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3D打印技術(shù)起源于上世紀(jì)80年代的美國(guó),近年來(lái)發(fā)展迅猛,在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用在航空、航天、軍工、醫(yī)療等領(lǐng)域,被美國(guó)、歐洲等列為戰(zhàn)略性先進(jìn)制造技術(shù)的重要代表。與傳統(tǒng)加工方法不同,這種技術(shù)能根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù),通過(guò)疊加材料的方法生成所需要的幾乎任何復(fù)雜形狀的物體,簡(jiǎn)化了產(chǎn)品的制造程序,縮短了產(chǎn)品的研制周期,提高了效率,降低了成本。根據(jù)Wolhers的數(shù)據(jù)顯示,2014年全球3D市場(chǎng)規(guī)模達(dá)38.5億美元,且全球3D打印2014~2020年市場(chǎng)規(guī)模的復(fù)合增長(zhǎng)率則到32%,高于1993~2013年間的19%,顯示全球3D打印仍處于增長(zhǎng)階段。
兩大基本市場(chǎng)
目前3D打印基本可以簡(jiǎn)單地劃分為個(gè)人桌面級(jí)3D打印市場(chǎng)和工業(yè)級(jí)3D打印市場(chǎng)。前者主要面向個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域,用戶通過(guò)下載制造文件,實(shí)現(xiàn)日常用品的簡(jiǎn)單制造。伴隨3D打印機(jī)走入中小學(xué)校和家庭,桌面3D打印設(shè)備的需求量將巨增。工業(yè)級(jí)3D打印,得益于3D打印金屬材料的不斷發(fā)展,以激光金屬燒結(jié)為主要成型技術(shù)的3D打印裝備,在工業(yè)制造、航空航天領(lǐng)域獲得較廣泛的應(yīng)用和相對(duì)較快的發(fā)展。美國(guó)國(guó)家航空航天局采用3D打印技術(shù)制造了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射器,該噴射器僅由兩個(gè)零件組成,而此前測(cè)試的同類噴射器由115個(gè)零件組成。零件越少,所需組裝工作越少,意味著使用3D打印技術(shù)制造復(fù)雜零件可以大幅度節(jié)約成本。
上中下游產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成
按照傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈分析,3D打印產(chǎn)業(yè)也可以按照上游(原材料、軟件)--中游(設(shè)備)——下游(產(chǎn)品與服務(wù))進(jìn)行拆分,根據(jù)Wolhers的數(shù)據(jù),目前的產(chǎn)值比例約為2:3:5。
上游原材料方面,光敏樹(shù)脂(SLA)目前是主要3D打印材料,采用這種材料的3D打印機(jī)約占到了當(dāng)前出貨量的40%。但應(yīng)用前景更為廣泛的還是金屬3D打印材料,據(jù)調(diào)查,目前打印服務(wù)商未來(lái)最想購(gòu)買的3D打印設(shè)備中,金屬材料激光打印設(shè)備所占比例居第一位。目前成熟的金屬粉體材料包括鈦合金粉末、鎂合金粉末、鎳基合金粉末、鈷基合金粉末、不銹鋼粉末等。
3D打印上游的另一要素是建模軟件。目前3D模型的生成主要有兩個(gè)途徑,一是通過(guò)3D建模軟件建模生成,二是通過(guò)掃描生成3D數(shù)據(jù)。
進(jìn)行3D模型設(shè)計(jì)的軟件比較通用化,一般的3D打印機(jī)都支持.STL格式的3D模型數(shù)據(jù)文件,行業(yè)內(nèi)常用的3D建模軟件基本都可以滿足這個(gè)要求,常用的有著名的AutoCAD軟件,廣泛應(yīng)用于建筑的3Dsmax等。目前已經(jīng)出現(xiàn)一些專門為3D打印提供建模的軟件,Autodesk公司推出的為3D打印設(shè)計(jì)的免費(fèi)軟件123D,建模簡(jiǎn)單,并可以用數(shù)碼或單反相機(jī)圍繞物體拍攝照片,上傳后利用云計(jì)算計(jì)算能力自動(dòng)地為其生成3D模型,相當(dāng)于使用相機(jī)充當(dāng)三維掃描儀功能。也有一些簡(jiǎn)單易用的線上3D模型設(shè)計(jì)網(wǎng)站可供非專業(yè)設(shè)計(jì)者使用。
國(guó)內(nèi)針對(duì)3D打印進(jìn)行3D建模軟件研發(fā)的企業(yè)環(huán)節(jié)基本空缺,但有一些企業(yè)將產(chǎn)業(yè)目標(biāo)集中在3D掃描設(shè)備,如杭州先臨三維科技自主研發(fā)了可見(jiàn)光照相式三維掃描儀,三維攝影測(cè)量系統(tǒng)和三維相機(jī),并將三維成像技術(shù)與激光應(yīng)用結(jié)合,開(kāi)發(fā)出了三維激光內(nèi)雕控制系統(tǒng),其產(chǎn)品己銷售至全球50多個(gè)國(guó)家或地區(qū)。太爾時(shí)代(北京)研制并出售國(guó)內(nèi)居于領(lǐng)先地位的S-1三維掃描系統(tǒng),武漢濱湖機(jī)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司研制了Power RE系列結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)。(知乎:阿菲)
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