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技术有关研究生毕业论文开题报告,与中国3D打印产业的现状思路相关毕业论文怎么写

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摘 要 :一些国家将3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一,使其引起广泛关注.发展3D打印产业,可以提升我国工业领域的产品开发水平,提高工业设计能力;可以生产复杂、特殊、个性化的产品,有助于攻克技术难关;可以形成新的经济增长点,促进就业.面对新的生产方式变革和发达国家大力推进的“再工业化战略”,我国也应高度重视3D打印等新型数字化制造技术的研发和产业化,加大人才培养、市场培育和应用推广的力度,努力在数字化革命和智能制造的“机会窗口”前取得3D打印产业发展主动权.

关 键 词 :3D打印产业;数字化制造;发展思路

中图分类号:F49 文献标识码:A

文章编号:1007-7685(2013)01-0090-04

近期,英国《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一文中,将3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一,引发了世人的关注.作为新生事物,什么是3D打印技术?它与传统产品开发和生产制造有什么区别?发展的意义何在?我国发展现状如何?下一步应如何发展?

一、3D打印概况

(一)3D打印的概念

3D打印技术是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术,被称为“具有工业革命意义的制造技术”.运用该技术进行生产的主要流程是:应用计算机软件设计出立体的加工样式,然后通过特定的成型设备(俗称“3D打印机”),用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品.3D打印技术是“增材制造”的主要实现形式.“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造.传统数控制造一般是在原材料基础上,使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法,去除多余部分,得到零部件,再以拼装、焊接等方法组合成最终产品.而“增材制造”与之不同,无需原胚和模具,就能直接根据计算机图形数据,通过增加材料的方法生成任何形状的物体,简化产品的制造程序,缩短产品的研制周期,提高效率并降低成本.

(二)3D打印技术所依托的关键技术

3D打印技术需要依托多个学科领域的尖端技术,主要包括以下方面:信息技术,即要有先进的设计软件及数字化工具,辅助设计人员制作出产品的三维数字模型,并根据模型自动分析出打印的工序,自动控制打印器材的走向;精密机械,即3D打印技术以“每层的叠加”为加工方式,产品的生产要求高精度,必须对打印设备的精准程度、稳定性有较高的要求;材料科学,即用于3D打印的原材料较为特殊,必须能够液化、粉末化、丝化,在打印完成后又能重新结合起来,并具有合格的物理、化学性质.客观说,目前3D打印技术尚不成熟.作为一项多学科交叉的高新技术,还需要在各相关领域投入较大的研发力量,才能掌握完整的核心技术.


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(三)3D打印技术的应用领域

近年来,3D打印技术发展迅速,在各领域都取得了长足发展,已成为现代模型、模具和零部件制造的有效手段,在航空航天、汽车摩托车、家电、生物医学等领域得到了一定应用,在工程和教学研究等领域也占有独特地位.

具体应用领域包括:工业制造.可应用于产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证.制作模具原型或直接打印模具,直接打印产品:3D打印技术制造的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世,家用器具模型也被用于企业的宣传、营销活动中;文化创意和数码娱乐:可作为形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体.科幻类电影《阿凡达》运用3D打印技术塑造了部分角色和道具,3D打印技术制造的小提琴接近了手工艺的水平;航空航天、国防军工:可对形状复杂、尺寸微细、性能特殊的零部件、机构进行直接制造;生物医疗:可应用于人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等的制作;消费品:可应用于珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意DIY作品的设计和制造;建筑工程:可应用于建筑模型风动实验和效果展示,建筑工程和施工(AEC)模拟;教育:可应用于模型验证科学假设,用于不同学科实验、教学.在北美的一些中学、普通高校和军事院校,3D打印机已经被用于教学和科研;个性化 :可提供基于网络的数据下载、电子商务的个性化打印 服务.

从市场应用份额看,3D打印技术应用在汽车及零配件领域占37%,在消费品领域占18.2%,应用于航空航天和国防军工占13.7%,在商业机器领域占11.2%,在医疗领域占8.8%,在科研方面占8.6%.

二、我国3D打印产业发展现状及面临的问题

近年来,我国积极探索3D打印技术的研发,初步取得成效.自20世纪90年代初以来,清华大学、西安交通大学、华中科技大学、华南理工大学、北京航空航天大学、西北工业大学等高校,在3D打印设备制造技术、3D打印材料技术、3D设计与成型软件开发、3D打印工业应用研究等方面,开展了积极的探索,已有部分技术处于世界先进水平.其中,激光直接加工金属技术发展较快,已基本满足特种零部件的机械性能要求,有望率先应用于航天、航空装备制造;生物细胞3D打印技术取得显著进展,已可以制造立体的模拟生物组织,为我国生物、医学领域尖端科学研究提供了关键的技术支撑.目前,依托高校的研究成果,对3D打印设备进行产业化运作的公司实体主要有:北京殷华(依托于清华大学)、陕西恒通智能机器(依托西安交通大学)、湖北滨湖机电(依托华中科技大学).这些企业都已实现了一定程度的产业化,部分企业生产的便携式桌面3D打印机的价格已具备国际竞争力,成功进入欧美市场.

一些中小企业成为国外3D打印设备的 商,经销全套打印设备、成型软件和特种材料.还有一些中小企业购买了国内外各类3D打印设备,专门为相关企业的研发、生产提供服务.其中,广东省工业设计中心、杭州先临快速成型技术有限公司等企业,设立了3D打印服务中心,发挥科技人才密集的优势,向国内外客户提供服务,取得了良好的经济效益.

在家用电器、汽车配件、通信技术、航天、军工等领域,3D打印技术被越来越多应用到产品研发和生产中.在医疗领域,国内高水平的医院使用3D打印技术,为患者提供 的牙齿和骨骼替代物以及具有仿生性能的体内植入物.在教育领域,我国有很多高校购买了3D打印设备,开展多个学科的教学和研究工作.目前,中国已成为美国、日本、德国之后的3D打印设备拥有国. 3D打印产业正成为投资热点.不少原来从事数字化技术、材料技术、精密机械技术的企业纷纷考虑投资开发3D打印设备生产和服务.


这篇论文来自:http://www.sxsky.net/dingzhi/461827.html

资料来源:《3D打印技术将掀起“第三次工业革命”?》,载自《科学研究动态监测快报》,中国科学院国家科学图书馆,2012年10月1日.

目前,我国3D打印产业处于起步阶段,存在一系列影响3D打印产业快速发展的问题.

第一,缺乏宏观规划和引导.3D打印产业上游包括材料技术、控制技术、光机电技术、软件技术,中游是立足于信息技术的数字化平台,下游涉及国防科工、航空航天、汽车摩配、家电电子、医疗卫生、文化创意等行业,其发展将会深刻影响先进制造业、工业设计业、生产性服务业、文化创意业、电子商务业及制造业信息化工程.但在我国工业转型升级、发展智能制造业的相关规划中,对3D打印产业的总体规划与重视不够.

第二,对技术研发投入不足.我国虽已有几家企业能自主制造3D打印设备,但企业规模普遍较小,研发力量不足.在加工流程稳定性、工件支撑材料生成和处理、部分特种材料的制备技术等诸多环节,存在较大缺陷,难以完全满足产品制造的需求.而占据3D打印产业主导地位的一些美国公司,每年研发投入占销售收入的10%左右.目前,欧美一些3D打印企业依托其技术优势,正加紧谋划拓展我国市场.我国对3D打印技术的研发投入与美国有较大差距,占销售收入的比重很少.

第三,产业链缺乏统筹发展.3D打印产业的发展需要完善的供应商和服务商体系和市场平台.在供应商和服务商体系中,包含工业设计机构、3D数字化技术提供商、3D打印机及耗材提供商、3D打印设备经销商、3D打印服务商.市场平台包含第三方检测验证支持、金融支持、电子商务、知识产权保护等支持.而目前国内的3D打印企业还处于“单打独斗”的初级发展阶段,产业整合度较低,主导的技术标准、开发平台尚未确立,技术研发和推广应用还处于无序状态.

第四,缺乏教育培训和社会推广.目前,我国多数制造企业尚未接受“数字化设计”、“批量个性化生产”等先进制造理念,对3D打印这一新兴技术的战略意义认识不足.企业购置3D打印设备的数量非常有限,应用范围狭窄.在机械、材料、信息技术等工程学科的教学课程体系中,缺乏与3D打印技术相关的必修环节,还停留在部分学生的课外兴趣研究层面.

三、我国发展3D打印产业具有重要的战略意义

当前,全球正在兴起新一轮数字化制造浪潮.发达国家为解决近年来制造业竞争力下降的难题,大力倡导“再工业化、再制造化”战略,提出智能机器人、人工智能、3D打印技术是实现数字化制造的关键技术,并希望通过这三大数字化制造技术的突破,巩固和提升制造业的主导权.虽然3D打印等数字化制造的核心技术仍处在发展的初级阶段,产业还不成熟,但在产品设计、复杂和特殊产品生产、个性化服务等方面已显示其独特优势.所以,我们应充分认识智能制造、数字化制造对我国的深刻影响,加快3D打印产业的发展,推动我国由“工业大国”向“工业强国”转变.

(一)发展3D打印产业,可提升我国工业领域的产品开发水平,提高工业设计能力

传统的工业产品开发方法往往是先做模具,然后再做出样品,而运用3D打印技术,无需模具,就可以把制造时间降低为以前的1/10到l/5,费用降低到1/3以下.一些好的设计理念,无论其结构和工艺多么复杂,均可以利用3D打印技术短时间内制造出来,从而极大地促进产品的创新设计,能够有效克服我国工业设计能力薄弱的问题.

(二)发展3D打印产业,可生产出复杂、特殊、个性化的产品,有助于攻克技术难关

3D打印技术可为基础科学的研究提供重要的技术支持.在航天、航空、大型武器等装备制造业,零部件种类多、性能要求高,需要进行反复测试.运用3D打印技术,既在研制速度上具有优势,还可以直接加工出特殊、复杂的形状,简化装备的结构设计,化解技术难题,实现关键性能的赶超.在生命科学的研究和应用中,3D打印以“细胞打印”、“仿生 ”等形式出现,把标准化、自动化的机械加工业生产方式,应用到生物工程、生物制药和临床医学等领域,已取得丰硕成果.以生物组织为原材料的制造业,有望成

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0026;高端制造业的重要组成部分.发展3D打印技术,将促进我国在生物能源开发利用、生物和化学药剂试验、人体组织和器官再造等领域取得技术进步.

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(三)发展3D打印产业,可形成新的经济增长点,促进就业

随着3D打印技术的普及,“大批量的个性化 ”将成为重要的生产模式.3D打印技术与现代服务业的紧密结合,将衍生出新的细分产业、新的商业模式,创造出新的经济增长点.如,自主创业者可通过购置或租赁低成本的3D打印设备(一些3D打印设备已低于1万元),利用电子商务等平台,为大量消费者 生活用品、文体器具、工艺装饰品等各类中小产品,激发个性化需求,形成一个数百亿甚至数千亿元规模的文化创意制造产业,并增加社会就业.

四、我国3D打印产业发展的政策建议

(一)制定3D打印产业发展规划,促进其优先发展

建议将3D打印技术定位为生产性服务业、文化创意、工业设计、先进制造、电子商务及制造业信息化工程的关键技术和共性技术,将该产业纳入优先发展产业及产品目录.在财税金融政策上,鼓励企业投资、研发、生产和应用3D打印技术,支持3D打印设备的进出口.

(二)加强3D打印产业联盟、行业协会建设,推动产业协同发展

积极引导工业设计企业、3D数字化技术提供商、3D打印机及材料研发企业和机构、3D打印服务应用提供商组建产业联盟,利用有关学会、协会的平台加强研讨和交流,共同推动3D打印技术研发和行业标准制定.促进3D打印技术发展的市场建设,包括3D打印电子商务平台、3D打印数据安全和产权保护机制、3D打印技术及关联项目投融资机制等,促进产业可持续发展.

(三)加大科技扶持力度,提升3D打印技术水平

设立3D打印产业专项基金,重点推进数字化技术、软件控制、打印装置、材料技术等关键技术的研发.在研发扶持中,要注意建立公平、公正的研发绩效评估体系,鼓励各研发主体探索不同的技术路径.加强对3D打印产学研合作的支持,特别对实施产业化

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