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3D打印发展及其受阻原因
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发布时间:2021-10-08 02-08
美国和欧洲在3D打印技术的研发及推广应用方面处于领先地位。美国是全球3D打印技术和应用的领导者,欧洲十分重视对3D打印技术的研发应用。除欧美外,其他国家也在不断加强3D打印技术的研发及应用。澳大利亚在2013年制定了金属3D打印技术路线;南非正在扶持基于激光的大型3D打印机器的开发;日本着力推动3D打印技术的推广应用;中国3D打印设计服务市场快速增长,已有几家企业利用3D打印制造技术生产设备和提供服务。
据美国消费者电子协会最新发布的年度报告显示,随着汽车、航空航天、工业和医疗保健等领域市场需求的增加,3D打印服务的社会需求量将逐年增长,有望从2011年的17亿美元增长至2017年的50亿美元。[1] [3]
发展趋势
3D打印——按需定制、以相对低廉的成本制造产品——一度被认为是科幻想象,而至21世纪初已经变成现实。在2013年,这种趋势将逐渐加速。以下就是2013年以及今后3D打印领域值得关注的十大趋势:
1、3D打印成为工业化力量
3D打印原先只能用于制造产品原型以及玩具,而在2013年它将成为工业化力量。你乘坐的飞机将使用3D打印制造的零部件,这些零部件能够让飞机变得更轻、更省油。
事实上,一些3D打印的零部件已经被应用于飞机上。该技术也将被国防、汽车等工业应用于特种零部件的直接制造。总之,在你不知不觉的情况下,通过3D打印制造的飞机、汽车乃至家电的零部件数量将越来越多。
2、3D打印开始治病救人
通过3D打印制造的医疗植入物将提高你身边一些人的生活质量,因为3D打印产品可以根据确切体型匹配定制,如今这种技术已被应用于制造更好的钛质骨植入物、义肢以及矫正设备。
打印制造软组织的实验已在进行当中,很快通过3D打印制造的血管和动脉就有可能应用于手术之中。至2013年为止,3D打印技术在医疗应用方面的研究涉及纳米医学、制药乃至器官打印。做最理想的情况是,3D打印技术在未来某一天有可能使定制药物成为现实,并缓解(如果不能消除的话)器官供体短缺的问题。
3、定制化成为常态
今后购买的产品将根据自己确切的具体信息进行定制,该产品通过3D打印制造并直接送到你的家门口。通过3D打印技术,创新公司将凭借与竞争对手的标准化产品相同的价格为用户提供定制化体验,以此获得竞争优势。
起初,这种体验可能包括制造定制智能手机外壳这样的新奇物品或是为标准化工具进行符合人体工程学的改造,但它很快就会扩张到新的市场。
公司领导者将对销售、分销以及营销渠道进行调整,以充分利用其直接向消费者提供定制化体验的能力。定制化同样也将在医疗器械领域发挥重要作用,比如通过3D打印制造助听器和义肢。
4、产品创新速度加快
从新车型到更好的家电,一切产品的设计速度都将加快,从而将创新更快地推向消费者。
由于运用3D打印的快速原型制造技术能够缩短把产品概念转化为成熟产品设计的时间,设计人员将能够专注于产品的功能。
虽然使用3D打印的快速原型制造技术并不是新鲜事物,但迅速降低的成本、功能得到改进的设计软件以及越来越多的打印材料意味着设计人员将能更方便地使用3D打印机,使他们能够在设计的早期阶段就打印出原型产品、进行修改以及重新打印等等,从而加速创新,其结果将是更好的产品以及更快的设计速度。
5、新公司基于3D打印开发出创新的商业模式
你今后将有机会投资购买一家3D打印公司的IPO。新一代公司将作为发明家、黑客以及“制造者”大量涌现,利用3D打印技术创造新的产品,并向蓬勃发展的3D打印机市场提供服务。
一些公司将走向失败,并有可能出现一个盛衰循环,但3D打印将催生出创造性的新商业模式。
6、3D打印店在购物商场开张
3D打印店将开始出现,它们最初会凭借高品质的3D打印技术为本地市场提供服务。一开始是快速原型制造以及其他利基功能,但这些打印店会转移到消费市场。
零售商开始“运送设计,而不是产品”,在这种情况下,本地的3D打印店有一天将成为你获取自己定制的本地制造产品的地方,就像如今你在本地沃尔玛商场内冲印照片一样。
7、关于知识产权归属的激烈辩论浮现出来
3D打印机可以很容易地复制拥有版权的产品设计,随着制造商和设计者开始应对这种情况,未来将出现关于产品设计知识产权归属的高调诉讼案例。
文件共享网站使音乐的复制和共享变得简单,从而撼动了整个音乐行业,与此类似,3D打印技术轻松复制、共享、修改以及打印3D产品的能力将引发新一波知识产权问题。
8、具备神奇特性的新产品将让我们意乱情迷
跟如今制造的产品相比,那些只能通过3D打印机制造的新产品将融新材料、纳米尺度以及印刷电子器件于一体,从而展示出堪称神奇的新特性。这些通过3D打印制造的产品将令人喜爱,并具备明显的竞争优势。
其秘诀在于,3D打印技术可以在制造过程中控制所用材料,精度可达分子和原子级别。随着对未来可行的商用3D打印机的研究不断完善,我们可以期待令人兴奋和向往的新产品携惊人的特性出现在世人面前。至2013年为止,它的问题是:这些产品都是什么以及谁将销售它们?
9、3D打印机为制造工厂提供助力
我们有望在制造工厂里看到3D打印机。一些特殊的零部件已经由3D打印机更经济地生产出来了,但仅仅是在小规模范围内。对于3D打印技术,很多制造商将开始尝试原型制造以外的应用。
随着3D打印机的性能不断提高以及制造商将其整合进生产线和供应链的经验变得更加丰富,我们有望看到集成了3D打印零部件的混合制造工艺。而消费者渴望的那些需要通过3D打印机制造的产品将进一步加速此进程。
10、“看我做出了什么东西!”
你孩子将从学校带回通过3D打印制造的物品。
在学校,数字素养——包括网页和应用程序开发、使用电子设备、协作以及3D设计的能力——的培育将得到3D打印机的支持。很多中学和高中已经装备了3D打印机,随着3D打印技术的成本持续下降,更多的学校将会开始使用。数字素养将不仅关乎“字节”,还关乎实物。
11、3D打印开始广泛应用于电影工业
3D打印也开始在电影工业中取得广泛应用。由于3D打印是一种快速成型技术,对于制作复杂电影道具具有成本低,时间快的优势,高仿真的电影道具已经使用了3D打印技术来制作面具模型,汽车模型,和其他功能性道具。
发展的瓶颈
1、材料的限制
仔细观察你周围的一些物品和设备,你就会发现3D打印的第一个绊脚石,那就是所需材料的限制。虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印, 但目前无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外,现在的打印机也还没有达到成熟的水平,无法支持我们在日常生活中所接触到的各种各样的材料。
研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展,但除非这些进展达到成熟并有效,否则材料依然会是3D打印的一大障碍。
2、机器的限制
众所周知,3D打印要成为主流技术(作为一种消耗大的技术),它对机器的要求也是不低的,其复杂性也可想而知。
目前的3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的水平,几乎任何静态的形状都可以被打印出来,但是那些运动的物体和它们的清晰度就难 以实现了。这个困难对于制造商来说也许是可以解决的,但是3D打印技术想要进入普通家庭,每个人都能随意打印想要的东西,那么机器的限制就必须得到解决才 行。
3、知识产权的忧虑
在过去的几十年里,音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。3D打印技术毫无疑问也会涉及到这一问题,因为现实中的很多东西都会得到更 加广泛的传播。人们可以随意复制任何东西,并且数量不限。如何制定3D打印的法律法规用来保护知识产权,也是我们面临的问题之一,否则就会出现泛滥的现 象。
4、道德的挑战
道德是底线。什么样的东西会违反道德规律,我们是很难界定的,如果有人打印出生物器官或者活体组织,是否有违道德?我们又改如何处理呢?如果无法尽快找到解决方法,相信我们在不久的将来会遇到极大的道德挑战。
5、花费的承担
3D打印技术需要承担的花费是高昂的,对于普通大众来说更是如此。例如上面提到第一台在京东上架的3D打印机的售价为1万5,又有多少人愿意花费这个 价钱来尝试这种新技术呢?也许只有爱好者们吧。如果想要普及到大众,降价是必须的,但又会与成本形成冲突。如何解决这个问题,制造商们估计要头疼了。
每一种新技术诞生初期都会面临着这些类似的障碍,但相信找到合理的解决方案3D打印技术的发展将会更加迅速,就如同任何渲染软件一样,不断地更新才能达到最终的完善。[4]
发展瓶颈
3D打印机带来的变革不仅仅是正面的,还有负面的,不过不必太过担心,人类的发展总是伴随着双刃宝剑披荆斩浪冲刺前进的。如果我们抱着全是消极的态度只“堵”不“疏”,那么社会与技术就不会发展,“人类一犯愁,上帝会发笑”,何必自我烦恼,先让我们历数这个制造利器所带来的负面作用吧(按危害顺序及21世纪初技术上实现的可能性排列)。
1、安全隐患:前不久一个狂人的大胆想象用3D打印机去制造实践,着实让人大大捏了一把冷汗,枪械机件的数码模型十分容易传播的,也许一个.STL文件带上U盘就能让万能制造机吞吐出极具杀伤性武器,这一点真希望3D打印机不要那么万能啊。
2、盗版问题:万能的拷贝和万能的复制功能让靠智慧吃饭的人士再次担忧,从信息共享时代就吃尽苦头的创作人士找了好久才摸索到了盈利机制,如今3D来了,新形势下,人们再次将面临新的版权问题,也许利好电子钱包的发展--因为彩色复印机解决不了的防伪问题,3D打印轻而易举就“打印”实现了。
3、资源消耗增加,环境问题:环境保护者要特别头痛了,在自由想像与创造欲望的驱动下,随心所欲地涂鸦将带来灾难性的后果,耗材厂商要乐了,而模型设计软件将分支出与结构优化与耗材压缩相关的数学模型,尽可能减少材料使用但能强化结构。
4、道德与伦理:2D平面时代,偷拍、艳照已经足够令人恐慌,如今3D时代来临,在港产3D情欲影片的引领下,人们更应当做好屏蔽与自我保护,偷透扫、偷拍、平面照片直接转为3D等高科技的民用化将让人们防不胜防--透视扫描一个人体简直就是秒杀,这不,前阶段机场透视安检引起的个人隐私问题已招人反对,应当忧虑,打印人像嫁接PS(Photoshop)不雅照成为网购热卖,一个电子邮件就能传播出一具具某明星脸的充气娃娃做宅男闺蜜的现象出现。
5、设计海洋:创意疲劳将很快出现,信马由缰积极滥造,前仆后继地个性化展示反而让人们有了新的审美需求,类似谷歌那样的信息海洋指南必将出现,帮助人们搜寻出最实用符合要求的产品。某种程度的“审美倒退”其实是对优秀设计有了更高需求--人们反而更加注重简约性和实用性结合的设计,尤其功能与巧思绝妙结合设计的商品更能得到关注,人们愿意为此付钱。这与2D时代谁都能照相,但取材与视点绝对需要天赋,一个道理。
6、怪异变造人或人造人出现:人兽更加难辨、雌雄更加难分。医学上往有益应用,比如像医学修复、整形,骨植、义肢等等无疑能帮助人们摆脱疾病与残疾的困扰。但邪恶的想象一定会让人类生出恶魔的翅膀,打印出零件组合成功能模块,结合核心驱动或智能芯片,钢铁侠绝不会是科幻影片主角。当优秀自然的人种成为稀缺,星球变成阿凡达,人之发肤,受之父母,你愿意选择哪种?
7、动物的浩劫,是进化还是毁灭?也许上面的第6点在人类方面有所收敛,但在动物身上一定变本加厉地出现,邪恶的动物变造--把动物变成人类,超越人类,人类社会若果进入猿人星球,是3D时代的生态?
8、打印食品,是更加可口富于营养还是破坏口味,这是萝卜青菜各有所需的问题,反正大多数人是不会选择吃打印成蟑螂、老鼠的美味食品。
9、果然是先有盾再有矛,白领痛恨的杀手“打卡机”将扫进历史垃圾,无论是掌纹、虹膜、眼底还是面部识别都将被3D打印这只“利矛”逐一破解。
10、艺术品收藏:先善意提醒各位,当赝品泛滥充斥时、真品就弥显珍贵了,趁现在高位收藏还来得及。3D打印让文物制造者有了更好的工具。举例说:油画耗材的出现,只要做油画表面的精细扫描,轻易就能一比一打印出一件艺术品。有人也许从各种角度反驳,你应当考虑这种可能性,也许在某一个角落,就已经有人已经调好颜料,打算用电子商场买来的2D喷墨打印机逐层细打实现以上所设想的。
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