3D打印技术-如何克服挑战

Anthony VicariLux研究研究助理商谈3D打印技术及挑战

三维打印简况

3D打印即通过存储和编程相接材料层编译对象1980年代开工创建立体平面学,工作方式是用紫外线激光构造液相聚合树脂层

这种方法快速触发多维打印技术的发明和商业化,这些技术在材料原料和模式设计方法上各不相同。所有这类技术均能直接从数字模型生成几乎各种形状物理物体时段

3D打印主程序是什么

快速原型设计 — — 制作单件独特小说设计测试 — — 仍然是技术的主要工业应用亚博网站下载使用传统方法,如制作机型模版或单机化工具等,可能需要数万元数周数月,但三维打印能生产相同部分,往往通宵,只支付材料成本加速生产周期意味着工程师可以测试更多思想并追求更多设计迭代以最终开发优分

亚博网站下载三维打印机成本下降,可用分辨率和材料选择及特性提高后,它们将逐步超出研发组并进入低容量制造(万至几千单元),特别是在航空航天和医疗应用方面。喷气引擎装有高性能钛、镍合金和钴合金,对机器特别困难和昂贵当前复杂形状只能通过铸造、编程再组多片

亚博网站下载相形之下,三维打印技术可单步生成最终部件结构,保存组件和材料成本3D打印初级医学应用有外科工具、假肢替换类植入物和假肢

使用三维激光扫描可自动生成对象三维模型,如病人受创肢体或性能不良器官3D打印机后可制造植入式,设计匹配病人身体理想形状

消费者三维打印应用与工业技术相比有有限上下文?

自2006年(Stratsys初始Flash沉浸模型专利开始过期)以来,以消费者为对象三维打印机的兴起导致刺激和环绕技术重新抬头。

除Makerbot和Priprerbot等创业者从创建时即注重此应用外,行业领先3D系统逐步向消费者转移目标市场并远离工业打印机公众兴趣提高大型企业研发实验室以外的认识

即时三维打印使任何人都能创建自身设计对象 — — 无论是艺术产品、销售品或定制修改或替换件制造品。数以万计的业余者修补三维打印技术 开发对打印机自身的独特修改

今日消费者级三维打印机仍耗资几千美元组装并基本制造简单塑料零件此外,使用三维打印机设计独有对象需要熟悉CAD软件、适量机械技巧和高耐工序

在家制造将不普遍化,直到打印机变得更加可靠,使用工具变得更加直觉化服务局像Shapeways为用户提供更容易的切入点,类似于像Kinkohlishe打印厂比Home2D图形打印机

对比之下,工业级3D打印机提供远为复杂得多的能力其中包括能打印高性能金属和高端聚合物、几米宽到甚至小至30纳米特征更何况,由于工业打印机高用量并可以节省人工和时间二次成本,高价标签 — — 从10,000到100万以上 — — 不太可能成为高值行业的一个主要瓶颈。

消费者级打印机可能随时间推移改善以缩小性能差距,至少在打印聚合物方面,工业打印机市场绝对值将保持大到2025年

3D打印为终端用户提供什么

亚博网站下载技术开发商和工业用户都越来越多地转向新高性能素材实现自身目标,但费解难解亚博网站下载三维打印仅通过增量所需材料提供比机械化等“减量式”过程更高的材料使用量,并能够生成复合形状,以较少材料提供相同的结构益益

三维打印除单个目标应用外,还有可能转动供应链头部演化行业思维方式并实现设计、生产、交通和交付

亚博网站下载此外,随着更多开发者走ObjectsMakerbot路径创建打印机同时处理多项材料,并随着材料开发者扩展可用结构材料范围并用电子对等器补充它们,OEMs最终将能够单机生成多功能对象

app亚博体育此类产品可包括射频识别、数字处理和存储器、光或传感器,所有产品都无需半导体制造设备或汇编后制作

潜在应用范围从自测试自诊断交通和建设结构部件到智能假肢

大开发需求在哪里使用技术

最先进三维打印机今日耗资7位数,太贵无法制造无所不在的加法制造3D打印过程慢 — — 生产每垂直英寸需要时数,这可能足以原型制作,但对大规模制作不切实际。亚博网站下载此外,印刷材料性能-特别是聚合物-无法匹配传统过程制作的同一种材料亚博网站下载材料选择还限于传统生产方法可用选择的微小部分

亚博网站下载三维打印材料成本比散装树脂或粉末高10至100倍部分原因在于印刷流程的严格纯度、组成和大小一致性要求高成本大都来自三大三维打印机厂商要求用户购买自有品牌素材原料高溢值销售 — — 类似于墨水墨收入模型Inkjet打印机厂商使用

战略迄今有效捕捉快速原型市场最大收入,三维打印扩展和用户需求多样化,当前领先者全局控制是站不住脚的。

三维打印有潜力构建生态圈, 并会如何影响相关市场使用此技术?

亚博网站下载高容量生产传统流程不太可能替换,但三维打印可重构供应链和制造流程经济学,同时扩展制造材料和结构范围

app亚博体育技术可按需现场生产零件,只有需要时才能使用技术,因此它有可能简化供应链并减少耗用高耗能效率,如运输用油、闲置设备以及浮点编目等亚博网站下载外加三维打印机和计算机辅助设计软件,工程师可按小时生成各种形状原型部件,边际成本仅来自所需输入材料,这样可以加速创新周期并允许研究人员测试设计迭代比以前多倍速度低廉

3D打印可瞬时分享并交付代码、素材配方、流程变量和编译部件跨公司和大洲开发者不仅需要解决技术商业挑战, 还需要创建新企业模式、法律结构、设计范式和伙伴关系网络

Lux研究最近为三维打印部件搭建市场模型可讨论分析的主要结果吗?

整体而言,我们预测3D打印部分市场到2025年将增长84亿美元,汽车、航空航天和医疗占总销售量的84%原型设计 — — 目前超过市场95% — — 准备在2025年继续增长到40亿美元,但随后将仅占印刷零件市场总量的48%,因为不成熟行业加速速度

亚博网站下载打印机、材料和零件总消费市场2025年将增长8.94亿美元,由首饰和建筑模型引导,持续需求定制一次性对象

关键驱动器是什么? 未来十年它如何演化?

单个设备几乎可以构造任何形状的允诺对世界最大趋势中某些趋势有重大影响。面向开放创新的推向举一例:除更容易分享部件设计制作过程外,开源搜索库设计文档扩散 — — 尽管肯定是一个深层次道德问题和向前推进IP问题 — — 有可能打开全新时代同行创新协作

三维打印通过减少物料浪费、编目和运输需求,还可以使制造更具可持续性亚博网站下载增加材料使用进一步使制造商更容易采用新高性能高成本结构素材

图1建设未来:评估三维打印的机遇与挑战,2013年3月图片由Lux研究提供

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关于Anthony Vicari

Anthony Vicari是Lux研究公司波士顿分公司研究助理亚博网站下载高级材料打印软电子团队亚博网站下载高级素材团队中,他覆盖复合物、涂层和高级金属的技术和市场开发,以及新兴技术,包括元素、智能素材、添加剂制造和石墨

app亚博体育打印机机电队灵活机电队覆盖技术,如显示器、智能打包机、功能墨水、薄膜电池、有机光电机、沉降机和传感器

Anthony最近参加了2013年澳大利亚Geelong碳纤维未来方向大会和2013年澳大利亚复合物和CRC-ACS墨尔本大会,他在会上谈到碳纤维生产和复合造型创新将如何影响碳纤维强化塑料市场的增长

2013年初,他参加了亚利桑那州菲尼克斯三维打印机挑战专题讨论会,他在那里讲解3维打印技术面貌变化和新兴市场机遇在Flextech2013年大会上,他讲解智能打包技术并还讲道,题目是“为利润而努力:从印刷机机电投资中获取钱财”,他为最近的Webinar

Anthony加入Lux研究前曾是InnovX系统研发科学家,开发手持X射线分光计增强元素分析能力持有M.S.亚博网站下载卡内基梅隆大学和B.A.哈佛大学物理化学