求解3D打印机工业级的设备怎么挑？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-06-27 16:18 标签： 工业级别3d打印精度

何谓工业级3D打印机？是打印尺寸、打印精度、打印速度？还是应用领域、价格？

1988年第一台SLA 3D打印机出现21年后的2009年， 美国推出MakerBot小型熔丝制造（FFF/FDM）式3D打印机（见图1），这种打印机用非常简单的结构和很低的成本，充分表达了增材制造的原理与优势，开创了“桌面级”3D打印机的新时代，其销售量之大，影响之广，无以伦比，不免令人惊叹：3D打印机的天下就是桌面级了！ 

然而，实践和时间考验的结果并非如此，桌面级3D打印机确实为增材制造技术的普及作出了巨大的贡献，但是，这种廉价3D打印机的适用范围非常有限，主要用于增材制造的入门教育和知识普及，不适用于工业生产。 

随后，为了与桌面级3D打印机划清界线，出现了“工业级” （或“准工业级” ）3D打印机的称谓。如何区分这两种机型？国际著名3D打印行业研究专家定义：单台价格低于5000美元的3D打印机为桌面级，高于5000美元的为工业级。 

根据上述定义，在我国市场上，迅速出现了许多“工业级”FFF 3D打印机，这些打印机能打印大型工件（工件边长为500mm、750mm、1000mm、1200mm），单台价格高于5000美元，顺理成章，当然是“工业级”3D打印机！但是，稍微仔细观察之后不难发现，其中大多数实际上是尺寸放大的桌面级3D打印机！ 

那么应该如何正确定义工业级3D打印机呢？ 本人认为：仅仅用单台价格大于5000美元来定义工业级3D打印机是不够准确的，也不能认定凡是能打印大工件就是工业级3D打印机。单台价格高于5000美元的标准只能是衡量工业级3D打印机的必要条件，并非充分条件。

为了正确定义工业级3D打印机，不妨借鉴计算机的两种称谓：个人计算机（PC机）与工业控制计算机（工控机）。计算机界认为：PC机是大小、价格和性能适合于个人日常使用的计算机，包括台式机（即桌面机）等；工控机是专供工业界使用的计算机，有更完备的性能和更高的计算效率，特别注重恶劣环境下的稳定性和可靠性。

参考计算机的上述认识，不难理解：工业级3D打印机是专供工业生产使用的3D打印机，相比桌面级3D打印机，有更完备的性能和更高的效率，特别注重恶劣环境下的稳定性和可靠性。而且，由于是一种生产设备，高效尤为重要，体现的指标显然是大打印流量，以及与其相关的高打印速度，只有在高速打印的前提下，考量其性能的稳定性和可靠性才有意义。

▲分辨率（），软件优化升级比传统4K精度提升三分之一，高速度、高稳定性、高精度。

▲使用德国原装进口UV光源，冷光成型，光源使用寿命约100000小时，支持24小时不间断使用。

▲高工作效率，2.5小时制作35mm的高度。

▲美国控制芯片，性能稳定，保障设备精准运行。

▲动作轴采用德国原装进口高精密丝杆，重复精度0.001mm。

▲物料盘采用永久性金属盘。

▲中英文操作界面，一体式集成电脑设计，操作简单，一键打印。

▲符合珠宝首饰行业表面光洁度要求（0.01mm）。

▲打印材料多重选择，满足不同工艺要求。打印成品直接用于珠宝首饰黄金、k金、银、铜等材质的压模及铸造；，以及钟表、眼镜、医疗、牙科、动漫、工艺品等高精密产品制造。

欧饰3D打印无论是速度、稳定、精度都表现的相当出色，是典型的工业级3D打印机。

因此，必须在如此高打印效率的前提下，讨论3D打印机的主要性能，判定是否能真正称为工业级3D打印机。如果仍然处于较低打印效率的状态，那么就不会充分暴露桌面级性能的局限性，难于区别工业级与桌面级。

本人认为，工业级3D打印机作为一种工业生产机械，必须符合基本要求：高效、结实、耐用和可靠（见图2），以免造成市场混乱、误导用户。

图2 工业级3D打印机的基本要求

所属分类：金属3D打印机

选择性激光熔化SLM()技术利用较小功率激光直接熔化单质或合金金属粉未材料,在无需刀具和模具条件下成形出任意复杂结构和接近100%致密度的金属零件。金属3D打印机厂家该技术利用粉末材料层成形,材料利用率超过了90%,特别适合于钛合金、镍合金等贵重和难加工金属零部件的成形制造。

使用成本低    独特的铺粉设计、先进的过滤系统和气体循环设计使得粉末的损耗少,耗品的使用寿命长,保证了整机的使用成本低廉。

成形精度高    自主设计的光路系统、优异的风场设计等保证了较高的成形精度。

不锈钢、钴铬合金、钛合金、高温镍基合金粉末
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智能制造将是制造业发展的必然趋势，是传统产业转型升级的必然方向。智能制造时代的显著特征是信息化、网络化、自动化、集成化、数字化，是信息技术与互联网技术在工业领域的深度渗透。未来10年左右，人类社会将进入到智能制造时代。信息化的浪潮可以瞬息改变我们的很多传统商业模式、生活模式。今天，无论我们是从事传统制造业，还是新兴产业，都有必要正视互联网和信息技术带给我们的巨大挑战。

“工业4.0”已风靡全球

“工业4.0”概念最初在德国学界和产业界的建议与推动下形成，如今已风靡全球，成为投资者耳熟能详的热词。

工业4.0战略是建立在互联网和信息技术为基础的互动平台上，使更多资源要素和生产要素的整合变得更为方便快捷，并使3D打印技术、数字技术、物联网、大数据、云计算、智能材料等众多先进技术融合更加紧密，变得更加智能化、自动化、个性化。它实质上是第三次工业革命的拓展和延伸，是推动第四次工业革命的重要载体，但不是真正意义上的第四次工业革命。

在我国经济进入新常态的背景下，以3D打印、机器人等新兴技术为核心的智能制造将在传统产业的转型升级和结构性调整中扮演十分重要的角色，要尽早布局，抢抓产业发展的制高点，才能在下一轮经济发展中掌握主动权。

未来的产业特征将是平台产业和平台经济，资源整合的工作显得尤为重要。未来新兴技术将不再是单一技术的体现，3D打印、物联网、互联网、云计算、大数据、移动互联网等技术将逐步融合在一个个创新平台之上，形成如云工厂或梦工厂这样的组织形式，新技术将使制造变得更加智能，只需要通过选项和配置，就可以在云工厂中实现下单生产，可以说，云工厂是制造业后期的发展方向。

对于我国制造业来说，发展工业4.0的路径应是加紧建立更多新兴技术的研发总部、孵化总部和运营总部、创新总部，对新兴技术要从高起点切入，像硅谷那样，成为全球创新中心。提升我国3D打印、机器人及智能装备产业的竞争力首先应从应用市场入手，搭建更多的开放式应用服务平台。通过开放式服务平台，可以有效打开应用市场，让更多的用户有机会主动去接触3D打印、机器人等先进制造技术，从而成为坚实的客户群体。同时应鼓励和扶持我国3D打印、机器人及智能装备企业不断加快自主创新，增强核心竞争力。

迎接3D打印3.0时代

3D打印技术如何更好地与工业4.0结合，与智能制造结合？对此，我总结了3D打印的发展历程，并根据不同发展阶段的不同特性，划分了三个阶段，也就是3D打印的3.0时代。

第一代3D打印机诞生于80年代中后期，主要是以能够打印模型为主，到了后期以开发模具为主，逐步演变为快速成型。第二代3D打印机是在最近几年由快速成型发展到能够打印出高精度的功能性产品，并在航空航天等领域得到广泛应用。第三代3D打印机可能在未来10年诞生，是在智能制造的大背景下，将3D打印技术与物联网、大数据、云计算、机器人、智能材料等其他诸多先进技术结合，成为若干智能制造平台上的某个部分。

整体来看，3D打印技术2.0时代远比1.0时代成熟很多，无论是技术层面，还是材料、成本、可操作性、应用面等各个方面都有大幅改善。但是，智能制造已经成为未来制造业发展的必然趋势，传统技术和传统产业与互联网、物联网、地理信息网的融合更加紧密。在智能制造时代，个性化定制服务将成为一种常态，各种生产要素与资源要素的整合将上升到一个新的高度。3D打印3.0时代将在未来智能制造过程中发挥重要的引领和支撑作用。

技术进步和创新将是一个长期的业态，3D打印3.0时代不是终点，只是近期的目标和方向。很多专家认为，3D打印技术是最能够创造奇迹和神话的技术之一，3D打印技术是最有发展前景的技术之一。我们今天的3D打印技术还是一个非常基础性的技术，尽管我们已经进入到3D打印的2.0时代，能够打印出我们需要的功能性产品，已经是一个很大的进步。3D打印技术未来还有很长的路要走，发展空间巨大。

3D打印发展需要跨界思维

3D打印技术要真正快速发展，还需要一次颠覆性的蜕变，而跳出现有的为制造而制造的传统思维框架，才可能实现这样的蜕变。

智能机器人将会赋予人的功能，具有搜集信息、整理信息、分析信息、处理信息的能力，而且还不需要吃饭睡觉，不需要节假日。如果将机器人的这些优势与3D打印技术结合起来，3D打印技术将变得更加智能化，自动化程度将显著提高，将会按照设计好的图纸自行加工、配送原材料、自我校正、后处理、检测、包装……

3D打印技术的未来发展绝不能单靠自身的积累和完善，未来的3D打印技术一定是其他相关技术的集成发展，或者融合发展是一种必然的趋势。3D打印与创客结合，是一种趋势。“创客”一词来源于英文单词“Maker”，是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。创客以用户创新为核心理念，是创新2.0模式在设计制造领域的典型表现。很显然，3D打印与创客结合，是推广3D打印的最佳模式。国内外不少创客组织都在使用3D打印机，帮助他们开发新产品和创意新产品，将他们的奇思妙想变为现实。

海尔集团看到了传统生产模式正面临严峻挑战，正在全力推动创客计划，将企业过去长期依赖的设计部门、生产服务部门演变为一个个独立的服务商。众多的服务商就是一个个创客组织，为企业提供服务。企业成为为众多服务商服务的平台。青岛3D打印创新中心总部现在变成“盘谷创客空间”。很多人认为，创客组织对3D打印的应用还是一个比较初级阶段的过程，但是，创客组织这个非常活跃的群体一旦发展起来，力量非常巨大。它不仅仅可以推动3D打印技术的推广应用，对于鼓励年轻人动手动脑，创新思维模式和推动科技创新，都具有重要的作用。

今天的3D打印机还是孤零零的一台机械设备的存在，大家还在设法解决速度问题、稳定性问题、材料问题，这些问题都非常重要，但是未来的3D打印机绝对不是今天这个样子，应是一个个服务平台。就好比我们今天的智能厨房、智能家居、智能汽车、智能办公、智能手机、智能电视……智能3D打印机也将为时不远。

我们规划3D打印3.0时代，实质就是展望智能3D打印时代，要让3D打印机的功能更为完善、性能更好、使用更为方便。过去我们通过电脑上网了解信息，现在逐步过渡到移动互联网阶段。而移动互联网的快速发展，也才刚刚开始。今后，移动互联网将会在我们生产生活领域全覆盖，今后每个人一个手机号码、一个身份证号码就可以了，全部信息联网，一个终端平台。

那么，我们的3D打印机将来如何变得像手机这样普及？手机终端后面是庞大的互联网技术团队和信息技术团队。因此，我们首先要解决的是3D打印机的信息化改造，才能适应未来移动互联网和移动信息网络的全面普及。目前，我们过度重视硬件，忽视软件建设。要设法让每一台打印机都有一个相对强大的后台支撑，有很多爱好者可以很方便地将他们开发的软件上传，能够联网到一个个平台，自动进入各个云端。要给3D打印机安装一个CPU，这个CPU可以随时升级，远程控制，可以自动修复、自动切换、自动与上下游相关配套模块结合。这基本上就构成了3D打印3.0时代的主要特征。这个时间段大概只需要10年左右的时间。

3D打印发展的几大趋势

桌面级3D打印机的普及只是时间问题，最终取决于3D打印机自身的工艺改造和技术完善。几大趋势：一是桌面3D打印机将变得更为小巧、便于携带，外表上看起来更时尚，几年后它将会像电脑一样方便携带。第二，触屏功能、摄像功能、上网功能、自动修复功能一应俱全。第三，打印的精度非常高、打印的材料非常便宜。第四，价格大多控制在3000元人民币以内，成本大概在1000元人民币左右。第五，市场空间非常巨大，预计国内市场保有量在2亿台以上，3D打印机进入家庭、进入学校将变为常态。

工业3D打印机的几大趋势：第一，平台化、智能化、系统化。未来的产业形态一定是平台化趋势，是众多先进制造技术的融合发展，3D打印也不例外。第二，对传统制造业的全面渗透和覆盖，但仅仅是生产流程和生产工艺中某个环节的应用。第三，随着技术的进步，稳定性、精密度将不再困难，材料可以全面突破。第四，成本降低以后，将率先在铸造、模具等行业全面渗透，并在其他领域得到广泛推进。第五，打印速度将显著提高，一个激光头还是两个激光头将不再是困扰速度的主要因素。第六，打印机的价格将在三年后下降至少三四成。

生物3D打印机的几大趋势：第一，应用面将大大提高，不再仅仅停留在打印牙齿、骨骼修复等方面，打印部分人体器官将成为常态。第二，整个应用推广的进程相对缓慢，主要取决于各个国家的政策支持程度。第三，复杂的细胞组织和器官的打印还有很多技术难题需要突破。

建筑3D打印机的几大趋势：第一，现在的框架结构建筑实质就是运用了3D打印技术的原理。在标准化、批量化建筑领域，3D打印的市场几乎不会存在。第二，对于一些特殊环境下的建筑需求，将有逐步试行的可能。第三，个性化建筑使用面最广，但是由于成本因素并不一定具有较大优势。第四，未来的市场保持谨慎乐观。但是作为一项新技术，还需要不断尝试，去总结和发现。

材料领域的几大趋势：第一，目前国际上处于垄断地位的材料企业还将保持三五年优势。第二，随着技术的进步和3D打印技术的不断优化，材料问题将不再是困扰行业发展的难题。第三，智能材料将异军突起。智能材料其实也是功能性材料的一种，可以随着时间、温度等外部环境的改变而发生变化。第四，可降解的环保材料将占据主流，其他材料将被淘汰。第五、材料的成本将显著降低。

商业模式的几大趋势：第一，设备生产商将与互联网结合更加紧密。第二，设备生产商将与加工服务商、材料供应商达成战略联盟。第三，在工业4.0的推动下，电商结合更加紧密。

（作者系世界3D打印技术产业联盟执行主席兼秘书长、中国3D打印技术产业联盟执行理事长秘书长）罗军

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