【正文】 1 3D 打印將幫助制造業(yè)建立 新的商業(yè)模式 ........................ 11 第 5 章 3D 打印打破了制造業(yè)的限制性 ................................ 11 隨時(shí)打印出危害性產(chǎn)品 ....................................... 11 知識(shí)產(chǎn)權(quán)將會(huì)受到侵害 ....................................... 11 第 6 章 總結(jié) ....................................................... 15 致 謝 ............................................................. 16 參考文獻(xiàn) ........................................................... 17 中山大學(xué)南方學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 第 1 章 緒論 研究背景 3d 打印技術(shù)早在 30 年前已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域，在過去他常被人稱作“快速成型技術(shù)”，他主要應(yīng)用于重量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中，如飛機(jī)外觀設(shè)計(jì)。那時(shí)候的 3d 打印機(jī)就像是早期的電子計(jì)算機(jī)，體積十分的龐大。當(dāng)然隨著時(shí)間的推移，直到 2022 年開源桌面級(jí) 3D 打印機(jī)設(shè)備的發(fā)布，人們才對(duì)他有了一定的認(rèn)識(shí)，在過去 3d 打印機(jī)給人的感覺就是只適用于專業(yè)人士，現(xiàn)在 3d 打印機(jī)的輕巧和低廉的價(jià)格，可以讓業(yè)余愛好通過購(gòu)買開源硬件，自己動(dòng)手拼裝出屬于自己的 3d打印機(jī)，然后在短時(shí)間實(shí)現(xiàn)自己的那些偉大發(fā)明的想法。在新的 3d 打印技術(shù)浪潮的到來，在各大媒體都能看到他的身影，進(jìn)入了人們的視線，不難想象 3d 打印技術(shù)在將來將會(huì)走進(jìn)千家萬(wàn)戶，影響著各大行業(yè)，當(dāng)然在制造業(yè)上的發(fā)展必然是舉足輕重的。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 3d 打印技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用在歐美國(guó)家受到了高度的重視，同時(shí)他們也是一直處 于領(lǐng)先的地位。除了歐美的國(guó)家，日本、澳大利亞、南非也都著力推動(dòng) 3d 打印技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。其中美國(guó)的 3D Systems 公司是在 2022 年收購(gòu) 3D 打印技術(shù)的最早發(fā)明者和最初專利擁有者 Z Corporation 公司之后，奠定了其在 3D 打印領(lǐng)域的龍頭地位。另一間也是屬于美國(guó)公司的 Stratasys 與以色列的 Objet 合并后，再收購(gòu)了桌面 3d 打印廠商 MakerBot，成功將他們的 3d 技術(shù)覆蓋桌面級(jí)、專業(yè)級(jí)和工業(yè)級(jí)，此外不得不提的是 Stratasys 旗下的 MakerBot 營(yíng)運(yùn)著一個(gè)名叫Thingiverse 社區(qū)，再加 上他們的產(chǎn)品以開源的方式發(fā)布，得到不少設(shè)計(jì)發(fā)燒友的追隨，使 3d 打印技術(shù)與更加親民更加地大眾化，促進(jìn)著 3d 打印技術(shù)在民間發(fā)展。 在國(guó)內(nèi)的 3d 打印技術(shù)，已有兩批骨干型的公司，一批是有官方背景，一直在大學(xué)實(shí)驗(yàn)室和研究機(jī)構(gòu)出來的，項(xiàng)目都有政府的支持，主要從事工業(yè)級(jí)的研究開發(fā)，另一種是創(chuàng)客群，他們都是憑著個(gè)人的愛好從事桌面級(jí)別的研發(fā)。在 2022年由亞洲制造業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)等權(quán)威科研機(jī)構(gòu)成立了中國(guó) 3D 打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，國(guó)內(nèi)也有廠商買斷了像以色列的技術(shù)，并將設(shè)備和材料實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，但很多的 耗材都是要依賴進(jìn)口的，而小廠家主要仿造美國(guó)的開源硬件制造桌面級(jí)的設(shè)備，雖然是落后 1~2 代，但在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上有所改進(jìn)，顯得性價(jià)比更加高。但總體來說，國(guó)內(nèi)的 3d 打印技術(shù)水平與歐美國(guó)中山大學(xué)南方學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 家的還是有一定的差距。但國(guó)內(nèi)的優(yōu)勢(shì)在于有著巨大的市場(chǎng)，預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)的 3d 打印市場(chǎng)會(huì)越發(fā)蓬勃。 研究目的、意義 隨著 3d 打印技術(shù)掀起的一輪熱潮后，在英國(guó)的《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》中提到， 3d 打印機(jī)將會(huì)大大推動(dòng)第三次工業(yè)革命的實(shí)現(xiàn)。制造業(yè)可能會(huì)變得社會(huì)化，以后每家每戶都可能是個(gè)小作坊?？梢赃@樣說，他在未來將影響到各個(gè)行業(yè)，當(dāng)然制造業(yè)也是 首當(dāng)其沖的，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬也在“國(guó)情咨文”多次提到了 3d 打印，并籌劃建立 3D 打印國(guó)家創(chuàng)新中心，旨在提升美國(guó)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)然 3d 打印機(jī)在短期不能完全取代傳統(tǒng)的制造業(yè)，但在現(xiàn)今制造業(yè)上的應(yīng)用必定是不斷增多的，因此，研究 3d 打印技術(shù)在制造業(yè)上的應(yīng)用發(fā)展前景是十分地貼近實(shí)際的情況，也能夠令更多的制造業(yè)工作者了解 3d 打印技術(shù)在制造業(yè)上應(yīng)用會(huì)發(fā)生什么樣的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)制造業(yè)的未來能或多或少地做一個(gè)預(yù)判，能夠更加及時(shí)地做出相關(guān)行動(dòng)，從而提升競(jìng)爭(zhēng)力。 中山大學(xué)南方學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 第 2 章 3d 打印將令制造業(yè)變得更好更快更便宜 從設(shè)計(jì) 到產(chǎn)品交付的時(shí)間將被縮短 現(xiàn)在是一個(gè)講求效率的社會(huì)，各個(gè)企業(yè)都在想盡一切的辦法把公司的效率提上去，而 3d 打印技術(shù)就剛能幫助企業(yè)大大縮短從設(shè)計(jì)到產(chǎn)品交付的時(shí)間。每個(gè)產(chǎn)品都需要一個(gè)原型，也可以說是一個(gè)初稿，每個(gè)設(shè)計(jì)師、工程師、營(yíng)銷團(tuán)隊(duì)、制造商都會(huì)對(duì)初稿進(jìn)行多重的檢查，看看最后成為最終產(chǎn)品能否達(dá)到他們的預(yù)期要求。在汽車制造業(yè)中， 3d 打印技術(shù)就能為此提供服務(wù)了。有的汽車制造商會(huì)讓他們自己的技術(shù)人員手工制造出汽車部件的泡沫模型，然后就叫來 3d 打印服務(wù)商將模型掃描一遍，要的就是捕捉出詳細(xì)而且精細(xì)的數(shù)據(jù)文件，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行快速的成型出原型。其實(shí) 3d 打印服務(wù)商可以為汽車制造商直接提供快速成型的原型產(chǎn)品的照片和實(shí)物樣品，然后進(jìn)行直觀的體驗(yàn)，逐漸汽車制造商就跳過泡沫和黏土模型，不再需要企業(yè)本來的內(nèi)部專業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過手工設(shè)計(jì)出原型，也就是說把原型設(shè)計(jì)這部門外包給了 3d 打印的服務(wù)商，企業(yè)就能大大降低了生產(chǎn)的成本。由此可見，原始的手工泡沫或黏土模型制造原型，將會(huì)被 3d 打印逐漸取代?；蛟S有一天，手工泡沫模型這種藝術(shù)將會(huì)退出制造業(yè)的舞臺(tái)成為歷史，然而 3d 打印模型將會(huì)憑著他的制造速度帶給企業(yè)高效率的制造以外，也能讓更多的設(shè)計(jì)師能更快地實(shí)現(xiàn) 他們的夢(mèng)想，完成他們的設(shè)計(jì)，那么 3d 打印自然而然就會(huì)不斷讓更多的產(chǎn)品通過研發(fā)測(cè)試而面世，是大大加速了產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐，在以往推出一個(gè)新品需要兩到三年時(shí)間變成六個(gè)月的時(shí)間，當(dāng)產(chǎn)品的誕生速度加快，整個(gè)行業(yè)的也就會(huì)得到了迅速的發(fā)展。那么當(dāng)產(chǎn)品換代變得比以前更快了，制造商們就應(yīng)該相應(yīng)調(diào)節(jié)好自己的步伐去適應(yīng)市場(chǎng)和同行們的變化，同時(shí)不要忽略了再拼速度的時(shí)候還是需要保證好產(chǎn)品的質(zhì)量，不然就會(huì)讓 3D 打印機(jī)蒙上了污點(diǎn)。 產(chǎn)品開發(fā)的成本將會(huì)降低 一個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)所涉及到的成本是有很多方面的，開發(fā)員的人力成本，時(shí)間，產(chǎn)品 測(cè)試的自身?yè)p耗，外在的設(shè)施成本等等，制造商們往往會(huì)想盡一切的辦法去降低開發(fā)成本，而當(dāng)有了 3d 打印技術(shù)，成本降低并不是件什么難事。說到產(chǎn)品的開發(fā)，就應(yīng)該要從原模說起，原模一般會(huì)用來測(cè)試生命周期各個(gè)階段，這樣才能知道產(chǎn)品的部件如何批量生產(chǎn)。調(diào)試和測(cè)試的 3d 打印部件將會(huì)把產(chǎn)品的內(nèi)在缺陷最小化。工程師可以是在模擬生產(chǎn)環(huán)節(jié)中使用沒有組裝的部件的調(diào)試測(cè)試模型。微軟的 Surface 平板電腦就是在一所大學(xué)校園里用 3d 打印