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3D、4D打印技术对智能工业化有何影响?

导读: 信息时代的发展已经超越人们的认知,越来越多像智能机器人、无人机、3D打印机这样的产品正在一步步改变人们的传统观念,“中国制造2025”的时代即将到来

信息时代的发展已经超越人们的认知,越来越多像智能机器人、无人机、3D打印机这样的产品正在一步步改变人们的传统观念,“中国制造2025”的时代即将到来。在产品制造领域,当我们还在庆幸于3D打印给人类的产品生产带来更多活力的时候,4D打印技术却已经悄悄兴起。4D技术的独特之处在于,能够提前按照预先设定好的模型程序,在三维空间里实现时间维度的变化,制作出固定形态的产品。

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4D打印

4D打印的核心关键就是在3D打印的基础上增加了一个“D”的维度,也就是时间“T”。我们也可以这样理解,3D打印技术是具有固定形态的物品,随着使用时间的推移,它的形态具有完整的固定性,不能发生形体上的改变,而4D打印会随着环境的变化而变化,以适应外部环境发展的需要,也就是说,4D打印拥有自我变形的能力,可以省去产品的装配环节。

有很多人对4D技术还感到非常陌生,其实3D与4D的概念几乎是同时提出来的,但是大家关注的焦点几乎全在3D技术身上,忽视了对4D打印技术的关注。其实,无论是从实际的应用价值还是未来发展的前瞻性上,4D打印都更具有产品升级的革命性,它能够引发整个商业模式的改变,对整个制造业产生颠覆式影响。

4D打印技术最早是由美国提出的,但一直没有引起太多重视,直到2014年10月8日,美国《外交》双月刊发表了一篇名为《准备迎接4D打印革命》的文章,才让更多的国家开始关注4D打印,开始着手在医疗、军事、工业等领域实践这种新技术。

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机遇和挑战

4D打印技术的发展,无论是对于正在寻求工业再发展的欧美发达国家,还是正处于产业结构转型关键时期的中国来说,都是一次难得的机遇和挑战。

随着工业革命的不断进步,人力资源不再成为工业生产中的必备要素,只需要人类进行提前的程序输入,就可以使用4D打印机实现零部件的自主生产,它可以应用到汽车、机床等各个工业化生产过程中,工业发展正在面临一场以3D、4D打印技术为核心的新技术革命。

同样,对于中国来说,也是一个很大的机遇。这种新技术刚刚兴起,各个国家和企业还处于同一起跑线上,可以说这是中国有史以来第一次参与到工业革命的兴起过程中,我国在3D打印技术方面并不比欧美国家差,甚至在某些领域还要优于西方国家。

但是,我国3D打印技术企业还在采取传统企业的经营方式,依靠购买核心技术,进行设备生产和销售,导致3D打印在国内的产业化和市场接受度仍然较低。同时,我国进行3D打印技术研究生产的机构相对较少,没有出现明星级企业和专业的产品生产集群,也就导致整体科研水平与国外相比仍有差距。以人力为核心的工业化生产仍然是现在工业模式的主流,新型的产品生产技术无法打破传统模式的限制,也就不能实现大规模的产业化生产,产品生产过程中创新的缺失,也成为阻碍3D打印技术得到发展重要因素。

在未来的4D打印机时代中,大部分产品不需要借助于工厂进行生产,更多民用4D打印机走进我们的生活,只需要一台电脑、一台打印机、部分原料,就可以制作我们需要的产品。即使是一些精密的复杂产品,我们也可以通过网上物联网大数据平台,提出自己的需求,实现个性化私人订制,传统商业模式将彻底失去价值,全球市场的发展模式将进入一个新的阶段。

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