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行 业：IT 印制设备 三维扫描仪
发布时间：2020-03-16
重庆领航新智诚科技是由重庆政府空港园区管委会组织牵头的招商引资项目， 公司下设：工业设计中心、3D打印中心、CNC加工中心、新材料技术中心、快速模具技术中心、快速产品技术中心、产品应用服务中心等7个中心，公司紧随着国内开发制造业的发展新态势，紧贴《中国制造2025》的指导意见，扎根重庆，辐射大西南，放眼全球为各企业带来更多颠覆性的价值。
(一)什么是3D打印
3D打印机又称三维打印机，它是意大利发明家恩里科?迪尼发明的，3D打印机通过使用3D辅助设计软件，工程师在设计出一个模型或原型后，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一种技术，3D打印机也成了很多创客空间必配的设备之一。
只需要象橡胶、塑料这样的材料，通过一台3D打印机，你就可以把脑中的一切想法转化成实体。从原理上看，3D打印机可以打印一辆车、一栋房子、甚至身体上的一只胳膊。3D打印技术与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命。无论你想到什么，只要用3D软件做出来，输入3D打印机就可以变成实体。
(二)3D打印所用的材料
3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，3D打印材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。3D打印所用的这些原材料都是专门针对3D打印设备和工艺而研发的，与普通的塑料、石膏、树脂等有所区别，其形态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等。通常，根据打印设备的类型及操作条件的不同，所使用的粉末状3D打印材料的粒径为1～100μm不等，而为了使粉末保持良好的流动性，一般要求粉末要具有高球形度。
(三)3D打印的技术原理
通过对3D打印技术的了解，我们知道并不复杂，其运作原理和传统打印机工作原理基本相同。传统打印机是只要轻点电脑屏幕上的打印按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而3D打印机首先将物品转化为一组3D数据，然后打印机开始逐层分切，针对分切的每一层构建，按层次打印。
3D打印打印机在工作时，粉末耗材会一层一层地打印出来，层与层之间通过特殊的胶水进行粘合，并按照横截面将图案固定住，后一层一层叠加起来，就像我们坐在海边用沙子堆砌城堡一样的程序，终经过分层打印、层层粘合、逐层堆砌，一个完整的物品就会呈现在我们眼前了。3D打印机与传统打印机的区别在于它使用的墨水是实实在在的原材料。
(四)3D打印的前景
3D打印在欧美国家已经有30年的历史，目前已经拓展到医学、能源、航空航天等领域应用，产业规模已有几十亿美元。有专家预测，到2025年3D打印的经济影响每年可能高达5500亿美元。在智能控制技术和生物医学是被一致看好的应用领域。
对于正处于培育推广阶段的中国3D产业而言，政府的重视与政策扶持显得尤为重要。目前国内已有多省市成立了地方3D打印产业联盟，并在相关政策中提及要重点发展3D产业。也正在制订方案，让3D打印机走进学校的创客教育，此举将在创客精神和创客文化的推动上起到了更加积极作用。
按照中国3D打印技术产业联盟的预测，2014年中国的3D打印产值有望达到40亿元到50亿元的规模，至2016年时将扩大到100亿元币，达到2012年的10倍，从而使中国超越美国成为全球的3D打印市场。
(五)3D打印与创客
随着3D打印技术的推出和普及， 3D打印机已走向普通学校和创客空间，让创客的门槛再一次降低。未来，我们将会看到更多的行业出现颠覆创新式的发展。
目前，很多学校都在探索如何将3D打印技术融入课堂。比如史家小学的三维创意设计课，学生通过校园平面图、校园丈量、等比例缩放的方式，3D打印出整个史家小学校园。
重庆领航新智诚科技是由重庆政府空港园区管委会组织牵头的招商引资项目， 公司下设：工业设计中心、3D打印中心、CNC加工中心、新材料技术中心、快速模具技术中心、快速产品技术中心、产品应用服务中心等7个中心，公司紧随着国内开发制造业的发展新态势，紧贴《中国制造2025》的指导意见，扎根重庆，辐射大西南，放眼全球为各企业带来更多颠覆性的价值。
规模经济是支持现代工业经济的无形力量，工厂和生产线是现代工业社会大规模生产的特点。为了收回前期在设计和生产中的投资，企业必须出售大量的产品，这样才能从初的投资中获益。因此，大规模生产牺牲了产品的多样性。而3D打印的特点是小批量、定制化,降低了新产品推向市场的风险和成本。克里斯·安德森在他的代表作《长尾理论》中将未来的制造模式描述为“由小型企业组成的超大规模网络的分布系统”。通过具体分析，我们认为3D打印技术至少包含以下十个方面的优势。
01
设计空间无限
传统制造技术和工匠制造的产品形状有限，制造形状的能力受制于所使用的工具。例如，传统的木制车床只能制造圆形物品，轧机只能加工用铣刀组装的部件，制模机仅能制造模铸形状。而3D打印机可以突破这些局限，开辟巨大的设计空间，制造出传统工艺难以加工甚至无法加工的产品。
02
改善产品设计
原型是产品的初稿，它有助于设计师、工程师和制造商进行多重反复的检查，真切地体验产品的外观、手感。传统的原型是利用泡沫或黏土进行手工制作，通过3D打印快速创建概念模型，设计者和客户之间能够更好的交流。在传统的工业制造，如果一个设计概念在制成产品之后存在缺陷，企业需要承担大量材料的浪费成本。而利用3D打印技术制作概念模型，能够快速调整初的设计并不断改进。
3D打印的汽车组件产品原型
除了概念设计之外，3D打印还被用于创建功能性原型，因为3D打印技术制成的物品本身具有耐高温、耐化学腐蚀等性能，通过对原型进行各种性能测试，以改进终的产品设计参数，大大缩短了产品从设计到生产的时间。3D打印加快了设计进程，在产品的安全性和合理性设计、人体工程学设计、市场营销和设计等方面不断改善，从而实现在将产品全面投入生产前对其进行优化，创造出更好的产品。
利用功能性测试的3D打印胶带座
03
多样化生产不会增加成本
就传统制造而言，物体形状越复杂，制造成本越高。但对于3D打印机而言，制造形状复杂的物品其成本并不会相应增长。另外，传统的制造设备功能较少，做出的物品形状种类有限。一台3D打印机可以打印不同的形状，它可以像工匠一样每次都做出不同形状的物品。这种制造多样化而不增加成本的打印将从根本上打破传统的定价模式，并改变我们整个制造业成本构成的方式。
3D打印的钛合金首饰(图片来源：)
04
产品无需组装
3D打印具备一体成形的特点，这样对减少劳动力和运输方面的花费有显着的帮助。传统的大规模生产是建立在产业链和流水线基础上的，在现代化工厂中，机器生产出相同的零部件，然后由工人进行组装。产品组成部件越多，供应链和产品线都将拉得越长，组装和运输所需要耗费的时间和成本就越多。而3D打印一体化成形的特点，无需再次组装，从而缩短供应链，节省在劳动力和运输方面的花费。
美国通用(GE)制造的一体成型的发动机喷嘴，原本由20个部件组成
05
缩短交付时间
3D打印因为可以根据人们的需求进行打印，这种即时生产将大大减少企业的库存量，使得企业能够根据用户的需求来启动3D打印机，制造出定制的产品来满足客户需求，所以新的商业模式将成为可能。如果人们所需的物品可以按需就近生产，那么这种零库存、零时间交付的生产方式还可以减少长途运输的成本。
06
制造技能门槛降低
传统的制造机器需要熟练的专业人员进行机器调整和校准，培养一个娴熟的工人往往需要几年的时间。而3D打印机所需要的操作技能将比传统设备少很多，因此3D打印的出现将显着降低生产技能的门槛。这种摆脱原来高门槛的非技能制造业，将进一步引导出众多新的商业模式，并能在远程环境或极端情况下为人们提供打印服务。
07
不占空间，便携制造
3D打印机可以自由移动，并制造出比自身体积还要庞大的物品。例如，注塑机只能制造比自身小很多的物品，而部分3D打印机能够制造出比自己大很多的物品。另外，民用消费级3D打印设备还可以自由移动，由于其较高的便携性，出现了一批家用或桌面型的3D打印机，这些都是有赖于3D打印机所需更小物理空间这一优势。
桌面级3D打印设备(图片来源：南极熊)
08
节省原材料
传统的金属加工有着十分惊人的浪费量，一些精细化生产甚至会造成90%原材料的丢弃浪费。而3D打印机的浪费量将显着减少，随着打印材料的进步，3D打印“净成形”制造将成为更加节约环保的加工方式。
利用激光近净成型技术(LENS)制造飞机发动机叶片(图片来源：南极熊)
09
材料无限组合
传统的制造机器在切割或模具成型过程中难以将多种原材料融合在一起，3D打印的原材料之间可以任意组合，制造出人们想要的性能结构。比如在尼龙-玻璃纤维或者尼龙-碳纤维复合材料能够提高尼龙的机械性能，在镍合金粉末里加入50%的钛金属可以显着提高性能，现在已有科研人员在进行碳纳米管、石墨烯等复合新材料的研发。
世界首辆尼龙-玻纤复合材料为主的3D打印汽车
10
精确的实体复制
传统的磁带只能通过实体物理传递来确保信息不被丢失。而数字音乐文件的出现使得信息脱离了载体，可以被无限次复制而不降低音频质量。3D打印技术也有望在整个制造领域把数字精度延伸到实体世界之中。3D扫描和3D打印技术将共同提高实体世界和数字世界之间形态转换的分辨率，缩小实体世界和数字世纪之间的距离。
3D扫描之后打印的人像
以上部分优势有的已经得到证实，有的则在继续完善，相信不久的将来就会成为现实。3D打印将一次次突破人们熟悉的、历史悠久的传统制造技术瓶颈，推陈出新，为人类以后的制造创新提供一个更加广阔的舞台。
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