3D打印是一種深刻顛覆傳統(tǒng)規(guī)則的制造技術(shù)。本書(shū)揭開(kāi)了3D打印關(guān)于價(jià)值創(chuàng)造的奧秘,從制造的角度介紹了3D打印的價(jià)值與發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)獨(dú)到的業(yè)界視角、趨勢(shì)跟蹤與數(shù)據(jù)分析,本書(shū)不僅可幫助讀者建立對(duì)3D打印發(fā)展的全局感,而且還通過(guò)深度剖析與行業(yè)透視帶給業(yè)界一種思考的邏輯。這種全局感和思考的邏輯是彌足珍貴的,將帶領(lǐng)企業(yè)和個(gè)人找到價(jià)值創(chuàng)造方向,重塑核心競(jìng)爭(zhēng)力。
1)本書(shū)從限制3D打印發(fā)展的一大主要障礙:思維的局限來(lái)入手,剖析了3D打印的顛覆潛力與價(jià)值所在,從而系統(tǒng)且本質(zhì)性地解讀了3 D打印與應(yīng)用端的結(jié)合點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)。
2)目前,針對(duì)3D打印的認(rèn)識(shí)存在著許多誤區(qū)。本書(shū)提供了一種穿透力,以清除層層認(rèn)知迷霧,來(lái)識(shí)別3D打印的潛力所在。
3)本書(shū)從實(shí)踐、市場(chǎng)、具體工業(yè)應(yīng)用三方面系統(tǒng)地介紹了3D打印技術(shù),具有全局性、實(shí)用性。
4)對(duì)于工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō),3D打印已經(jīng)不是一種選項(xiàng),而是必須駕馭的一種技術(shù),否則企業(yè)將在未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)中被甩出價(jià)值創(chuàng)造的軌道。但如果不能正確地駕馭3D打印,企業(yè)損失的不僅僅是金錢(qián)的投入,更是無(wú)以彌補(bǔ)的時(shí)間與機(jī)會(huì)成本。本書(shū)是了解如何正確駕馭3D打印技術(shù)的指南。
5)正如馬云曾提到的未來(lái)的制造將不分made
in China, 或者是made in America,而是made in internet。3D打印將以一場(chǎng)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化工業(yè)革命的新型態(tài),深刻改變制造與我們的生活。3D打印是一門(mén)實(shí)踐性極強(qiáng)的多學(xué)科交叉的技術(shù),它將成為每位理工科大學(xué)生的必修課,這本書(shū)也為他們規(guī)劃了面向下一步和未來(lái)的就業(yè)學(xué)習(xí)藍(lán)圖。
為什么要寫(xiě)這本書(shū)本書(shū)作者來(lái)自于傳統(tǒng)制造業(yè),從傳統(tǒng)制造的視角來(lái)理解和解讀3D打印的潛力與發(fā)展趨勢(shì)具有很大的優(yōu)勢(shì),因?yàn)槟惚仨毩私庵圃欤拍芡ㄟ^(guò)緊密追蹤3D打印的發(fā)展獲得一種恍然大悟的感覺(jué),你需要多年植根于制造業(yè),才能理解3D打印究竟對(duì)于制造業(yè)將要帶來(lái)怎樣的第四次工業(yè)革命。我們相信,這種恍然大悟的心得不僅僅存在于我們心中,更存在于類(lèi)似于GE、歐瑞康、GKN這些企業(yè)。面對(duì)3D打印,這些企業(yè)不僅僅在戰(zhàn)略上進(jìn)行了全盤(pán)布局,還感到了一種前所未有的壓力和危機(jī)感,因?yàn)樗麄儽旧淼拇蟛糠謽I(yè)務(wù)都扎根于傳統(tǒng)制造方式,而他們?cè)絹?lái)越清晰地看到,以3D打印為代表的增材制造技術(shù)將要對(duì)他們?cè)袠I(yè)務(wù)本身的轉(zhuǎn)型帶來(lái)相當(dāng)大的財(cái)務(wù)壓力。面對(duì)3D打印,如果你感受到的是一種莫名的焦慮感和迫切感,那么這種感覺(jué)是正常的;面對(duì)3D打印,如果你感到這種技術(shù)令人失望,不僅貴還很慢,工藝也很難控制,那么你缺乏對(duì)3D打印本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。除了一種恍然大悟的分享驅(qū)動(dòng),出版本書(shū)還源于一種使命感。筆者曾經(jīng)從業(yè)于德國(guó)的傳統(tǒng)機(jī)加工行業(yè),深知德國(guó)的工匠精神是如何深入到基因中的一種難以替代的競(jìng)爭(zhēng)力,也曾經(jīng)深入了解日本人如何用手工的方式來(lái)加工機(jī)床的床身部件,這些優(yōu)勢(shì)都會(huì)在3D打印的發(fā)展中體現(xiàn)出來(lái)。我國(guó)若要在3D打印領(lǐng)域取得突破,一定不能忽視基礎(chǔ),一定要正視現(xiàn)實(shí),補(bǔ)齊短板,可謂任重而道遠(yuǎn)。除了民族的使命感,還有一種對(duì)我們賴(lài)以生存的地球的責(zé)任感,正如Christopher Barnatt在他的《3D打印,正在到來(lái)的工業(yè)革命》一書(shū)中所提到的3D打印最終和最重要的潛在益處是對(duì)環(huán)境的改變,F(xiàn)在,大量的燃油和其他資源在世界范圍內(nèi)被用來(lái)運(yùn)送產(chǎn)品,許多東西都經(jīng)過(guò)數(shù)百或數(shù)千英里來(lái)到我們的手中?紤]到自然資源供應(yīng)的壓力越來(lái)越大,這樣大量的運(yùn)輸變得不可行,在文化角度上也會(huì)變得無(wú)法接受。因此,本地制造的需求就會(huì)成為3D打印的長(zhǎng)期趨勢(shì)。此外,不得不說(shuō),我們所處的世界,過(guò)于喧囂和浮躁。市場(chǎng)上既不懂制造,又沒(méi)真實(shí)地了解過(guò)3D打印技術(shù),也沒(méi)有跑過(guò)應(yīng)用端的3D打印專(zhuān)家比比皆是。一些所謂的咨詢(xún)和分析機(jī)構(gòu),僅憑著股價(jià)走勢(shì),就對(duì)國(guó)家政策導(dǎo)向以及3D打印行業(yè)的發(fā)展進(jìn)行各種不負(fù)責(zé)任的評(píng)論。這些謬論與誤導(dǎo)以一種偽科學(xué)的方式出現(xiàn),甚至?xí)绊懙絺鹘y(tǒng)制造業(yè)探索3D打印價(jià)值的心態(tài),這是有害的。工業(yè)和信息化部工業(yè)文化發(fā)展中心組織接受了我們的邀請(qǐng)并同意作為組編,針對(duì)3D打印普遍存在的誤區(qū),基于成功出版經(jīng)驗(yàn),著力于還原3D打印真實(shí)潛力與發(fā)展前景,并與市場(chǎng)上現(xiàn)有的3D打印類(lèi)書(shū)籍有極大的差異化,《3D打印與工業(yè)制造》這本書(shū)的著力點(diǎn)在于對(duì)3D打印的價(jià)值與潛力的深刻剖析。此外,與時(shí)俱進(jìn),根據(jù)3D打印的發(fā)展情況,《3D打印與工業(yè)制造》計(jì)劃每?jī)赡旮略侔嬉淮巍1緯?shū)特色從章節(jié)安排來(lái)說(shuō),筆者曾走訪過(guò)一些技術(shù)上處于制造業(yè)前沿的國(guó)內(nèi)制造企業(yè),但無(wú)一例外,這些企業(yè)的制造專(zhuān)家首先想到的是他們手上的產(chǎn)品通過(guò)3D打印來(lái)制造的話需要多長(zhǎng)時(shí)間,精度達(dá)到什么水平,能否達(dá)到鍛造的性能,成本是多少……,很多人從來(lái)沒(méi)有想過(guò),3D打印的最大優(yōu)勢(shì)是用于制造極其復(fù)雜的產(chǎn)品,也就是說(shuō)通過(guò)3D打印來(lái)完成制造,你的產(chǎn)品與現(xiàn)在產(chǎn)品相比將產(chǎn)生本質(zhì)上的飛躍。3D打印要釋放潛力,突破傳統(tǒng)制造思維的限制是最重要的。本書(shū)從解釋為增材制造而設(shè)計(jì)的思維開(kāi)始,抽絲剝繭,通過(guò)制造業(yè)關(guān)心的出發(fā)點(diǎn)來(lái)解讀突破思維限制的方法與軌跡。隨后,通過(guò)第二大部分的市場(chǎng)篇將3D打印的宏觀層面與微觀層面的發(fā)展進(jìn)行逐一剖析,呈現(xiàn)出能夠捕捉和感知3D打印發(fā)展趨勢(shì)的全景圖。最后,通過(guò)每個(gè)具有產(chǎn)業(yè)化機(jī)會(huì)的細(xì)分市場(chǎng)及應(yīng)用的介紹,結(jié)合3D打印技術(shù)家族下不同類(lèi)別的打印技術(shù),將產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向進(jìn)行逐一清晰的展開(kāi)與透視。讀者對(duì)象1)希望為數(shù)字化制造進(jìn)行布局的企業(yè)。2)希望了解3D打印并準(zhǔn)備就業(yè)的大學(xué)生與職校學(xué)生。3)對(duì)3D打印感興趣的從業(yè)人員和愛(ài)好者。如何閱讀此書(shū)第一部分實(shí)踐篇包括突破思維局限、增材制造的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、成功3D打印零件的要素等內(nèi)容。實(shí)踐篇不僅剖析了3D打印所需要具備的知識(shí)是需要跨界的,而且思維意識(shí)也需要突破傳統(tǒng)的制約。第二部分市場(chǎng)篇包括3D打印發(fā)展的宏觀層面、微觀層面、戰(zhàn)略布局、數(shù)字化趨勢(shì)、各國(guó)支持、科研機(jī)構(gòu)、教育等內(nèi)容。市場(chǎng)篇揭示了3D打印充滿了無(wú)限的可能,也布滿了暗礁,不管是政府支持層面,還是企業(yè)經(jīng)營(yíng)層面,抑或是大學(xué)生學(xué)習(xí),建立對(duì)3D打印發(fā)展的全局觀可以避免很多浪費(fèi)與彎路。第三部分應(yīng)用篇包括航空航天、汽車(chē)、模具、鑄造、液壓、工業(yè)其他、醫(yī)療、電子、首飾等內(nèi)容。應(yīng)用篇的細(xì)分章節(jié)中重點(diǎn)剖析了3D打印將要帶給每個(gè)細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域的變化,以及3D打印在這些領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)與前景?闭`與支持3D科學(xué)谷力求內(nèi)容的嚴(yán)謹(jǐn)性,但限于時(shí)間和人力因素,書(shū)中難免有不足之處,如存在失誤、失實(shí),敬請(qǐng)不吝賜教、指正。請(qǐng)通過(guò)3D科學(xué)谷官方網(wǎng)站www.51shape.com,或官方微信www_51shape_com發(fā)表評(píng)論,或者直接發(fā)送郵件至郵箱editor@51shape.com聯(lián)系我們,讓我們?cè)诩夹g(shù)之路上共勉共進(jìn)。致謝感謝工業(yè)和信息化部工業(yè)文化發(fā)展中心的支持。感謝中國(guó)3D打印文化博物館對(duì)此書(shū)出版與發(fā)行的支持。感謝安世亞太科技股份有限公司對(duì)本書(shū)的支持。感謝3D科學(xué)谷德國(guó)同事Mrs.Korinna Penndorf在先進(jìn)的3D打印技術(shù)方面所做的溝通工作。最后,特別感謝支持3D科學(xué)谷(3D Science Valley)的朋友,你們的熱愛(ài)與支持,讓我們?cè)谧非竽繕?biāo)的過(guò)程中更加富有力量,并且堅(jiān)信3D打印一定會(huì)在中國(guó)的土壤中成長(zhǎng)壯大。
3D科學(xué)谷王曉燕
三維世界,全球視角。原創(chuàng)、前瞻、有深度,3D科學(xué)谷以行業(yè)洞察與趨勢(shì)跟蹤為核心原動(dòng)力,成為國(guó)際上領(lǐng)先的增材制造領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)咨詢(xún)機(jī)構(gòu),通過(guò)3D科學(xué)谷中國(guó)與3D科學(xué)谷歐洲的專(zhuān)業(yè)市場(chǎng)分析人員的合作,3D科學(xué)谷打造了連接3D打印技術(shù)發(fā)展與傳統(tǒng)制造業(yè)的信息橋梁,成為國(guó)際上*有影響力的3D打印界的智囊平臺(tái)。3D科學(xué)谷的白皮書(shū)系列包括3D打印在航空航天、汽車(chē)、醫(yī)療等行業(yè)的研究,還包括針對(duì)3D打印在牙科、手術(shù)器械、輕量化零件、結(jié)構(gòu)性電子、塑料、發(fā)動(dòng)機(jī)、航天行業(yè)、鑄造、散熱器、液壓零件等應(yīng)用的研究,已經(jīng)成為3D科學(xué)谷的標(biāo)志。本書(shū)正是集3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究精華之大成,以精辟到位的邏輯整理與分析呈現(xiàn)出3D打印為我們所處的時(shí)代所帶來(lái)的前所未有的機(jī)遇。正確認(rèn)識(shí)和掌握一日千里的3D打印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,抓住發(fā)展機(jī)遇,請(qǐng)登陸:www.51 is, iest: www.51shape. com.com或3D科學(xué)谷微信公眾號(hào)。
序
前言
第一部分
實(shí)踐篇
第一章突破思維局限2
第一節(jié)突破傳統(tǒng)制造思維的限制3
第二節(jié)為增材制造而設(shè)計(jì)的規(guī)則6
第三節(jié)重塑產(chǎn)品13
第四節(jié)數(shù)據(jù)賦能增材制造生產(chǎn)17
第五節(jié)仿真提升過(guò)程可控性19
第六節(jié)實(shí)現(xiàn)輕量化的四種途徑20
第七節(jié)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)23
第八節(jié)小點(diǎn)陣大作用24
第九節(jié)多材料3D打印27
第十節(jié)超材料與3D打印29
第二章增材制造的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)31
第一節(jié)ASTM國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)概述31
第二節(jié)金屬增材制造的現(xiàn)狀與ASTM國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)32
第三章成功3D打印零件的要素45
第一節(jié)金屬3D打印質(zhì)量控制的三種方法45
第二節(jié)安全生產(chǎn)53
第三節(jié)后處理對(duì)增材制造的影響55
第二部分
市場(chǎng)篇
第四章3D打印的發(fā)展:宏觀層面60
第一節(jié)3D打印進(jìn)入生產(chǎn)61
第二節(jié)迎接商業(yè)模式的重構(gòu)63
第三節(jié)國(guó)內(nèi)當(dāng)前三大接地氣的機(jī)會(huì)66
第五章3D打印的發(fā)展:微觀層面71
3D打印與工業(yè)制造目錄 第一節(jié)金屬3D打印和冶金加工學(xué)72
第二節(jié)多樣化的金屬3D打印技術(shù)73
第三節(jié)走向生產(chǎn)的塑料3D打印80
第六章3D打印領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)的戰(zhàn)略布局90
第一節(jié)向3D打印發(fā)力的巨無(wú)霸們90
第二節(jié)材料巨頭加快增材制造步伐98
第三節(jié)航空航天企業(yè)的多重布局101
第七章3D打印與數(shù)字化制造趨勢(shì)107
第一節(jié)3D打印 數(shù)字化生產(chǎn)模式108
第二節(jié)與大數(shù)據(jù)手牽手111
第八章各國(guó)政府的支持及科研機(jī)構(gòu)115
第一節(jié)各國(guó)政府的支持115
第二節(jié)碩果累累的兩大科研機(jī)構(gòu)121
第九章教育125
第一節(jié)為K12教育服務(wù)的生態(tài)圈126
第二節(jié)多學(xué)科交叉的高等教育128
第三部分
應(yīng)用篇
第十章航空航天132
第一節(jié)3D打印成為核心制造技術(shù)133
第二節(jié)催生下一代航空制造134
第三節(jié)重新定義航空關(guān)鍵零件138
第四節(jié)機(jī)身與內(nèi)飾走向經(jīng)濟(jì)性與個(gè)性化144
第五節(jié)航天制造新賽道145
第十一章汽車(chē)155
第一節(jié)快速原型制造156
第二節(jié)概念車(chē)157
第三節(jié)汽車(chē)零部件創(chuàng)新159
第四節(jié)定制化夾具制造166
第五節(jié)電動(dòng)汽車(chē)時(shí)代為3D打印帶來(lái)的機(jī)遇167
第六節(jié)切入定制化市場(chǎng)174
第十二章模具176
第一節(jié)3D打印模具的廢與立177
第二節(jié)注塑模具與隨形冷卻水路178
第三節(jié)更多的隨形冷卻182
第四節(jié)輪胎制造的新思路183
第五節(jié)快速模具的快意184
第十三章鑄造186
第一節(jié)砂型鑄造188
第二節(jié)熔模鑄造192
第十四章液壓195
第一節(jié)液壓市場(chǎng)不平凡195
第二節(jié)液壓歧管的瘦身故事197
第三節(jié)機(jī)械中不尋常的液壓系統(tǒng)199
第四節(jié)復(fù)雜性驅(qū)動(dòng)液壓增材制造200
第五節(jié)液壓制造商發(fā)力3D打印202
第十五章工業(yè)其他204
第一節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)制造204
第二節(jié)核工業(yè)208
第三節(jié)刀具209
第四節(jié)后市場(chǎng)211
第五節(jié)再制造214
第十六章醫(yī)療218
第一節(jié)手術(shù)預(yù)規(guī)劃219
第二節(jié)植入物221
第三節(jié)牙科232
第四節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械240
第五節(jié)芯片上的實(shí)驗(yàn)室246
第十七章電子249
第一節(jié)印刷電子與硅基微電子249
第二節(jié)PCB快速原型251
第三節(jié)小批量制造252
第四節(jié)幾種有生產(chǎn)潛力的應(yīng)用253
第五節(jié)3D打印與物聯(lián)網(wǎng)256
第十八章首飾257
第一節(jié)首飾的兩種打印方式258
第二節(jié)互聯(lián)網(wǎng) 首飾定制261
附錄技術(shù)名詞265
參考文獻(xiàn)268