【中國禮品網訊】3D打印技術,因其新穎的增材制造的理念在上世紀80年代一經推出,即受到熱捧,近5至8年,隨著其核心部件如激光、高精度電機、加熱噴頭等相關技術的發展,加之諸如打印汽車、槍支、食品、器官等事件的報道,3D打印被提升到相當高的位置,其產值和應用范圍被嚴重高估。
3D打印還未形成廣泛的工業應用,不存在實際的完整產業鏈條,不能大面積應用的最主要原因是各類適用材料不能滿足設計要求,在常用3D打印材料種類基本穩定的前提下,企業若期望提升產品質量、提升產品競爭力和擴大市場份額,就需要對一系列打印設備組件進行技術升級,打印設備總體設計優化,對成型工藝進行創新,以及對加熱/制冷噴頭、三維運動機構、步進/伺服電機、激光束/電子束發生器、送料裝置等設備進行技術升級,都可以提高3D打印產品的力學性能、表面質量,減少預處理/后處理工序,節約成本、提高生產效能,從而提高3D打印設備的市場競爭力。
3D打印材料是用于逐層堆積制作零部件的基礎原材料,也是此項應用的技術核心,科研人員針對不同類型和性質的原材料開發出各類3D打印技術,目前市場上主流的3D打印工藝有選擇性激光燒結(SLS)、光固化成型(SLA)、絲材熔融擠出成型(FDM)、液體噴印成型(3DP)、分層實體制造(LOM),以及相應的細分衍生技術等,其應用材料則包含金屬粉末、高分子聚合物、光敏樹脂、聚乳酸、無機材料粉末、生物高分子材料等,涵蓋范圍十分廣泛。
由于3D打印技術采用在水平面內逐行成型、在三維結構內逐層堆積的技術原理,致使打印材料性能直接決定成品的強度、剛度等力學性能,粗糙度等表面質量,以及防潮性、熱穩定性、生物相容性等其他特殊性能,而材料性能又能進一步影響熱處理、表面理化處理、精加工、拋光鍍膜等后續工藝,直接影響生產成本和成型效率。
3D打印材料的需求持續影響著3D打印技術的發展趨勢,以選擇性激光燒結技術為例,該技術針對不同種材料提升激光束質量、設定相應聚焦點尺寸和激光強度、熔融擠出成型(FDM)技術研究噴頭加熱溫度對ABS塑料熔絲尺寸和成型性能的影響、設備中三維運動機構提高精度的改進、步進/伺服電機的響應速度和精度的提升,均是在打印材料的需求影響下進行的技術提升和創新。
3D打印產業包含打印設備、打印材料和打印服務三大類。據賽迪顧問統計,2013年全球3D打印產業中,打印設備產值和打印材料產值比重相當,分別為38.6%和37.2%,均超過總產值40.1億美元的1/3,打印服務產值占比略小,為24.2%。
可以看出,打印材料業務可較大程度影響3D打印企業的生存發展,全球3D打印龍頭3DSystem公司由于打印耗材需求量大增,導致其在2012年底收購了多家材料生產企業,材料業務的增長最終使其在2013年全年實現45%的營收增速,在全球3D打印泡沫開始破裂時逆市增長。
目前可應用于3D打印的材料種類較少,大量材料的應用潛能也未開發出來,如在未來能解決3D打印材料在應用領域面臨的三大突出問題,打印材料可能會成為整個3D打印產業產值最高的環節。