未來(lái)的制造業(yè),從上游到下游再到消費(fèi)者,一定會(huì)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在線(xiàn)連接,同時(shí),產(chǎn)品從每家每戶(hù)的客廳里直接被制造出來(lái)也完全可以實(shí)現(xiàn)。這是我們對(duì)未來(lái)制造業(yè)場(chǎng)景的描述,而3D打印正是實(shí)現(xiàn)這一場(chǎng)景的關(guān)鍵技術(shù)。
本書(shū)用通俗的語(yǔ)言講述了3D打印技術(shù)的發(fā)展、技術(shù)原理,以及該技術(shù)在航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、文物保護(hù)、教育、建筑、醫(yī)療、時(shí)尚、食品、創(chuàng)意家居等領(lǐng)域的應(yīng)用,勾勒出了一個(gè)由3D打印技術(shù)帶來(lái)的美妙未來(lái)。同時(shí),在本書(shū)中筆者提出,基于大數(shù)據(jù)計(jì)算的3D打印技術(shù),將誕生出一種革命性的“分布式制造”產(chǎn)業(yè)模式,進(jìn)一步推動(dòng)全球制造業(yè)升級(jí)。
本書(shū)將成為高校師生、3D打印創(chuàng)客、設(shè)計(jì)人員和工程師進(jìn)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(shù),還可使讀者掌握該技術(shù)的核心知識(shí)與技能。
從1986年美國(guó)科學(xué)家Charles Hull開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)商業(yè)3D印刷機(jī)開(kāi)始,短短30年間,3D打印這一新技術(shù)已逐步走進(jìn)我們普通人的生活。買(mǎi)一臺(tái)3D打印機(jī),每個(gè)家庭就可以打印出一些自己設(shè)計(jì)的小物件,這在十年前恐怕還是個(gè)科幻場(chǎng)景。就像十年前我們無(wú)法想象智能手機(jī)的模樣一樣,現(xiàn)在我們也無(wú)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(lái)意想不到的美好。
英國(guó)著名經(jīng)濟(jì)學(xué)雜志《The Economist》上的一篇關(guān)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(chēng)3D打印技術(shù)將
是壓倒工業(yè)社會(huì)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(diǎn)。
3D打印技術(shù)位列對(duì)人類(lèi)生活有顛覆性影響的12項(xiàng)技術(shù)之一,被美國(guó)自然科學(xué)基金會(huì)稱(chēng)為20世紀(jì)最重要的制造技術(shù)創(chuàng)新。據(jù)法國(guó)《回聲報(bào)》
6月6日?qǐng)?bào)道,全球3D打印行業(yè)預(yù)計(jì)從2016年的70億美元規(guī)模增長(zhǎng)至2018年的128億美元,并且到2020年在全球達(dá)到5500億美元的經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái),中國(guó)3D打印市場(chǎng)規(guī)模均保持較高增長(zhǎng)速度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球平均水平;預(yù)計(jì)2018年中國(guó)3D打印市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)200億人民幣;作為全球重要的制造基地,中國(guó)3D打印市場(chǎng)的潛在需求旺盛,未來(lái)中國(guó)將迎來(lái)3D打印發(fā)展的新浪潮。
3D打印技術(shù)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(chǎng)涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料、制造、流通和消費(fèi)的革命。
對(duì)于所有相信眼見(jiàn)為實(shí)的人來(lái)說(shuō),3D打印技術(shù)都有點(diǎn)未來(lái)主義的味道。科技就是這樣美妙:無(wú)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(lái)!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(lǐng)一個(gè)時(shí)代!
筆者提出,基于大數(shù)據(jù)計(jì)算的3D打印技術(shù),將誕生出一種革命性的“分布式制造”產(chǎn)業(yè)模式,進(jìn)一步推動(dòng)全球制造業(yè)升級(jí)。從本質(zhì)上來(lái)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(yīng)鏈條。
未來(lái)的制造業(yè)一定是在線(xiàn)的,也可能是在你自家的客廳里即可進(jìn)
行的。
技術(shù)以超乎人們想象的速度在發(fā)展,大數(shù)據(jù)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被應(yīng)用在很多領(lǐng)域,不單單是3D打印行業(yè)。通過(guò)這種跨界技術(shù)聯(lián)合的方式,能夠更全面地為用戶(hù)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(shù)正在朝著改變?nèi)祟?lèi)制造和交付產(chǎn)品的方式而努力,因?yàn)樗鼘⒂兄谫Y源的高效使用。如果未來(lái)分布式制造技術(shù)能夠推而廣之,它將會(huì)打破傳統(tǒng)的勞動(dòng)力市場(chǎng)以及傳統(tǒng)制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)體系。
本書(shū)用通俗的語(yǔ)言講述了3D打印技術(shù)的發(fā)展、技術(shù)原理、全球發(fā)展現(xiàn)狀、中國(guó)3D打印的發(fā)展,以及該技術(shù)在航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、文物保護(hù)、教育、建筑、醫(yī)療、時(shí)尚、食品、創(chuàng)意家居等領(lǐng)域的應(yīng)用,勾勒出了一個(gè)由3D打印技術(shù)帶來(lái)的美妙未來(lái)。3D打印將使人類(lèi)生活方式發(fā)生全新的改變,讓社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)的變革。
在未來(lái)制造業(yè),我們將需要更多具備3D打印思維的人來(lái)共同推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展。因此,有一本能夠讓更多的人通過(guò)閱讀而迅速了解3D打印這門(mén)技術(shù)的書(shū)籍就顯得格外重要。本書(shū)就是一本向非專(zhuān)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(shù)解讀。在書(shū)中我們第一次提出了分布式制造與3D打印技術(shù)相結(jié)合的理論,讓讀者更深層次地理解3D打印技術(shù)如何改變我們傳統(tǒng)的制造方式,以及如何影響未來(lái)人類(lèi)的生活
方式。
這本《3D打印——?jiǎng)?chuàng)想改變生活》將成為高校師生、3D打印創(chuàng)客、設(shè)計(jì)人員和工程師進(jìn)入3D打印行業(yè)的重要閱讀資料,讓人們對(duì)3D打印這一新興技術(shù)有更加快速、深入的了解,同時(shí)掌握該技術(shù)必需的核心知識(shí)和技能。
最后,我們衷心地感謝西安培華學(xué)院對(duì)于本書(shū)出版給予的經(jīng)費(fèi)支持,感謝西弗吉尼亞大學(xué)吳年強(qiáng)教授給予的建設(shè)性意見(jiàn),他還為本書(shū)撰寫(xiě)了推薦語(yǔ)。同時(shí),作者也感謝各位家人、親友和同事在背后付出的辛勤勞動(dòng)。
由于書(shū)稿涉及3D打印技術(shù)最新行業(yè)動(dòng)態(tài)和前沿技術(shù)難題,限于編者的學(xué)識(shí)和水平,書(shū)中不妥之處難免,真誠(chéng)希望廣大讀者以各自的視角向我們提出問(wèn)題和建議,以便于再版修訂和不斷完善,共同推動(dòng)我國(guó)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(jiǎn)史 9
1.3 3D打印的優(yōu)勢(shì) 20
第2章 3D打印技術(shù)與發(fā)展?fàn)顩r 24
2.1 3D打印的工作原理 24
2.1.1 SLA技術(shù) 24
2.1.2 SLS技術(shù) 32
2.1.3 FDM技術(shù) 37
2.1.4 LOM技術(shù) 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(shù)發(fā)展趨勢(shì) 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(shè)備 70
3.1.3 產(chǎn)業(yè)鏈下游——3D打印終端應(yīng)用 72
3.2 全球競(jìng)爭(zhēng)格局 74
3.3 市場(chǎng)發(fā)展瓶頸 78
第4章 3D打印在我國(guó) 81
4.1 我國(guó)制造業(yè)的困局 81
4.2 我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析 83
4.2.1 我國(guó)3D打印市場(chǎng)供應(yīng)端 85
4.2.2 我國(guó)3D打印市場(chǎng)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(shí)產(chǎn)權(quán) 92
4.4.1 3D打印創(chuàng)新型企業(yè)深受侵權(quán)之傷 94
4.4.2 設(shè)計(jì)師權(quán)益保護(hù) 96
4.4.3 3D打印中的商標(biāo)問(wèn)題 97
4.4.4 求索——保護(hù)3D打印知識(shí)產(chǎn)權(quán)之路 99
第5章 3D打印的未來(lái) 102
5.1 復(fù)制一個(gè)博物館 103
5.2 未來(lái)醫(yī)療——個(gè)性化定制的藍(lán)海 105
5.3 未來(lái)建筑——萬(wàn)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(lái)趨勢(shì)——一切將超乎想象 126
結(jié)語(yǔ) 137