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从制造到智造再到自造

来源:本站 2017/9/15

制造业是新加坡的经济支柱,2016年为新加坡的经济贡献了800亿新币的产值,约占新加坡GDP的20%,并为全社会提供了大量优质就业岗位。随着全球经济增长放缓,中国、德国和美国都在加紧发展先进制造业,新加坡也不例外,其中的一个主攻方向是3D打印:

A

3D打印(3D Printing),或者三维打印,也叫「增材制造」(Additive Manufacturing,AM),是一种以数字模型文件为基础,融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术,通过软件与数控系统将专用材料以逐层堆积的方式,制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料进行「切削-组装」的制造模式,增材制造采用原材料累加的方式制造,不浪费原材料,并且使复杂结构件的直接制造成为可能。增材制造被认为是引领制造业走向「智造业」最具前景的技术方向。

B

除此之外,AM技术不需要传统的刀具和夹具,对传统生产线的依赖度很低,在一台设备上就可以制造出任意复杂的零部件,从而可以实现零部件的「自由制造」,大大减少了复杂零部件的加工工序,缩短了加工周期,并且零部件越复杂,AM的技术优势越明显。基于这样一些特点,AM在制造业有着广泛的应用前景,可以与传统的「切削-组装」方式相结合,大大释放传统生产线的产能。例如,用AM技术制造模具,再用流水线批量生产等。

C

鉴于AM在制造业中的广泛应用前景,世界各国尤其是西方发达国家纷纷制定了促进增材制造技术发展的国家战略和计划。2011年,英国政府开始持续增大对AM技术的研发经费。2012年,美国白宫宣布了提振美国制造业的计划,并联合14所大学、50余家企事业单位成立了增材制造创新研究所。德国更是在「工业4.0」计划的指引下,成立了直接制造研究中心,并推动AM技术率先在制造业应用。我国也发布了《中国制造2025》,在该领域已有诸多进展,但消费级3D打印发展比较迅猛,工业级应用相比发达国家尚有较大差距。

D

新加坡对AM技术的研究始于上个世纪90年代,南洋理工大学的Chua Chee Kai教授是亚洲AM技术的先驱,在他的推动下,新加坡的AM技术始终走在亚洲国家前列。2013年,新加坡贸工部发布《国家制造发展计划》,随后政府投入5亿美元用于发展增材制造技术。2013年底,政府科技研究局A*STAR推出增材制造特别计划,经济发展委员会提供专项资金支持,瞄准不同关键技术,大力推动增材制造的产学研结合。此后,经济发展委员会拨出3000万美元,支持南洋理工大学建立「3D打印中心」,为研究人员和工程师提供培训,也为材料等其他领域的研发提供支持。

E

2015年9月,新加坡政府宣布成立一个全国增材制造创新组合(NAMIC),以协助企业在核心业务和制造过程中采用3D打印技术,这个组合由南洋理工大学、新加坡国立大学和新加坡科技与设计大学的相关研究中心组成,分别是NTU的3D打印中心、NUS的医疗技术3D打印项目和SUTD的数字化制造与设计中心。NAMIC致力于把新加坡公共机构和高等学府的研究成果,应用到商业用途上,为市场带来新产品,主要通过联合基金支持的方式促进研究机构和产业实体之间的项目转化,重点是新加坡具有开发能力和竞争优势的行业应用。根据最新报道,NAMIC已经联系了本地和国际的400多家公司,帮助他们采用3D打印技术,未来计划扩展到1000家。

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根据统计,全球增材制造营收已经从2013年的30亿美元增长到2016年的60亿美元,显示出非常乐观的发展前景。为此,新加坡进一步调整了增材制造的重点领域,优先致力于精密工程、航空航天、医疗卫生和汽车行业。其中,新加坡国立大学上个月成立了专注于医疗保健研究的3D打印中心,并获得政府1800万新币的支持。该中心依托杨潞龄医学院和国立大学工程学院,将在手术器械、3D打印定制药品、人体组织修复等方面研发出新产品,准备开展的17个研发项目吸引了很多家公司的参与,并募集到470多万新币的研发经费。

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虽然政府多次支持,企业反应也很积极,但增材制造的门槛仍然很高。一方面工业级3D打印设备非常昂贵,一般企业很难承受,另一方面实业界普遍缺乏对增材制造的知识和技术储备。除此之外,原材料方面新加坡还高度依赖进口。这些因素在一定程度上阻碍了AM的应用。然而,当我看到SUTD大学的教室里3D打印机已经成为标配的时候,不得不感叹新加坡在推动增材制造技术渗透方面的扎实努力。未来,随着AM技术的普及,每个制造企业都会有一个「数字孪生体」,牵引制造业向智造业迁移。再未来,当每个人都掌握这一技术的时候,工厂就会消失,智造就变成了自造!

A-G

结论:想,满脑子都是问题。做,遍地答案……

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