3D打印技术-如何克服它的挑战

Lux Research研究助理Anthony Vicari与AZoM谈论3D打印技术及其所涉及的挑战。

你能给我简单介绍一下3D打印吗?

3D打印是通过沉积和图案连续的材料层的物体的添加剂制造。该领域始于20世纪80年代，当时发明了立体光刻技术。立体光刻技术的工作原理是使用紫外线激光在液体光聚树脂层上形成图案。

这种方法很快引发了其他3D打印技术的发明和商业化，这些技术在材料原料和图形方法上都有所不同。所有这些技术都能在数小时内直接从数字模型中生产出几乎任何形状的实物。

3D打印的主要应用是什么？

如今，快速的原型制作 - 用于测试新颖设计的单一，独特的零件 - 仍然是该技术的主要工业应用。使用生产加工模具或其他原型的其他工具的传统方法可能需要数万美元和数周到几个月的时间，但是3D打印使得能够产生相同的部件，通常过夜，仅用于材料的成本。欧洲杯足球竞彩这种加速的生产周期意味着工程师可以测试更多的想法，并追求更多的设计迭代，最终开发出色的部分。

随着3D打印机成本的下降，可用的分辨率、材料选择和性能的改善，它们将逐渐从研发团队转移到小批量制造(数万到数千台)，特别是在航空欧洲杯足球竞彩航天和医疗应用领域。例如，喷气发动机含有高性能的钛、镍合金和钴铬部件，这些部件的加工尤其困难和昂贵。目前，所需要的复杂形状只能通过铸造、加工，然后组装多个零件来实现。

相比之下，3D印刷技术可以在单一步骤中产生最终部件结构，节省装配和材料成本。欧洲杯足球竞彩3D打印的主要医疗应用是外科手术工具，植入物如臀部和膝关节置换，以及假肢。

使用3D激光扫描，可以自动创建一个物体的3D模型，比如病人受伤的肢体或功能不佳的器官。然后，3D打印机就可以制造出与病人身体理想形状匹配的植入物。

为什么消费者对3D打印的应用与这项技术的工业应用相比有有限的优势?

面向消费者的3D打印机自2006年开始出现(当时Stratasys公司关于融合沉积模型的最初专利开始到期)，引发了围绕该技术的兴奋和炒作。

除了从其创建的Makerbot和PrintrBot等初创公司外，行业领导者3D系统逐渐将其目标市场转向消费者，远离工业打印机。流行的兴趣引发了大公司研发实验室的认识。

此外，按需3D打印使任何人能够创建他或她自己的设计的对象 - 无论是艺术品，销售，还是作为制造商品的定制修改或更换零件。更重要的是，现在有数万人的合肥师滋补了3D打印技术，为打印机本身开发了独特的修改。

然而，今天的消费者级3D打印机仍然需要花费数千美元来组装，基本上是用来制造简单的塑料部件。此外，使用3D打印机来设计独特的对象需要熟悉CAD软件，中等水平的机械技能，和高水平的过程修补耐心。

在接线仪变得更加可靠的情况下，家庭制造不会普遍存在，并且使用它们的工具变得更加直观。与此同时，Service Suitee等服务局为用户提供了更容易的入学点，类似于邻域印刷商店如Kinko之前的首页2D图形打印机。

相比之下，工业级3D打印机提供了更复杂的功能。这些技术包括打印高性能金属和高端聚合物、直径可达几米的部件，甚至小到30纳米。更重要的是，因为工业打印机的利用率很高，可以在劳动力和时间上提供二次成本节约，它们更高的价格标签——从1万美元到超过100万美元——不太可能成为高价值行业的主要瓶颈。

虽然随着时间的推移，消费者级打印机可能会改进以缩小性能差距，至少在打印聚合物方面，但工业打印机的市场在2025年之前仍将保持较大的绝对值。

3D打印为其最终用户提供什么？

技术开发商和工业用户越来越多地转向新颖的高性能材料，以满足其目标，而且争取成本。欧洲杯足球竞彩仅通过加入需要的材料，3D打印提供比加工等“减数”工艺更高的材料利用，并且能够生产可提供相同的结构益处，具有较少的材料。欧洲杯足球竞彩

除了个性的目标应用外，3D打印有可能在其头部转动制造供应链，从而发展行业的思考和实施商品的设计，生产，运输和交付。

此外，随着更多开发人员遵循物体和Makerbot的路径，创建可以同时处理多种材料的打印机，随着材料开发人员扩大可用结构材料的范围并用电子对应物补充它们，OEM最终能够生产多功能物体欧洲杯足球竞彩在一次操作中。

这些产品可能包括射频识别(RFID)、数字处理和存储、灯光或传感器，所有这些产品都不需要半导体制造设备或后组装。2020欧洲杯下注官网

潜在的应用范围包括自检测和自诊断交通和建筑中的结构件到智能修复。

这种技术的主要发展需求在哪里?

当今最先进的3D打印机成本高达七位数，要让增材制造真正无处不在，成本太高了。此外，3D打印过程是缓慢的——每一垂直英寸的零件可能需要数小时的生产时间，这对于原型制作可能足够了，但对于大规模生产是不切实际的。此外，印刷材料的性能——尤其是聚合物——无法与传统工艺制造的相同材料相匹配欧洲杯足球竞彩。欧洲杯足球竞彩材料的选择也仅限于传统生产方法的一小部分。

欧洲杯足球竞彩3D打印材料的成本也是树脂或粉末材料的10到100倍。在某种程度上，这是由于印刷工艺对纯度、成分和尺寸均匀性的要求。然而，大部分高成本来自于大多数3D打印机制造商要求用户购买自己品牌的原料原料，以较高的利润率销售——类似于喷墨打印机制造商使用的墨盒收入模式。

虽然这一策略迄今为止捕获快速原型制造市场中的最大收入，但随着3D打印扩大和用户多样化的需求，当前领导人将维持在底板控制的情况下，它将无法维护。

您能讨论3D打印如何有可能塑造制造生态系统以及如何影响与该技术的相关市场的影响？

虽然3D打印不太可能取代传统的大批量生产流程，但它可以重塑供应链和制造流程的经济性，同时扩大制造材料和结构的范围。欧洲杯足球竞彩

由于该技术可用于按需现场生产零部件，它有可能简化供应链，减少昂贵和能源浪费的低效率，如运输燃料消耗、闲置设备和膨胀的库存。2020欧洲杯下注官网此外，配备了3D打印机和计算机辅助设计(CAD)软件，工程师可以在数小时内以边际成本生产出任何形状的原型部件，仅需要所需的输入材料，欧洲杯足球竞彩这使得创新周期更快，并允许研究人员测试设计迭代比以前更快、更便宜。

这种改进超出了个别实体的墙壁，因为3D打印能够瞬时共享和交付跨公司和大陆的代码，材料食谱，过程变量和制造的部分。为了意识到潜在，开发人员不仅需要解决技术和商业挑战，而且还需要创造新的商业模式，法律结构，设计范式和伙伴关系网络。

Lux Research最近为3D打印零件建造了一个市场模型。您能从此分析中讨论主要调查结果吗？

总的来说，我们预测总3D印刷部门市场将增长到2025年的84亿美元，汽车，航空航天和医疗占总销售额的84％。原型 - 目前超过95％的市场 - 预计将继续增长到2025年的40亿美元，但它将仅占印刷零件市场总量的48％，因为成熟的行业拿起速度不太成熟。

由珠宝和建筑模型的2025年，打印机，材料和部件的总消费市场将增长到8.94亿美元，在那欧洲杯足球竞彩里有持续对自定义，一次性物体的需求。

这种技术的关键驱动力将是什么?在未来的十年里它将如何发展?

一种能够制造出几乎任何形状的设备的前景，对世界上一些最大的大趋势有着重大的影响。推动开放创新就是一个例子:除了共享部件设计和生产过程变得更加容易之外，设计文件的开源搜索库的激增——尽管肯定会成为一个棘手的道德和IP问题——有可能开启一个全新的点对点创新协作时代。

通过减少材料废物，库存和运输货物的需要，3D印刷还可以实现更可持续的制造。提高材料利用进一步允欧洲杯足球竞彩许制造商更容易采用新兴高性能，高成本的结构材料。

图1。“建立未来：评估3D印刷的机会和挑战，2013年3月。图片由Lux Research提供。

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关于安东尼Vicari

Anthony Vicari是一家基于Lux Research的波士顿办事处的研究员工。他是先进材料和印刷，灵活，有机电子团队的成员。欧洲杯足球竞彩在先进的材料团队中，他涵盖了复合欧洲杯足球竞彩材料，涂料和先进金属的技术和市场发展，以及新兴技术，包括超材料，智能材料，添加剂制造和石墨烯。

在印刷、柔性和有机电子团队中，他涵盖了显示、智能封装、功能墨水、薄膜电池、有机光伏、沉积设备和传感器等技术。2020欧洲杯下注官网

最近，Anthony参加了在澳大利亚吉隆举行的2013年碳纤维未来方向会议，以及在墨尔本举行的2013年澳大利亚复合材料和cc - acs会议，在会上他谈到了碳纤维生产和复合材料成型的创新将如何影响碳纤维增强塑料市场的增长。

2013年早些时候，他参加了亚利桑那州凤凰城的IMI 3D印刷机会和挑战研讨会，在那里他谈到了3D印刷中的不断发展的技术景观和新兴市场机遇。在Flextech 2013年会议上，他介绍了一个关于智能包装技术的小组，还提供了一个题为题为的谈话，“为利润打印：从印刷，灵活和有机电子产品中投资赚钱，他为最近的网络研讨会重新计量。

在加入Lux Research之前，Anthony是Innovel Systems的研发科学家，为手持X射线荧光光谱仪开发改进的元素分析能力。他持有一个美国。来自卡欧洲杯足球竞彩内基梅欧洲杯线上买球隆大学的材料科学与工程，以及B.A.（Magna Cum Shude）从哈佛大学的物理和化学。