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3D 打印服务中心的建设及使用模式现状研究

随着科技的飞快发展,源自快速成型和制造的 3D 打印技术是第三次工业革命的重要标志,是未来分布化生产、设计与制作一体化的关键和支撑技术。由于 3D打印产业目前尚处于初级发展阶段,集中资源以提供硬软件服务的 3D 打印服务中心将是推广和应用 3D 打印技术的主要模式,本文是对目前3D打印服务中心使用模式的深化研究。

3D打印(3D Printing)技术诞生于 20世纪80 年代后期,被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。随着3D打印技术的逐步推广和应用,该技术将深刻改变未来的生产和生活模式。在未来的制造环境中,消费者与企业将通过网络随时随地参与到生产流程之中,社会需求与社会生产将实时有效地结合在一起。

1 当前3D打印技术的局限性
    目前,3D 打印产业仍然处于初级发展阶段,不仅仅是在技术上存在着如速度较慢、打印材料何对象受限、打印成本较高等问题,而且从广泛应用大规模推广的角度上,也存在有如下问题:

1.1 系统造价太高
    尽管由于开源技术的广泛采用,目前桌面3D打印机的价格已降到数千元左右,但真正能用于生产环境的商用级或工业级3D打印机的造价仍然高达数十万元乃至数百万元。并且,由于3D打印技术的高速发展,设备的更新换代十分频繁,在没有足够规模的需求的支持下,设备的使用成本将十分高昂。

1.2 软件使用复杂
    受制于打印材料与打印对象的限制,因此并不存在通用的3D打印机,3D产业界尚处于百花齐放的开放阶段,这在客观上造成了目前3D打印机种类型号繁多,打印控制软件接口各异的状况,因此使得使用者对3D打印的选型、操纵和控制都需要经过事先较为复杂的培训。特别是由于3D打印涉及多个技术领域,需要多个学科的知识,从而更加增加了软件使用的复杂度。

1.3 系统工艺复杂
    3D打印技术不仅仅是硬件和软件的简单使用,而是由人、工艺方法、软件、硬件组成的综合系统的应用。一件好的3D成品的生成,不仅需要高质量的硬件设备、功能强大的控制软件,还需要具有丰富经验的打印工程师,从而能最优程度的发挥硬件、软件、3D设计模型和材料的最大效能。

2  3D打印服务中心的建设现状分析及服务模式
    针对此种现状,3D 产业界的对策是建立3D 打印服务中心,通过将3D打印的相关硬软件集合起来,以开放共享的方式对外提供服务,达到 3D打印资源的共享和复用,从而推动3D打印技术的普及和应用。目前,国内外已建立有多个多种层次的3D打印服务中心:

2.1 Shapeways
    该公司于2007 年创立于荷兰,后将总部移至美国纽约市,至今已获数千万美元的风险投资。2012年 10 月,该公司位于纽约皇后区的“未来工厂”投入运营。“未来工厂”里的机器,就是50台工业3D打印机,通过Facebook和Twitter等社会媒体,接受客户的各种产品的三维设计方案,并在数天内完成产品的打印生产,然后寄送给客户。

2.2 Quirky
    该公司的特色是众包:公司通过 Facebook和Twitter等社会媒体接收公众提交的产品设计思路,并由公司的注册用户进行评论和投票表决,如此每周挑选出一个产品进行3D打印生产。公司还进一步将众包设计改进的过程同时转化为通过社会媒体来推荐相应产品的过程,创造性地拓展了销售市场。

2.3 印梦园3d打印平台
    位居上海松江漕河泾高新技术开发区的印梦园3D打印服务平台,是国内资深3D打印服务公司上海印梦智能科技有限公司创立。印梦园是中国领先的3D打印服务创造云平台,致力于为各行各业的创造者提供在线3D打印服务和打印成品交易服务,3D定制设计和3D扫描服务,3D打印模型分享和下载服务,行业资讯及社区交流等多种服务。

2.4 南京3D打印创新中心
    2013年3月,中国3D打印技术产业联盟和栖霞区及南京经济技术开发区签订战略合作协议,将首个中国3D打印机技术创新中心落户南京。这个中心包括3D打印应用中心、示范中心以及科普、教育、培训、加工等中心,并将引进国内外优秀人才,在南京探索出一个3D打印技术发展模式,帮助传统产业转型升级。
    当前 3D打印服务中心的服务模式基本有如下两种模式:

2.4.1 基于标准 3D 模型文件的远程模式
    这一模式要求设计者通过互联网上传标准的3D模型文件,由3D打印社区提供在线协作的设计方案修正,由3D打印中心提供打印和产品推广等。这一模式服务的主要对象是产品设计人员或最终使用者,仅需要远程协作即能完成,且适用的打印物通常造型个性化要求较高,而材料性能等要求较低。此外,对打印物的保密性要求也较低。

2.4.2 基于项目定制的 3D 打印设备使用模式
    这一模式由产品设计者提出需求,由3D打印中心和产品设计人员共同组成项目小组,确定打印工艺和制订打印方案,利用3D打印中心的强大软硬件设备,最终完成产品的打印。这一模式通常要求线下的交流和协作,能充分地利用 3D 打印系统的各种功能,适用于打印要求复杂,设计内容保密性较强的场合。

3 总结
    建立3D 打印服务中心,通过将3D打印的相关硬软件集合起来,以开放共享的方式对外提供服务,达到3D打印资源的共享和复用,从而推动3D 打印技术的普及和应用。因此,基于3D打印技术的生产制造必将极大地刺激社会需求,同时有效地提升整个社会的参与度,其直接结果就是就业率的大幅度提高。
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