一代傳奇:詳述全球3D打印產業歷史!
3D打印突然大熱,令我們以為它是橫空出世的新技術。其實,任何新奇技術都不是一蹴而就的。3D打印從正式出現到現在較為廣泛的應用,已經有將近30年的歷史了。所以習慣上把它稱作“上上個世紀的思想,上個世紀的技術,這個世紀的市場”。
3D打印技術的核心制造思想最早起源于19世紀末的美國,到20世紀80年代后期3D打印技術發展成熟并被廣泛應用。1892年, 美國登記了一項采用層合方法制作三維地圖模型的專利技術。1860年,法國人FranoisWillème申請到了多照相機實體雕塑 (Photosculpture)的專利。1979年,日本東京大學生產技術研究所的中川威雄教授發明了疊層模型造型法。1980年,日本人小玉秀男又提 出了光造型法。雖然日本人研究出3D打印的一些方法,但是此后20多年的時間里,把這些科學方法轉化為實際用途的都是美國人。
最早從事商業性3D打印制造技術的是美國發明家查爾斯·赫爾。1986年,查爾斯離開了原來為之工作的紫外光產品公司,成立一家名 為“3D系統”的公司,開始專注發展3D打印技術。這是世界上第一家生產3D打印設備的公司,而它所采用的技術當時被稱為“立體光刻”,是基于液態光敏樹脂的光聚合原理工作的。1988年,查爾斯生產出世界上首臺以立體光刻技術為基礎的3D打印機SLA-250,體型非常龐大。
1988年,美國人斯科特·克朗普發明了一種新的3D打印技術——熔融沉積成型。該工藝適合于產品的概念建模及形狀和功能測試,不 適合制造大型零件。1989年,美國人德卡德發明了選擇性激光燒結技術,這種技術的特點是選材范圍廣泛,比如尼龍、臘、ABS、金屬和陶瓷粉末等都可以作 為原材料。1992年,美國人赫利塞思發明層片疊加制造技術。
在1995年之前,還沒有3D打印這個名稱,那時比較為研究領域所接受的名稱是“快速成型”。1995年,美國麻省理工學院的兩名大四學生吉姆和蒂姆的畢業論文選題是便捷的快速成型技術。兩人經過多次討論和探索,結果想到利用當時已經普及的噴墨打 印機。他們把打印機墨盒里面的墨水替換成膠水,用噴射出來的膠水來粘接粉末床上的粉末,結果可以打印出一些立體的物品。他們興奮地將這種打印方法稱作3D 打印(3DPrinting),將他們改裝的打印機稱作3d打印機。此后,3D打印一詞慢慢流行,所有的快速成型技術都歸到3D打印的麾下。
正如200多年前,瓦特發明了蒸汽機,拉開了近代工業革命的序幕一樣,許多人也認為3D打印也能引發一場工業革命,甚至其本身就是 第三次工業革命。但是我們不要忽略就是并不是蒸汽機引發了近代工業革命,而是它使機械動力驅動成為主流的社會理念和主要的開發手段這一理念引發了第二次工 業革命,因此3D打印也不會成為第三次工業革命,它要促生新的產業革命,必須通過誘發新的人類理念轉化來實現。
我國的3D立體打印技術研究起步并不算晚,大致在1999年,即美國解密其3D激光打印研發計劃之后三年多,中國就開始了相關的研 發。大體上講,中國起步的時間比美國晚了十五年,但進步非常顯著,在某些領域的確超越了美國。冷靜地審視我國3D打印行業,形勢并非某些文章講的那么樂 觀。目前我國從事3D打印研發的企業和科研院所,加起來不過二三十家,綜合實力也都不怎么強。除了鈦合金大尺度構件我們傲視群雄之外,其他領域還真沒有什 么可自豪的。我國在傳統的精密機械、重型機械制造方面因為材料和加工工藝等問題,制造出的產品質量別說比不上德日,甚至有些還不如韓國、西班牙之類的國 家,這是急需利用3D打印技術追趕與突破的方面。而3D打印只是解決了快速成型問題,而材料本身的特性則是需要攻關解決的。
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