口罩生产、生物医药研发、机器人等行业都在疫情迎来新机遇,3D打印也展示硬核实力,高调“出道”。本次崭露头角的3D打印隔离房、护目镜、新冠肺炎患者肺部模型、口罩调节器等属于医疗场景的应用。在日常,我们惊奇于各种漂亮的3D打印工艺品或是各类航空航天的高端应用,这次疫情是我们距离3D打印实用场景最近的一次。懂行的人必然发现,我国3D打印行业不再像2014年那样炙手可热,已正式进入到应用驱动时代,这次疫情应用就是很好的展现。
01【3D打印的新冠肺炎病灶模型长啥样?】
3月2日,湖南省郴州市第一人民医院南院3D医学打印中心利用3D打印技术,成功打印出湖南首个新冠肺炎肺部病灶模型。据介绍,根据病灶CT建立模型需4小时,打印用时22小时。三维立体模型还原了患者的动脉、静脉、支气管,可以立体旋转观察,在临床治疗中具有一定的指导作用。
02【“黑科技”战疫!企业3D打印医用护目镜】
兰州新区企业甘肃普锐特科技有限公司利用成熟的3D打印技术,15天研发完成了产品的设计和定型,3月2日生产出首批3D打印医用护目镜,目前日产能已达到200副。由于使用了抗冲击性、双面防雾、双面硬化、防紫外光的定制镜片,同时解决了医护人员佩戴护目镜起雾后无法正常工作的困扰,可反复消毒使用。3月4日,普锐特将100副3D打印医用护目镜捐赠给了兰州新区第一人民医院。3月10日下午,100副医用护目镜送到了兰州市肺科医院的医护人员手中。目前,已为甘肃省人民医院、兰大医院、兰州市第一人民医院、兰州市肺科医院、兰州市口腔医院、临洮县中医院定制各类医用护具500多件。
03【香港理大3D打印医护面罩 解决战“疫”燃眉之急】
受新冠肺炎疫情影响,香港医护人员对防护装备的需求激增,防护面罩亦面临短缺。香港理工大学日前运用3D打印技术,5日内完成设计工作,紧急赶制出一批医用防护面罩,解决当前的燃眉之急。香港理工大学工程学院院长兼3D打印技术中心实验室总监文効忠告诉记者,医管局2月初的时候表示,医护前线面临保护装备短缺的问题,由于涉及版权专利,现时的医用面罩无法直接复制。理大随即运用3D打印技术自主设计,5天内经过6次改良,最终敲定设计方案。文効忠说,理大在设计上参考了中国人人头形状科研的数据,提供中码及大码两个尺寸,力求更加贴合医护人员的头形。
3D打印又称增材制造,以数字模型为基础,将材料逐层堆制造出实体物品的新型制造技术。其优势也很明显,直接打印一次成型,免去制作模具、切削加工等环节,在提升生产灵活性与降低成本提升质量上有独到之处。“3D打印具有快速应急生产的优势,在疫情防控等特殊时期,可实现无人化制造,还能共享数据模型,实现网络协同生产。” 云箭集团增材制造事业部总经理杨凯介绍,公司50余台3D打印设备正24小时不间断工作,日产护目镜超过300个,若协同调动3000台网络打印资源,日产能破万个。
除了医疗领域,工业领域、建筑工程领域、日常消费品领域、科研教育皆有所表现。3D打印对于工业领域,尤其是传统制造业来说,转型升级更灵活,试错成本更低。在产品设计阶段,可以借力3D打印技术制作产品模型,缩短研发周期,降低研发成本;在制造过程中,利用3D打印技术精简传统制造环节,提高材料利用率。
目前3D打印行业的发展状况,从政策层面上来看,自2015年起,超9份政策文件规划出3D打印行业发展路径,并进行政策性倾斜。3D打印的战略地位毋庸置疑,已是国家新型产业布局的重点环节,国家级、省市级3D打印创新中心纷纷建立,甚至一些大企业,都相继建立了增材制造研发和创新中心。2020年3月政策再度加码,出台《加强“从0到1”基础研究工作方案》,推动关键核心技术突破。
表1 重点政策汇总
从市场层面来看,国内3D打印还是个小众市场,处于早期市场教育阶段。据《2019年全球及中国3D打印行业市场格局及营收情况分析》显示, 2013年国内3D打印产业规模仅3.2亿美元,2018年规模达23.6亿美元(折合人民币约163.5亿元),5年的复合增速达49.1%。而2018年制造业企业仅500强就实现营业收入31.84万亿元。可见3D打印市场在我国占比十分小,也凸显其发展空间潜力巨大。然而,疫情全球蔓延的趋势将极可能导致全球经济放缓,短期内3D打印市场也将受到一定冲击。
(来源:中商产业研究院)
从技术层面上看,美国走在世界前列,作为3D打印的起源地,聚集了一批知名3D打印巨头,如3D Systems公司、Stratasys、Carbon、Desktop Metal、Formlabs、Concept 等,德国同样名列前茅,3D打印关键技术主要掌握在发达国家手上。我国3D打印虽然起步晚,但市场增速领先全球,2018年美国通过《出口管制改革法案》,限制3D打印技术出口中国,表明我们与其差距正在拉近。不过在创新能力上还有一定差距,截至2019年3月美国专利商标局受理的3D打印相关专利数量以44177件位居第一,中国国家知识产权局受理数量为18838件。
(来源:专利数据公司IPlytics公司)
尽管我国的3D打印尚未成熟,关键核心技术储备和产业化应用方面与国际先进水平相比还存在一些差距,3D打印应用也正在逐步融入各行各业。Materialise副总裁兼制造部总经理Jurgen Laudus说,“ 3D打印不再仅仅是原型制造,它已经成为制造终端产品的补充性技术。如今,更多的企业通过3D打印在设计和制造上获得了优势。因此,在经济形势不确定的时期,3D打印不再代表成本和风险,而是机会。”Materialise是比利时的一家主要应用于快速成型技术及影像处理软件的公司,被封为3D打印的先行者。当前3D打印危机并存,发展形式也越来越明朗,了解以下趋势对企业把握发展先机有一定的借鉴意义。
1、3D打印产业链越来越完善,标准化工作提速。国内3D打印企业企业散而小问题仍然存在,现今北京、湖北、浙江、广东、山西等地区产业集群正在形成,其中广东从事3D打印业务的企业超过400家,拥有多个3D打印产业园,产业链和生态圈正在形成,产品设计标准和规范也在逐步完善。
2、改变传统制造业,个性化、批量化成为可能。传统生产往往采用批量生产,以规模效应抢占市场份额,3D打印的应用使企业可以节约新产品的开发周期,并根据市场需求动态调整生产,且企业只要做好3D建模,下单即可立刻生产,比传统生产更高效,仓储和长途运输变成非必要环节。
3、新的人才洼地。人才是创新的核心要素,3D打印涉及技术开发、材料和设备研发等多个环节,清华大学、西安交通大学、北京航空航天大学、华中科技大学、西北工业大学、大连理工大学、杭州电子科技大学、上海交通大学等多所院校均有开设相关专业,为行业输血。
4、跨界成为大概率事件。跨国巨头加速3D打印行业布局,如通用(GE)先后并购多家3D打印生产企业,预测公司2020年的3D打印业务收入可达10亿美元,到2026年可生产1万台设备自用或对外出售。波音、惠普、巴斯夫、拜耳、杜邦、西门子、霍尼韦尔、中航工业等企业纷纷布局3D打印专用材料、装备、软件系统、服务等产业环节。
5、3D打印新材料开发进程加快。3D打印材料的重要性不言而喻,市面上比较常见的是工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等等,但一些专用材料成本居高不下,新材料的开发势在必行。
6、3D打印与仿真深度融合。要想做好3D打印设计,仿真模拟必不可少,3D打印从材料熔化,到刀具路径,再到打印后处理工艺等全套流程几乎都可以通过仿真软件进行模拟,不仅可以优化零件设计,也减少打样成本。
7、人人都可以成为3D打印设计师。随着技术成熟,3D建模门槛将更低,业余爱好者可能不再需要绞尽脑汁去学习3DS MAX、CAD等设计软件,也许只需要一个手机就能实现建模工作。
8、在线3D打印平台模式将越来越成熟。如果说,之前你与3D打印有一台3D打印机的距离,现在你很轻易就能打印属于自己的3D产品。国外在线3D打印平台比较成熟,催生两种商业业态,一种是企业自建网站,如3D模型平台Thingiverse,企业搭建3D模型共享社区,用户可以分享或下载模型设计文件,或是上传想要打印的3D模型文件,网站评估可行再打印出来。另一种是分布式3D打印服务平台,如3D Hubs,3D设计师可以上传设计图纸,并通过交互式地图选择本地区待出租的打印机,3D打印机拥有者在收到设计图纸后,按照要求打印出3D实物,并线下交换货物。国内相关平台则有3D造云、打印派等,各企业自建的3D打印品牌网站也在遍地开花。
受利于互联网,3D打印不再局限于地域,如果你在广州需要做3D打印设计,你可以找一家位于北京的设计公司,打印则可以找广州本地的企业。智汇+智能制造技术众包平台作为链接企业与技术服务商的桥梁,凝聚了一批3D打印服务商。企业如有需求可登录智汇plus众包小程序,轻松完成注册即可发布需求或联系服务商进行深入了解。同时,我们也征集3D打印服务商进驻智汇+,我们将为您提供一站式开店服务。
目前进驻企业包括:
广工大研究院3D打印事业部以3D打印和智能制造技术为核心,面向汽车、模具、家电、LED、生物医疗、五金、文化创意、创客教育等行业,开展3D技术研发、快速制造、个性化定制等技术应用与研究,重点开展产品创新设计、3D打印创业孵化、3D打印核心技术研发、设备销售、3D打印专业建设、教育培训、考试认证等工作。
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