未來的制造業(yè),從上游到下游再到消費者,一定會通過互聯(lián)網(wǎng)在線連接,同時,產(chǎn)品從每家每戶的客廳里直接被制造出來也完全可以實現(xiàn)。這是我們對未來制造業(yè)場景的描述,而3D打印正是實現(xiàn)這一場景的關鍵技術。
本書用通俗的語言講述了3D打印技術的發(fā)展、技術原理,以及該技術在航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、文物保護、教育、建筑、醫(yī)療、時尚、食品、創(chuàng)意家居等領域的應用,勾勒出了一個由3D打印技術帶來的美妙未來。同時,在本書中筆者提出,基于大數(shù)據(jù)計算的3D打印技術,將誕生出一種革命性的“分布式制造”產(chǎn)業(yè)模式,進一步推動全球制造業(yè)升級。
本書將成為高校師生、3D打印創(chuàng)客、設計人員和工程師進入3D打印行業(yè)的重要資料,不僅可使讀者更快速地了解3D打印這一新興技術,還可使讀者掌握該技術的核心知識與技能。
從1986年美國科學家Charles Hull開發(fā)出第一臺商業(yè)3D印刷機開始,短短30年間,3D打印這一新技術已逐步走進我們普通人的生活。買一臺3D打印機,每個家庭就可以打印出一些自己設計的小物件,這在十年前恐怕還是個科幻場景。就像十年前我們無法想象智能手機的模樣一樣,現(xiàn)在我們也無法想象十年后3D打印的模樣。雖然我們還不能隨心所欲地打印我們需要的所有東西,但科技就是這樣,它總是給我們的生活帶來意想不到的美好。
英國著名經(jīng)濟學雜志《The Economist》上的一篇關于第三次工業(yè)革命的封面文章全面掀起了新一輪的3D打印浪潮。文章稱3D打印技術將
是壓倒工業(yè)社會這頭駱駝的最后一根稻草,是下一次制造業(yè)革命的轉(zhuǎn)
折點。
3D打印技術位列對人類生活有顛覆性影響的12項技術之一,被美國自然科學基金會稱為20世紀最重要的制造技術創(chuàng)新。據(jù)法國《回聲報》
6月6日報道,全球3D打印行業(yè)預計從2016年的70億美元規(guī)模增長至2018年的128億美元,并且到2020年在全球達到5500億美元的經(jīng)濟效益。近年來,中國3D打印市場規(guī)模均保持較高增長速度,遠遠高于全球平均水平;預計2018年中國3D打印市場規(guī)模將超過200億人民幣;作為全球重要的制造基地,中國3D打印市場的潛在需求旺盛,未來中國將迎來3D打印發(fā)展的新浪潮。
3D打印技術引發(fā)的工業(yè)革命,將不僅僅是面向制造業(yè)的工業(yè)革命,而是一場涉及產(chǎn)品設計、材料、制造、流通和消費的革命。
對于所有相信眼見為實的人來說,3D打印技術都有點未來主義的味道?萍季褪沁@樣美妙:無論你腦海中構(gòu)想出多么不可思議的物品,你都可以把它制作出來!唯一阻礙我們創(chuàng)作的只是我們的想象力了。
3D打印已經(jīng)在引領一個時代!
筆者提出,基于大數(shù)據(jù)計算的3D打印技術,將誕生出一種革命性的“分布式制造”產(chǎn)業(yè)模式,進一步推動全球制造業(yè)升級。從本質(zhì)上來講,基于3D打印的分布式制造的想法,目的就在于更多地利用數(shù)字信息取代原材料的供應鏈條。
未來的制造業(yè)一定是在線的,也可能是在你自家的客廳里即可進
行的。
技術以超乎人們想象的速度在發(fā)展,大數(shù)據(jù)技術現(xiàn)在已經(jīng)被應用在很多領域,不單單是3D打印行業(yè)。通過這種跨界技術聯(lián)合的方式,能夠更全面地為用戶提供優(yōu)質(zhì)的融合解決方案,這才是現(xiàn)在廣大使用者所希望看到的。
分布式制造技術正在朝著改變?nèi)祟愔圃旌徒桓懂a(chǎn)品的方式而努力,因為它將有助于資源的高效使用。如果未來分布式制造技術能夠推而廣之,它將會打破傳統(tǒng)的勞動力市場以及傳統(tǒng)制造業(yè)的經(jīng)濟體系。
本書用通俗的語言講述了3D打印技術的發(fā)展、技術原理、全球發(fā)展現(xiàn)狀、中國3D打印的發(fā)展,以及該技術在航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、文物保護、教育、建筑、醫(yī)療、時尚、食品、創(chuàng)意家居等領域的應用,勾勒出了一個由3D打印技術帶來的美妙未來。3D打印將使人類生活方式發(fā)生全新的改變,讓社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)的變革。
在未來制造業(yè),我們將需要更多具備3D打印思維的人來共同推動行業(yè)的發(fā)展。因此,有一本能夠讓更多的人通過閱讀而迅速了解3D打印這門技術的書籍就顯得格外重要。本書就是一本向非專業(yè)人群介紹3D打印的著作,向讀者提供全面而通俗的3D技術解讀。在書中我們第一次提出了分布式制造與3D打印技術相結(jié)合的理論,讓讀者更深層次地理解3D打印技術如何改變我們傳統(tǒng)的制造方式,以及如何影響未來人類的生活
方式。
這本《3D打印——創(chuàng)想改變生活》將成為高校師生、3D打印創(chuàng)客、設計人員和工程師進入3D打印行業(yè)的重要閱讀資料,讓人們對3D打印這一新興技術有更加快速、深入的了解,同時掌握該技術必需的核心知識和技能。
最后,我們衷心地感謝西安培華學院對于本書出版給予的經(jīng)費支持,感謝西弗吉尼亞大學吳年強教授給予的建設性意見,他還為本書撰寫了推薦語。同時,作者也感謝各位家人、親友和同事在背后付出的辛勤勞動。
由于書稿涉及3D打印技術最新行業(yè)動態(tài)和前沿技術難題,限于編者的學識和水平,書中不妥之處難免,真誠希望廣大讀者以各自的視角向我們提出問題和建議,以便于再版修訂和不斷完善,共同推動我國3D打印教育事業(yè)的發(fā)展!
第1章 什么是3D打印 1
1.1 神奇的3D打印 1
1.2 3D打印簡史 9
1.3 3D打印的優(yōu)勢 20
第2章 3D打印技術與發(fā)展狀況 24
2.1 3D打印的工作原理 24
2.1.1 SLA技術 24
2.1.2 SLS技術 32
2.1.3 FDM技術 37
2.1.4 LOM技術 44
2.2 3D打印耗材 49
2.3 調(diào)查——3D打印現(xiàn)狀2016 57
2.4 3D打印的技術發(fā)展趨勢 59
第3章 3D打印的產(chǎn)業(yè)發(fā)展 64
3.1 產(chǎn)業(yè)鏈概述 64
3.1.1 產(chǎn)業(yè)鏈上游——3D打印耗材 67
3.1.2 產(chǎn)業(yè)鏈中游——3D打印設備 70
3.1.3 產(chǎn)業(yè)鏈下游——3D打印終端應用 72
3.2 全球競爭格局 74
3.3 市場發(fā)展瓶頸 78
第4章 3D打印在我國 81
4.1 我國制造業(yè)的困局 81
4.2 我國3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析 83
4.2.1 我國3D打印市場供應端 85
4.2.2 我國3D打印市場需求端 86
4.3 3D打印產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景 89
4.4 3D打印業(yè)的阿喀琉斯之踵——知識產(chǎn)權 92
4.4.1 3D打印創(chuàng)新型企業(yè)深受侵權之傷 94
4.4.2 設計師權益保護 96
4.4.3 3D打印中的商標問題 97
4.4.4 求索——保護3D打印知識產(chǎn)權之路 99
第5章 3D打印的未來 102
5.1 復制一個博物館 103
5.2 未來醫(yī)療——個性化定制的藍海 105
5.3 未來建筑——萬物筑造皆有可能 114
5.4 3D打印教育——抓住想象力 121
5.5 創(chuàng)客DIY——新工業(yè)革命的啟蒙 125
5.6 未來趨勢——一切將超乎想象 126
結(jié)語 137