3d打印机的商业前景(3D打印机的市场)

海潮机械 2023-01-16 18:21 编辑:admin 299阅读

1. 3D打印机的市场

1. 航空航天

作为工业界皇冠上的璀璨明珠,航空航天制造领域集成了一个国家所有的高精尖技术,是国家战略计划得以实施,政治形势得以展现的后援保障领域。

3D打印技术的突出优点就是可以快速成型,无需任何加工或者模具,这极大的提高了生产效率,缩短了产品研发制造的周期。

3D打印技术,可以在保证性能的前提下,将复杂结构经变换重新设计成简单结构,从而起到减轻重量的效果。而且通过优化零件结构,能使零件的应力呈现出最合理化的分布,减少疲劳裂纹产生的危险,从而增加使用寿命。

2. 汽车行业

3D打印最早应用于汽车行业是因为这种技术免除了传统的开模过程,无模化的制造过程使得3D打印技术在小批量生产方面更具有灵活性。

汽车轻量化是实现汽车节能减排的重要途径,已成为汽车发展的潮流。在轻量化3D打印汽车零部件设计与制造领域中的一个著名应用案例是由EDAG工程公司打造的Soulmate概念车,车辆的轻量化车身由一系列的金属3D打印节点连接而成。

通过仿真技术,在进行3D打印之前就对这些结果进行预测和优化,轻量化3D打印降低了零件打印失败的风险,缩短了制造时间、降低了制造成本。

3. 建筑行业

建筑模型

通常制作一个逼真的建筑模型是一个非常艰巨的任务,在过去,模型制造商需要花费几个礼拜,甚至几个月的时间来制作、雕刻和上色来得到一个逼真的模型,今天采用3D 打印方式只需几天,从建模到3D打印,再对初始模型进行打磨抛光、上色等处理,最终呈现一个完成的模型。通过3D打印获得的建筑模型,能够更好的凸显建筑细节,且更为形象、直观、准确地表达设计思想和产品功能。

建筑沙盘

能直观的展示建筑风貌,可用作效果展示,虚拟漫游等。

4. 家装行业

3D打印作为颠覆传统工艺的魔杖,在结构上的塑造能力,更加随意和自由,可以让家居设计师充分发挥创意和设计能力。3D打印家装设计产品摒弃传统家装造型老旧单一等缺点,具有效率高、修改成本低、想象空间大等优点。

一个科技感的吊灯,一个艺术气十足的几何花瓶、一副浮雕的挂画……3D打印技术,释放人们对空间和结构的想象力,引燃人们体内的欲望之火。

5. 影视动漫

3D打印技术开始被运用在影视特效制作流程中可以追溯到十几年前,当时好莱坞特效项目的制作周期非常有限, 而3D美术设计师结合3D打印技术帮助整个行业的设计流程变得更有效率。

定格动画制作

3D打印技术可以使定格人物模型的制作材料不再局限于粘土、布料等,制作方法上摆脱传统手工制作的束缚,极大提升工作效率。

人物场景设计

运用3D打印技术,可以把基本的角色设计模型打印出来。更加简洁值观明了地进行前期人物的设计与创作,从而提高动画设计与制作效率。

衍生品开发

动漫游戏爱好者可以根据自己的喜好打印衍生产品。

6. 电子消费品行业

电子消费品行业常会用到一些软的、易变形的、曲面复杂等不易检测的零部件。通过三维扫描可以在成型阶段对形状进行评估,生成直观的全尺寸检测色谱图,及时发现设计缺陷或制造问题,还可以确定产品的孔位尺寸,保障产品的装配精度。

定制的电子外壳、USB记忆笔盒、键盘等,具有具有复杂的形状和各种颜色,图形和尺寸。用户可根据自身喜好在颜色、图像和图形之间进行选择,获取独属于自己的产品。

7. 教育行业

3D打印将制造业中的应用越来越广泛,3D打印将变成强制性教育的一部分,学校不能错过它,否则,他们将无法正确地为社会准备他们的学生。

学生通过3D建模软件课程,生成教育模型,以及通过原型设计全功能项目来探索增材制造。他们可以在几天内测试他们的想法,并花更少的时间来完善概念并将其作为最终产品实现,更重要的是,还可以通过3D打印技术激发孩子的创造力和对美的感知。

8. 医疗领域

医疗器械行业是3D打印的重要市场,3D打印能够实现个性化、精准化的医疗服务。通过3D扫描仪扫描出精准数据,打印出与病人需求高度契合的产品。例如:医疗模型、仿生耳、义肢、假牙等。

2015年9月,中国首个3D打印人体植入物-髋臼部件获得国家食品药品监督管理总局(CFDA)注册批准,标志着3D打印技术在中国正式进入临床应用。

2019年3月,江苏淮安一名男子患口腔癌,就诊后发现颌骨的肿瘤已侵犯了整个下颌骨,必须切除。为保证外形和功能都正常,医生根据3D打印的下颌骨模型,对腿部腓骨进行截骨、塑形,完成下颌骨重建。

3D打印只有贴近应用才能彰显它的独特魅力,无论是高大上的航空航天,还是个性十足的家装灯饰,抑或是需要高度契合的医疗产品,3D打印在各个领域的应用比以往都更加深入,各大行业似乎也更有信心。

2. 3D打印机的市场契机

3d打印技术对我国建设现代化经济体系有中药意义和作用。

可以轻松实现个性化、复杂和传统制造业难以解决的制造难题一直是3d打印技术的优势和核心,也是传统制造技术的一直重要升级。但是其缺点也十分明显:打印成品周期较长,需要进一步完善。3d打印的应用市场刚刚起步,与3d打印机配套的材料有限。较多的用户处于观望状态,且国内外尚未有成熟的商业模式。

3D打印机在个性化定制方面有着无可比拟的优势。但目前3D打印技术主要集中在设计、验证、制造一些精密复杂的零件、提供一些个性化定制服务、模具模型等方面。要在生产生活中得到更广泛的应用,还需要一段时间的沉淀和积累。比如3D打印技术可以广泛应用于我们生产生活的很多方面,不仅仅是在设计和个性化定制服务领域,在工业设计、文化创意、文物修复、教育培训、模具制造、原型制造、器官移植等很多领域。

3D打印技术的成熟和完善对我国经济和社会事业的发展具有积极的意义和作用:

1、3D打印技术进入家庭、进入校园将是一个长期趋势,有助于鼓励孩子创新,提高动手能力。

2、3D打印技术在工业领域的应用,重点解决了我们传统制造技术无法解决的高难度、复杂、个性化设计制造问题,有助于我们开发出更精良的产品,提高行业的整体竞争力。3D打印技术本身的定位不是取代传统制造技术,而是对传统制造技术的改造和升级。

3、在生物医学领域,通过3D打印技术的应用,可以实现人体器官移植,解决人体细胞排斥等技术难题。

4、3D打印技术可以推动我国新材料、智能材料和智能设备行业的进一步发展,实现智能制造技术的新突破。

同时,3D打印技术产业的崛起也将带动设计、创意、软件开发、教育培训、设备制造、材料、模具等相关产业的发展。

3. 3D打印机的市场需求

3d打印技术自从问世以来就饱受关注,尤其是近几年随着科技的发展,3d打印技术被广泛地应用于多个行业,3d打印技术的市场发展也得到了进一步提升。

比如3d打印技术的开创者之一Stratasys,在航空航天、汽车、医疗、消费品和教育等行业都有涉及,其中海尔模具公司借助Stratasys 3D 打印技术节省了 69% 的家电产品制作时间,3d打印技术应用后产生的实际效益也是有目共睹的。

4. 3D打印机的市场定位

我一般喜欢按照材料来分:

1,基于树脂的:SLA,DLP ,Jetting

2,粉末的:SLS ,SLM,Binder jetting ,EBM

3,线材的:FDM (个人用比较多)

4.层状的:LOM(已经淘汰了),一般手办用

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下面是部分技术详细介绍:

3D打印技术最早出现在20世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。

经过近三十年的不断发展,3D打印技术日臻完善,3D打印的产品和服务销售额也不断上升。今天就给大家介绍一下,目前市场上主流的3D打印技术都有哪些。

1、FDM熔融沉积成型3D打印技术

熔融沉积成型(FDM)是一种增材制造技术,是软件数学分层的定位模型构建,通过加热层挤出热塑性纤维。适用于几乎任何形状和尺寸的复杂几何建筑耐用部件,FDM是唯一的3D打印过程中使用的材料如ABS、聚碳酸酯和pc-iso,ULTEM 9085。这意味着FDM可以创建卓越的热稳定性和耐化学性,并有良好的强度重量比。如果需要,可以生成支撑结构。该机技术可以将多种材料来实现不同的目标:例如,可以使用一种材料来建立模型,使用另一种可溶性的支撑结构,也可以使用相同的模型在相同类型的热塑性多颜色。

通常我们看到的小型桌面级3D打印机,也是FDM的技术原理,只不过是另一个叫法,融长丝制造fused filament fabrication (FFF)。FDM提供范围广泛的耐用热塑性塑料具有独特的特性使其成为理想的许多行业。

2、SLA光固化快速成型3D打印技术

SLA光固化快速成型是一种增材制造过程中,通过紫外线(UV)激光在一大桶光致聚合物树脂。借助计算机辅助制造、计算机辅助设计软件(CAD/CAM),紫外激光用于绘制一个预编程的设计或形状上的光致还原表面。因为光聚合物感光在紫外线的照射下,树脂固化后形成一层所需的3D对象。这个过程是每一层的设计重复直到3D对象是完整的。

SLA可以说是现在最流行的打印方式,SLA工艺打印光敏树脂应用很广。光敏树脂性价比更高。SLA光敏树脂可以用来打印手板验证功能和外观,也可以打印动漫手办,上色之后直接可以拿来收藏。

3、DLP数码影像投射3D打印技术

DLP是一种用“光”作为动力的3D打印技术,光照射到液态的光敏树脂(对光很敏感的一种液态材料)上,光敏树脂就会固化,从而成型。DLP使用高分辨率的数字光处理器投影仪,把有轮廓的光,投影到光敏树脂表面,使表面特定区域内的一层树脂固化,当一层加工结束后,就会生成物体的一个截面;然后平台移动一层,固化层上掩盖另一层液态树脂,在进行第二层投影,第二固化层牢固地粘结在前一固化层上,这样一层层叠加而成三维工件原型。

DLP与SLA光固化成型技术相似,都是利用感光聚合材料(主要是光敏树脂)在紫外光照射下会快速凝固的特性。不同的是,DLP技术使用高分辨率的数字光处理器投影仪来投射紫外光,每次投射可成型一个截面。因此,从理论上,速度也比同类的SLA快很多。

4、SLS选择性激光烧结3D打印技术

SLS选择性激光烧结SLS快速成型技术,创造坚韧和几何形状复杂的部件。采用高功率CO2激光熔化或烧结粉末热塑性塑料增材制造层技术,SLS涉及高功率的使用激光例如,一个二氧化碳激光器)融合的小颗粒塑料或金属粉成一团,有一个理想的三维形状。激光选择性地将粉末材料通过扫描截面的三维数字描述的部分产生的(例如从计算机辅助设计文件或扫描数据)在粉床表面。在每个横截面扫描,粉末床是由一层厚度降低,一层新材料的应用上,并重复该过程,直到部分完成。

SLS的一个关键优势是,作为一个部分,它是包裹在粉。这消除了需要支持结构和允许复杂的几何形状。SLS生产零件强度好,水和气密性,耐热,还可以添加特殊的材料如铝填充和玻纤填充尼龙PA12系列。

5、DMLS直接金属激光烧结3D打印技术

直接金属激光烧结(DMLS)是一种增材制造技术,采用高达200瓦的Yb精密、高功率激光微焊接20或30微米的薄层金属粉末和合金粉末层,一层完成后,烧结部分下降到粉床平台。在构建室面积、有料平台、搭建平台和用于移动的新粉在打造平台,这样一层又一层,直接从三维CAD数据全自动创建的全功能的金属部件。

金属3D打印的技术还有:EBM电子束3D打印技术。

6、PolyJet 紫外(UV)光固化喷射的液体感光树脂3D打印技术

PolyJet 3D打印技术,是一种紫外(UV)光固化喷射的液体感光树脂薄为16微米(0.0006μm)的薄层来逐层增加建立模型。并以极复杂的几何形状,逼真的细节,和光滑的表面。你甚至可以将多个材料、多个颜色和不同硬度,一次性打印创造在同一个成型零件和模型。PolyJet快速成型工艺采用高分辨率喷墨技术生产的零件的快速济–是演示模型,一个极好的选择。

7、MJP多喷嘴喷墨高解析度逐层堆叠3D打印技术

MJP多喷嘴喷墨3D打印技术是采用压电喷射打印高解析度逐层堆叠或者光固化塑料树脂或蜡铸造材料层。提供最高的Z轴分辨率层的厚度为16微米,打印高精准的精细零件。

8、CJP彩色喷墨打印技术

CJP彩色喷墨3D打印技术是采用滚筒推送复合粉到建模平台上,均匀铺上很薄一层,同时打印头喷射透明液体粘合剂固化复合粉成,而彩色喷墨打印头将彩色粘合剂有选择喷射在铺好的粉材上,然后建模平台一层一层降低,反复这个动作,直到模型完成。

9、3DP三维打印3D打印技术

因为这种技术和平面打印非常相似,连打印头都是直接用平面打印机的。和SLS类似,这个技术的原料也是粉末状的。典型的3DP打印机有两个箱体。如上图所示,左边为储粉缸,右边为成型缸。打印时,左边会上升一层(一般为0.1mm),右边会下降一层,滚粉辊把粉末从储粉缸带到成型缸,铺上厚度为0.1mm的粉末。打印机头根据电脑数据把液体打印到粉末上。(平面打印机的Y轴是纸在动,而3DP的Y轴是打印头在动)液体要么是粘合剂要么是水(用于激活粉末中粉状粘合剂)。

10、DED多层激光熔覆3D打印技术

相当于多层激光熔覆,利用激光或其它能源在材料从喷嘴输出时同步熔化材料,凝固后形成实体层,逐层叠加,最终形成三维实体零件。DED的成型精度较低,但是成型空间不受限制,因而常用于制作大型金属零件的毛坯。

11、LOM薄板层压成型3D打印技术

基本原理:利用激光等工具逐层面切割、堆积薄板材料,最终形成三维实体。利用纸板、塑料板和金属板可分别制造出木纹状零件、塑料零件和金属零件。各层纸板或塑料板之间的结合常用粘接剂实现,而各层金属板直接的结合常用焊接(如热钎焊、熔化焊或超声焊接)和螺栓连接来实现。最大缺点:做不了太复杂的零件,材料范围很窄,每层厚度不可调整,精度有限

5. 3D打印机的市场前景

3D打印技术的发展前景远大,现在很多方面都在引用3D打印技术,应用非常广泛。这种技术可以和很多领域结合起来,比如生物、医疗、建筑、珠宝、鞋类、工业设计、航空航天等等。