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冷靜看待3D打印熱潮——訪德國3D打印專家和相關技術公司
發布日期:2013/3/13 15:38:56  來源:中國科技網  

    近來,有關3D打印新進展的報道如雨后春筍般涌現,在企業、科研機構和媒體的互動下,3D打印的未來似乎一片光明,甚至頻頻提到或將帶來“第三次工業革命”的高度。3D打印真的會給制造業帶來革命性的變化嗎?帶著這樣的疑問,科技日報記者于近日采訪了德國的相關專家。

    3D打印仍是非常昂貴的技術

    首先接受記者采訪的是柏林工業大學3D實驗室主任哈特穆特·施萬特教授。近年來,柏林工業大學3D實驗室在3D技術的研究應用方面成績顯著。從應用先進的3D技術支持北極熊克努特死亡原因的調查,到用3D打印制造奧迪和寶馬合作研制的測試模型車DrivAer,施萬特熱情洋溢地向記者介紹了該實驗室與建筑、考古、醫學和交通工程等多個領域的合作研究情況,并展示了實驗室在3D打印、3D數字化、3D建模和3D可視化方面的研究成果。

    具體談到3D打印,施萬特說:“以前人們談論3D打印僅僅指所謂的快速原型制造,而近幾年這一技術已經向快速制造進一步發展。隨著3D打印機具有更高的精度,以及可在更廣的范圍內選擇合適的材料,它現在有了更多的應用可能,不僅是創建可視化模型,還可以制造帶有產品特性的對象,換句話說3D打印機被直接用于生產。大的汽車制造商如奔馳和寶馬已經有一定數量的3D打印機被用于生產直接安裝在汽車上的系列小塑料部件,這比起專門生產或從第三方購買零部件要便宜。快速制造還有一個優勢,它可以生產定制的部件。醫藥行業的應用是這方面最好的例子,比如用3D打印制造骨骼替代品,用于牙科修復等。各種可以替代的人體‘零部件’,如食道等也都可以這樣生產。在世界各地的幾個地方還有在組織工程中應用快速制造,用來進行替代人體組織的研究。總體而言,3D打印已經應用到許多領域,而且未來幾年這一趨勢還將擴大。”

    然而對于記者提出的3D打印技術是否會就此帶來“第三次工業革命”的問題,施萬特卻又給出了否定的答案。他說:“盡管3D打印技術對于科學和經濟已有一個重要的作用,并且贏得一個非常有活力的發展,設備和軟件被不斷研發更新,有了越來越多的應用領域。但我認為現在這個階段就說3D打印將帶來‘第三次工業革命’是夸張的,目前還沒有人可以做這樣的斷言。”

    施萬特解釋說:“目前為止,3D打印技術仍然是一個非常昂貴的技術。設備購置、材料成本以及技術維護都還非常昂貴。在3D打印機市場上雖然可以有多種不同的技術,但是每種技術只有一個制造商,他們仍然試圖維持較高的價格,因此一般的中小型企業在經濟上難以支撐這樣的應用。還有一個更大的問題,即3D打印是非常勞力密集型的應用,3D打印任務不可能點擊一個按鈕就自動產生。大部分的工作在于密集的數據準備。這需要大量的時間并要求大部分員工有長期的經驗和專門技能,這樣的人現在數量還非常少,這也不是一個中小企業所負擔得起的。”

    3D打印首先是補充生產工具

    德國是傳統的制造業強國,歷來重視制造技術的革新,對于未來技術更是不遺余力地資助研發。然而迄今為止德國沒有出臺任何專門針對3D打印技術的研究資助計劃,僅僅在“德國光子學研究”計劃中有一小部分內容與3D打印技術有關,即選擇性激光熔結技術。因此,記者采訪了“德國光子學研究”計劃的負責人,德國聯邦教研部高技術司光學處處長弗蘭克·席立-羅森博士。

    席立-羅森博士對于業界關于3D打印的討論并不陌生。對于目前媒體不斷追蹤報道3D打印的情況,他說:“商業媒體討論的主要是投資市場,因此在關注周期內影響強烈。而德國聯邦教研部(BMBF)和工業研究則是從一個連續的、長期發展的角度來考慮3D打印技術,這一過程從大約20年前的‘快速成型’概念就已開始。這其中的核心包括對由此產生的生產方式的理解,它適用于原型或只有有限功能的單件產品的快速生產,例如,作設計模型或鑄模使用。由于這些限制,3D打印技術的應用迄今仍被局限于利基市場(即高度專門化的需求市場),如醫療或模具。”

    席立-羅森認為,在過去的10年,與這些利基市場平行發展的有兩個新趨勢:一個是用于塑料模型制造的3D打印機變得便宜了很多,今天他們已經開始面向個人用戶,并產生了一個世界性的業余愛好活動“制造者”。另外一個則是研究機構的“選擇性激光熔結”技術,它在過去的10年中已經從一種實驗技術發展成為工業生產方法。通過這種方式,現在全功能部件生產成為了可能。

    德國聯邦教研部2011年5月推出了“德國光子學研究”計劃,其中從2013年初開始對“生成的制造工藝和光子過程鏈”進行資助,所謂的3D打印技術僅是整個光子價值鏈中的一小部分。席立-羅森博士說:“該研究的目的是進一步推動3D打印技術,使它更易于在日常工業生產中應用。至于這是否會在某個時候徹底改變工業生產,即人們所謂的‘第三次工業革命’,還有待觀察。”

    雖然比較委婉,席立-羅森其實還是表達了自己的看法。他說:“近日,《麻省理工技術評論》的編輯大衛·羅特曼在文章‘制造者和制造商之間的區別’中準確地指出,關于通過3D打印技術徹底改變工業生產方式這樣感情奔放的結論往往是由于對目前的工業現實缺乏認識所造成的。從德國聯邦教研部的角度來看,3D打印技術首先是一個很有意思的補充生產工具,它必須在未來幾年的工業實踐中證明自己。”

    冷靜看待3D打印熱潮

    目前3D打印技術的發展仍然主要集中在美國。德國也成立了第一批類似的公司,并且有了自己生產的3D打印機。位于紐倫堡附近的德國3D打印機制造商Fabbster就是其中之一。為了了解3D打印機進入個人消費市場的情況,記者采訪了該公司的克里斯汀·西夫克女士。

    西夫克女士介紹了她們公司專門針對個人用戶的新型3D打印機:采用熱融ABS塑料技術;產品最大尺寸225毫米,精度約0.1毫米;售價1600歐元。對于該產品的銷量情況,西夫克女士以新產品為由一語帶過。而據記者了解,該3D打印機所用的彩色ABS塑料價格高達80歐元每公斤。即便不考慮建模的技術難度,僅從價格看,這樣的3D打印機要進入家庭似乎還任重而道遠。

    對于目前3D打印機進入個人消費領域的前景,施萬特說:“低端3D打印機的發展很有趣,與專業的3D打印機相比,這些質量不高但很實惠的低端3D打印機被提供給個人消費者。盡管我個人對它可以給消費者帶來的好處表示懷疑,這應該是一個聰明的營銷問題,創建了一個還沒有被關注到的需求市場。”

    實際上,現階段大多數吸引眼球的3D打印新應用都還只是演示或單件產品,其成本與實用性往往被忽略。而無論是作為先進制造技術中的一部分,還是一個很有意思的補充生產工具,3D打印的發展都不可能脫離原有的技術基礎和應用市場的考驗。對于3D打印的未來,或許哥本哈根未來研究學院(CIFS)的名譽主任約翰·彼得·帕魯坦的一句話值得深思:我們的社會通常會高估新技術的可能性,同時卻又低估它們的長期發展潛力。


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