成都东呈模型-下篇 l 一文看懂当前3D打印发展到什么阶段了?

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时间:2018年04月01日 12:28   编辑:a2

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3D科学谷 2019-08-11 11:56:38

如果说3D打印是一次工业革命,那么发展至今,这场革命到来了么?是“随风潜入夜,润物细无声”的遍及了行业各个层面,还是“小荷才露尖尖角”般的蜻蜓点水似的存在?本期,3D科学谷继续《上篇l一文看懂当前3D打印发展到什么阶段了?》,通过下篇来对更多行业进行详细分析。

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3D打印当前发展的情况。来源:AMFG

机遇在于过程市场来自酝酿

电子产品

电子行业是一个年轻但不断发展的3D打印领域,通过利用3D打印,工程师能够设计和生产复杂的电路板和天线的原型。

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3D打印的多层电子线路板。来源:Nano Dimension

Optomec和Nano Dimension目前是3D打印电子市场中最大的两家公司。自2016年以来,台湾电子公司光宝集团(LITE-ON)一直将Optomec的气溶胶喷射技术应用于消费电子设备的3D打印天线和传感器。

为了将3D打印电子产品推向主流,该技术首先需要变得更具可扩展性,以便能够达到更高的产量。材料和设计软件还需要配合上,使电子制造商能够以更高的复杂性进行3D打印从而实现更强大的功能。

在过去几年中,我们看到3D打印电子产品取得了重大进展。这些进步正在慢慢将电子产品的3D打印从单纯的原型制作转移到直接生产。

而根据《科学进展》,美国麻省理工学院(MIT)和奥地利维也纳大学(UV)研究人员利用高度聚焦电子束成功控制了单个原子的去向,这对量子设备和传感器的制造有重要推动作用。通过电子束操纵单原子,“原子工程”新时代开启。

未来,原子工程是否与3D打印技术发生某种程度的跨界结合,进一步改变传感器等电子结构件的制造,这种可能性是存在的。

不过目前,电子3D打印仍处于发展期,它已经成为一种有用的原型技术,但在进入主流之前还有很长的路要走。更多信息,请参考3D科学谷发布的《3D打印与电子产品白皮书》

建筑

在过去的几年中,3D打印在建筑领域引起了很大的兴趣。在很多方面,媒体大肆宣传3D打印整个房屋的诱人概念,这激起了市场的兴奋。

然而,尽管大肆炒作,建筑行业的3D打印仍然处于早期阶段。过去几年实现的绝大多数建筑项目仅用于示范目的。这些项目的价值共计数亿美元,与全球建筑业年10万亿美元的市场相比,是微不足道的。

目前,建筑行业有三种主要的3D打印应用:

混凝土挤压:3D打印机挤出混凝土材料的特殊配方以形成结构,例如墙壁;

模具:3D打印建筑模具,用于生产建筑结构件;

直接打印:使用大规模金属3D打印技术(如直接能量沉积)对金属结构进行3D打印,如制造桥梁等;

装饰类:室内设计和建筑模型的3D打印。

这些应用领域的成熟程度各不相同,例如,混凝土3D打印可用于制作建筑物的基础和墙壁。但这只是建造房屋所需要的一部分,不包括加热,管道,电气,窗户,地板,屋顶等部分的安装。

然而,混凝土的3D打印有可能在未来几年内大大改善。预计全球混凝土3D打印市场将从2018年的3056万美元增长到2024年的5789万美元。这一增长将主要受到越来越多的创新建筑项目的推动。例如,迪拜有一项雄心勃勃的使命,即在未来六年内在25%的新建筑项目中实施3D打印。

目前,建筑中3D打印的最大应用在于利用3D打印来生产复杂的大型模具。最近在纽约市一座42层住宅和商业建筑的改造项目极大地说明了这一点。

如果通过创建木制模具完成改造将是一项复杂的任务,可能需要长达9个月的时间才能完成。为了加快这一过程,采用了大规模BAAM3D打印技术,并能够迅速打印40个模具。

3D打印建筑模具不仅速度更快,而且还为建筑师提供了更大的灵活性,可将创新形状融入其设计中。

在建筑公司采用3D打印来实现3D打印房屋的承诺之前,仍然有很多研究和开发。在不久的将来,3D打印将继续用于建筑模型,室内设计组件和模具。

然而,从长远来看,3D打印为建筑师创造了更多的改造和创新的机会。

石油天然气和电力

跨国石油和天然气公司BP已将3D打印列为将在未来几年内显着影响能源行业的六种技术之一。3D打印在石油和天然气行业的主要优势包括提高开采设备性能,降低设备成本和交付周期,以及更灵活和分布式的供应链。

尽管有这些好处,但石油和天然气行业的3D打印技术采用速度缓慢。在石油和天然气中采用3D打印的障碍是该行业最大的利益相关者完全依赖其供应链。石油和天然气开采设备的一级和二级供应商倾向于依靠成熟的生产方法,3D打印等新的制造工艺融入需要克服重重障碍。

然而,像GE和西门子等电力先驱已经开始将3D打印集成到他们的制造供应链中,使用3D打印技术生产涡轮机械零件,叶轮,燃烧器等。

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西门子3D打印的叶片

对于此类应用,金属3D打印技术:如SLM选区金属熔化3D打印技术,EBM电子束熔化3D打印技术和DED定向能量沉积3D打印技术将逐步在石油和天然气行业占有一席之地。特别是DED技术可能对该行业富有价值,因为它不仅能够制造新零件,而且能够修复现有零件。

3D打印行业的企业要说服石油和天然气行业采用其技术,则需要确定最有价值的早期应用。从而提高石油和天然气公司建立3D打印技术应用中心的能力和信心,以最大限度地发挥3D打印的潜力。

另外,为了将3D打印转变为石油和天然气领域的主流应用,必须推进建立满足强大性能要求的功能部件的行业安全标准。

目前已经开展了许多研究计划,目的是确定用于石油和天然气的3D打印流程和材料。

最近,南洋理工大学和全球质量保证公司DNL GL(挪威船级社-DNV与德国劳氏船级社-GL合并后的机构)最近签署了一份为期四年的研究合作协议。该协议将侧重于为海事和石油天然气行业制定行业标准,质量保证流程和3D打印认证标准。鉴于目前的采用程度和行业标准化的速度,预计石油和天然气领域将在未来5到10年内开始将3D打印纳入其供应链。

更多信息,请参考3D科学谷发布的《3D打印高温合金白皮书》

工业品

工业产品包括生产用于制造其他设备的机械零部件,模具和工具。对于这一领域,3D打印提供了一系列优势,包括缩短交货时间,新的设计机会和按需生产。随着技术和材料走向成熟,3D打印现在越来越多地应用于从模具到机械零部件和备件的各种应用中。

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金属3D打印随形冷却模具。