由于市场需求的变化,快速成型技术发展趋势表现在3个方面。
首先是快速成型制造技术本身的发展趋势。3d打印技术是国外近年来的发展热点,有着广泛的应用前景和巨大的商业价值。而金属直接成型技术使得金属结构零件可以直接制造,不久就可以在工业领域获得应用。
快速成型技术进1步的发展方向是陶瓷零件和复合材料的快速成型。
以3d打印为代表的低成本快速成型技术会使制造产品越来越容易,也许有1天制造1个物品就像我们现在使用打印机1样方便,自己在家里就可以设计制造戒指、耳环,甚至假牙等,这将大大改变我们的生活方式,使得想象力得以实现,激发人们的创造力。
在快速成型技术发展的同时,也会使仿制越来越容易,难免会产生知识产权纠纷。但是,如果制造技术非常容易,简单的仿制就没有更多市场,人们会更加乐于进行改进,以求得自己的个性化,这样就会使产品更加丰富多彩,每个人都会成为创造的主体。随着科学技术的发展,快速成型设备的成本越来越低,20年内这1理想是有可能实现的。
我们再来看快速成型应用领域的拓展趋势。快速成型可以为汽车新品开发提供快捷的支撑技术,为人工定制化假体制造、3d组织支架制造提供有效的技术手段。快速成型还在向着创意设计、建筑模型制造、地理模型制造、航空航天器件制造等领域发展,为各行各业提供简单快捷的工具。
在学术思想的发展趋势方面,快速成型正从过去的外形制造向材料组织结构与外形结构设计制造1体化方向发展。研发人员正力图实现从微观组织到宏观结构的可控制造。例如利用细胞打印技术制造器官,3d打印机可以根据设计数据,在各位置用所需材料堆积出血管、肌肉组织等微结构<微观结构制造>,这些微结构堆积起来形成了大尺寸的器官<宏观结构制造>。这1发展方向将给制造技术带来革命性变革。
应该说,与产品创新结合是快速成型技术发展的根本方向,也是实现创新型国家的利器。人们通过新制造技术和设备的进步,逐步从理想王国向自由王国挺进。
快速成型技术虽然有美好的发展前景,却也面临巨大挑战。目前的难题是材料的物理与化学性能制约了工艺的实现。在成型材料上,目前主要是有机高分子材料,比如光固化树脂、尼龙、蜡等。金属材料直接成型是近十多年的研究热点,正在逐渐转向工业应用,但难点在于如何提高精度。
值得关注的是,在快速成型技术新设备研发和应用方面,我国落后于欧美国家,尤其在3d彩色打印技术方面,我国缺少研究与开发。在应用上,我国许多行业缺少后续技术研发,在快速制造的原型向模具和功能零件转化方面,没有形成系统技术体系,企业没有很好将此技术应用在产品开发方面。另外,快速成型尤其适合航天产品中零部件单件小批量的制造,其成本低、效率高。目前,快速成型技术在国外的航空领域有超过8个百分点的应用量,发达国家在航空航天器的研制中不断尝试应用快速成型技术,而我国的应用量则非常低。