛苦;外科医生更厉害,直接打印骨头,只不过把材料换成添加了硅和锌磷酸钙,用于临床手术;汽车维修公司用它来打印稀缺的汽车零部件,原先要等全球物流下2个月才到的一个东西,1个小时搞定了;英国科学家还在3D打印机的基础上成功改造,使用液态巧克力作为“油墨”,可以打印各种形状的巧克力,几乎所有人都相信,3D打印机会成为食品界杀手级工具。

5 3D打印的应用

科学研究

美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描,利用3D打印技术做出了适合研究的3D模型,不但保留了原化石有的外在特征,同时还做了比例缩减,更适合研究。

产品模型

比如微软的3D模型打印车间,在产品设计出来之后,通过3D打印机打印出来模型,能够让设计制造部门更好的改良产品,打造出更出色的产品。

汽车制造业

不是说你的车是3D打印机打印出来的(当然或许有一天这也有可能),而是说汽车行业在进行安全性测试等工作时,会将一些非关键部件用3D打印的产品替代,在追求效率的同时降低成本。

建筑设计

在建筑业里,工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型,这种方法快速、成本低、环保,同时制作精美。完全合乎设计者的要求,同时又能节省大量材料。

食品产业

没错,就是“打印”食品。研究人员 已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来,很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然,到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。

饰品/工艺品

这是最广阔的一个市场。在未来不管是你的个性笔筒,还是有你半身浮雕的手机外壳,抑或是你和爱人拥有的世界上独一无二的戒指,都有可能是通过3D打印机打印出来的。甚至不用等到未来,现在就可以实现

6 3D打印离我们的生活有多远

工业用的3D打印系统价格从1.5万美元左右起,最贵的要100多万美元。但是,普通的桌面3D打印机并不像大家想象的那么昂贵。3D打印机现在来看,在欧美国家已经形成了一种潮流和噱头,多为极客和高端用户服务。美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司,利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型,为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具,在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中都有应用。

国内目前3D打印还有待普及,一方面是应用于工业的高端型号投入较大,行业投资人比较慎重,处于观望状态,另一方面,应用普及也就是从最近才开始,用户缺乏对3D打印有一个深入的认识,由于有些新闻在描述上运用了夸张的手法,大胆的预测,所以给人的感觉是电影中的情节。

业内人士介绍,和美国相比,中国缺少DIY和创意设计的习惯,所以3D打印机的最大优势往往得不到发挥,要成为主流的生产制造技术还需要3-5年时间。此外,国外3D打印机售价过高,而且有些限制出口,国产3D打印机在精度、速度和打印的尺寸上还无法满足商用的需求,在几何图形优化、描绘和材质贴图、对切割和中空部件做打印准备、支持任意三维软件生成的数据和对超大模型的自动分段等方面还需要进一步提升。不过,随着热度的提升,这块蓝海很快就会被发现,解决只是时间问题。

7.参考文献

[1]谢 锋 , 刘正士 先进制造技术学科发展趋势分析, 2000 [2]孙大涌 , 先进制造技术 机械工业出版社 , 19991

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