發布時間:2023-08-27 15:04:07
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了8篇的口腔醫療市場規模樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。
據TI介紹,今年1月的CES,TIDIP展區展出了三四十款成品,有些已經在市場上,有些陸續將要進入市場,流明度以往可能是幾十流明,到現在是三五百,尺寸也越來越小。例如向iPhone4S一插的產品,圖像就直接投出來。投影機市場研究機構PMA的總裁william Coggsh刪尊士稱:“2012年新一影枧(接近500流明)的全球市場規模將比2011年翻一番。”
在微型投影市場,主要有兩大技術:TI專利的DLP(數字光學處理技術)和LCoS。今天,TI又開拓了DLP的微型投影技術領域,進入到嵌入式應用領域。據TI介紹,DLP投影可以非常輕松地實現3D技術,以及多點觸摸,甚至是手掌識別技術、手勢判斷等技術,可以應用于醫療、工業、汽車、安全等領域,無論通過嵌入式解決方案平臺一LightCrafter或DLP的光源去控制,可以實現很多嵌入式的創意應用。
創應用意
工業上,DLP可以應用于3D掃描,或者PCB(印制電路板)制版。方法是無需傳統曝光的步驟,直接利用DLP芯片,把激光束引到主板上去做一些掃描,而不再需要掩膜等步驟。據悉,這方面已經有很多客戶和TI在開發合作。
醫療方面,可用于幫助醫生、護士尋找血管的醫療設備等。例如北美有一些醫院,已經引入了一種叫veinview的設備,可以照到患者手上,用紅外技術捕捉到血管的位置,然后再利用DLP把這個圖像直接投影到病患手臂上,這樣可把血管位置清晰地顯示出來,方便護士抽血。
另一個醫學應用是牙科的3D測量。很多小孩要戴牙套,傳統的做法是打一個石膏,放到嘴里,再把3D模型做出來,然后據此去做牙套。現在只要利用DLP的J3D測量技術,招筆式裝置放到口腔里面轉動一下,就掃描了口腔,測量出一個3D結構。根據這個3D結構,在電腦里就可以形成牙套的形狀,而省掉石膏建模的過程。
安全與監控方面,傳統的指紋識別是接觸式的,需要壓到玻璃上做掃描。利用DLP的3D掃描技術,就能宴現無接觸型的指紋識別和掃描工作。
汽車業是TI看好的領域之一。最近一年的重要車展上,奧迪等國內外車廠推出了下一代的概念車型。有新的DLP顯示概念,例如可以通過DLP把畫面直接顯示在擋風玻璃上,這樣將道路上看到的信息和投影出來的導航信息等融合到一起。此外,可在駕駛室邊的內飾上做一些互動投影、互動顯示;顯示面可以是曲面的:當你不想用的時候,它可關閉,和車內飾融為一體,甚至你都感覺不到存在這個顯示設備。
TI小巧的DLP LjghtCrafter模塊
為了配合廣泛的嵌入式應用、2月7目,TI DLP產品事業部宣布推出使他們無需再從最開始DLP的基本原理去了解。在這個平臺上,他們可以直接去實現算法或概念。因此,可通過DLP LightCrafter的基于USB的API和易用的圖形用戶界面、輕而易舉地創建、存儲和顯示高速圖形。
目前的趨勢表明,制藥企業正在物色數目更少、但規模更大、更加全球化的咨詢公司進行臨床前期工作。他還宣稱,與客戶進行內部研發相比,查爾斯•里弗可將藥物開發時間縮短3至6個月,實現20%至30%的成本節省。
業界認為,國際藥物開發已進入新時期。盡管全球藥物市場仍然在金融風暴的陰影籠罩之下,但隨著新技術的廣泛應用,藥物化學研究不斷取得進展,以及人類基因組密碼破譯等因素的影響,世界各國藥物開發仍異常活躍,企業新品陸續上市,商家競爭不斷加劇。
美國佛羅斯特-沙利文市場咨詢公司最近的調查報告說,近10年來制藥業在全球獲得空前發展,2009年全世界制藥業的市場規模約達9500億美元,比2004年增長50%,其中新興國家市場的貢獻占70%以上。
藥物開發外包發展迅速
高科技的日新月異,經濟全球化向縱深發展,使制藥業難以應付市場需求的千變萬化,即使實力雄厚的企業也不例外。為此,早在20世紀80年代初,工業化國家就出現了藥物研制開發承包企業。1990年后,藥物開發承包快速發展,90年代中期進入。1999-2009年,全世界藥品開發承包按藥物市場規模累計1500億美元。尤其是在目前經濟危機時期,導致成本壓力加劇促使藥物研發外包升溫。
目前,全世界至少有1600個藥物開發承包機構,每家機構的營業額估計達5000萬美元。據調查,開發承包貫穿了藥物研究與開發的整個領域,這些機構擁有分工細致的專業人才,一般均擁有多項專利,一些較大的承包研究組織往往是跨國機構,甚至還建立了自己的臨床部門。
新興市場國不僅擁有廣闊的藥物市場,有豐富的藥物原料資源,而且擁有數量眾多的可供臨床藥物試驗的對象,這些優勢吸引越來越多的國外藥業巨頭將研發活動轉移到這些國家。據對美國的調查,美國制藥公司平均每個新藥的研發成本從1987年的2.31億美元增長到到2008年的19億美元。為了降低成本,企業采取的最直接也是最有效的辦法就是把部分研發項目轉移到中國、印度、俄羅斯等低成本國家,通過研發外包維持企業的競爭力。通常,接受外包的國家其研發成本僅及美國的1/5到1/10,而且科技人才充足。過去10年,美國制藥公司的研發經費以每年9.6%的速度增長,2009年超過1100億美元,而外包出的研發經費以每年17.3%的速度增長,2009年達到250億美元。
由于研制速度快,成本低,近年來尤其受到大財團的青睞。隨著基因技術等高科技手段的普及,以及藥品的個性化市場要求,藥物開發外包將成為藥商開拓市場的難以取代的途徑。事實上,即使在充滿了市場風險的金融危機期間,許多擁有特長的企業正在積極尋找下一步的投資目標,這種趨勢無疑給國內外包研發企業帶來了機遇。
事實上,國際醫藥業外包研究機構已經追隨大型制藥企業進入了擁有科研專長的低成本地區,例如中國和印度。國際制藥業的經驗之談是:從“分子到市場”要花費10年的時間。事實上,這段過程往往要花費16年,而且其間要投入大量金錢,包括在每種藥物獲得成功之前失敗的那1萬多種化合物上的投入。顯然,查爾斯・里弗收購無錫藥明康德無疑是明智之舉,不僅節省下一大筆科研開發支出,更重要的是大大提前了新藥進入市場的時間。業界認為,此次收購從一個側面顯示了中國的競爭優勢,這種優勢不僅體現在醫藥行業的那些臟活累活中,在許多附加值更高的領域也日益明顯。吸引查爾斯・里弗的,是中國為數眾多的患者群體資源和杰出的科學家。
生物制藥迅速崛起
金融風暴沖擊了許多傳統產業,但生物制藥產業以其獨特的產業結構優勢仍然是當前全球的投資熱點。生物藥物是指運用微生物學、生物學、醫學、生物化學等的研究成果,從生物體、生物組織、細胞、體液等,綜合利用微生物學、化學、生物化學、生物技術、藥學等科學的原理和方法制造的一類用于預防、治療和診斷的制品。
生物制藥行業的特征是高技術、高投入、高風險、高收益和長周期。一個生物藥品開發成功的概率只有5%~10%,投入一般需要1億~3億美元,開發周期需要8~10年,回報率通常在10倍以上,有的高達20~30倍。
目前全世界的醫藥品已有一半是生物合成的,特別是合成分子結構復雜的藥物時,它不僅比化學合成法簡便,而且有更高的經濟效益。在生物制藥發展最快的美國,目前已上市的有新型生物藥物已近300種。其中包括治療失眠、多種硬化癥、劇痛、慢性腎病、失禁、口腔疼痛和治癌等藥物。
開發生物藥物的一個優勢是原料來源豐富,以天然的生物材料為主,包括微生物、人體、動物、植物、海洋生物等。隨著生物技術的發展,有目的人工制得的生物原料成為當前生物制藥原料的主要來源。生物藥物的特點是藥理活性高、毒副作用小,營養價值高。生物藥物主要成分有蛋白質、核酸、糖類、脂類等。這些物質的組成單元為氨基酸、核苷酸、單糖、脂肪酸等,對人體不僅無害而且還是重要的營養物質。
近年來國際生物制藥業界市場爭奪不斷升級,其中一個重要特點是戰略聯盟日趨頻繁,主要是指中小型生物技術公司在開發出新產品后,與資金、技術、生產設備和銷售能力強大的大公司間以聯盟的形式進行合作,以達到大規模生產并成功銷售的目的。
美國是世界上使用生物藥品最多的國家。目前美國市場上銷售的1萬多種藥品中,生物制藥產品雖然只占約250種,但是在美國的醫療保健開支中,生物制藥產品卻占據了比例不相稱的份額。2008年,美國聯邦醫療保險為生物藥品支出了150多億美元的費用,幾乎占同年生物藥品同類支出的七分之一。
高度關注再生藥物
國際制藥業巨頭輝瑞公司去年11月聲稱,將會在未來三至五年的時間內投入1億美元用于再生醫學研究,其中尤其重視對包括成體和胚胎干細胞的研究。其實不僅輝瑞,世界上許多國家也對再生藥物表現出高度重視,在該領域的投資不斷增長。
談及干細胞,無論公眾還是媒體必然都會關注到胚胎干細胞上去,但業界認為,商家感興趣的是利用干細胞研究成果開發本世紀最有價值的藥物。
越來越多的研究人員認為胚胎干細胞用途廣泛,而且在疾病的治療方面將來很有可能比成體干細胞更有作用,但同時他們也相信成體干細胞能夠幫助治愈一些疾病,如糖尿病、心臟病等等。研究證實,成體干細胞是目前唯一用于移植手術中的干細胞,用于治療如白血病這樣的癌癥。
成體干細胞占干細胞的比重最大,主要是因為其比胚胎干細胞更容易獲得,并且用于臨床試驗的成本更低。另外成體干細胞主要來自于成熟組織,如骨髓和臍帶血,因此也避免了類似于胚胎干細胞的倫理爭論。除此之外,研究人員將通過商業渠道進一步大力推廣成體干細胞研制出的藥物,推廣力度將超越基于胚胎干細胞而研制出的藥物。業界分析認為,國際上許多著名的制藥公司正在密切關注成體細胞研究的發展動態和其研制成果進入市場的時間,這本身很能說明問題。
美國在發展再生藥物領域走在世界前沿。美國商業部預計,今年美國成體細胞療法的銷售總額將會超過1億美元;到2018年,整個干細胞療法帶來的總收入將會增至100億美元。盡管成體干細胞和胚胎干細胞有所不同,但是經營干細胞的公司的股價卻同漲同落。顯然,這就是為什么奧巴馬政府在解除聯邦經費禁用于胚胎干細胞研究的禁令后,成體干細胞公司的股價陡然上漲的原因。
如今,美國、歐洲和日本的大型的制藥公司都在努力進入成體干細胞制藥領域,這些制藥公司都愿意在這方面投資,他們認為進入該領域足夠安全而且能帶來滿意的收益。再生藥物研究領域資深專家、美國凱斯西儲大學干細胞及再生醫學研究中心執行主任黛布拉・格萊格教授指出:“成體干細胞的研究已經有10到15年的歷史,科技成果正在源源不斷從實驗室進入工廠,現在應該是發展的黃金時期。”
計算機輔助設計為藥物開發插上翅膀
在現代信息技術的推動下,利用計算機輔助藥物設計日益為企業所青睞。業界分析,無需很久,包括癌癥、關節炎、艾滋病在內的眾多疾病相關藥物成果將完全產生于計算機,而以往所依靠的經驗式重復篩選法將被拋棄。另一方面,盡管篩選并不是新藥開發的唯一途徑,但卻是必不可少的手段,如何進行低耗而高效的篩選、縮短藥物產生的時間,一直是制藥界不斷追求的目標。
藥物設計是多種科學交叉綜合的產物,人類基因研究和蛋白組學的日新月異,已給藥物呈現了新的作用靶點和作用機制。現有的計算機資源也有足夠能力開展藥物設計,分析潛力藥物的化學結構并給出最佳候選藥品。
迄今,許多大型制藥企業已建立一個既能體現漸進性又能體現高效率的程序系統,可在初步篩選出藥物化學特征后立即給出細節。實驗證明,新方法可以在5000個分子中整理出92%的以往漏失的非藥物材料,在提高處理速度的同時也避免了有潛力化合物的遺漏。
業內專家指出,可以預期,將設計工具和設計方法進行集成是提高效率最有效途徑,尤其表現在藥物研發領域,即創意理論與計算機輔助藥物設計之間的結合。專家稱這使新藥開發全速奔向一個新時代,而這一時代正是科學界期待已久的。
各國朝野積極推動新藥進入市場
據美國克里夫蘭市場咨詢公司的調查,全球制藥企業近十年來研發開支持續上升,即使在金融風暴期間也無放慢跡象,表明了對推動新藥進入市場充滿了信心。僅2009年,全球制藥業僅在研究和開發方面的開支就達到720億美元,創歷史最高紀錄。由于各大制藥商制定了每年推出3至5種新藥的目標,它們將在先進設備或更高效生產方案上投入更多的資金。預計,2010年前世界前50家醫藥公司研發中的新藥將超過1500個。
隨著經濟全球化的深入,無論是發達國家還是和發展中國家,新藥市場均呈快速發展態勢。據美國商務部預計,2015年以前,美國處方藥消費的年均增長率將達到13.5%。事實上,一些市場因素對于處方藥消費的增長具有重要影響,這包括人口老齡化、越來越多的病人傾向用藥物療法來替代手術治療。
在資本市場已經成熟的美國,投資人對風險的承受力較強。早在30年前,生物技術領域,美國的民間和工業界投資就遠遠超過政府投資,由市場和產業資本為主導進行的生物技術產業投資和商業化運營,在美國極為成熟和有序。
早于新品會之前,家化公布了半年報。在行業業績普遍下滑,就連行業第一的寶潔業績也是大幅萎縮的情況下,此時家化14.03%的營收增長和11.73%的凈利潤增長顯得頗為亮眼。在成績背后,上海家化的品牌在減少,品類在增多。 品牌收縮
家化首先調整了自己的品牌矩陣。
2013年,家化提出以“佰草集、六神和美加凈三大超級品牌+雙妹、高夫、玉澤、啟初、恒妍、茶顏、家安等細分品牌”為主的布局。時任家化董事長的葛文耀希望在日化業務之外,繼續向民族時尚產業延伸,逐步涉足手表、酒店等行業,為家化打造出“日化+時尚”的雙機翼。
拋開無疾而終的“時尚夢”不說,家化之前的品牌陣營發展本身也并不順利。首先是定位高端、以上海文化為賣點的雙妹連年虧損。1918年誕生的雙妹曾是上海家喻戶曉的高端品牌,可惜情懷從來不是高端護膚品的賣點,“最精致的呵護”才是讓女性沖動的魔鬼。中國護膚品牌向來難以立足高端市場,消費者根深蒂固的品牌偏見是天然的瓶頸。種種錯位,讓雙妹曲高和寡。
而走專營店渠道的恒妍,也沒有達到家化預期的效果。主要面對三四線城市的專營店渠道,在產品包裝上需要走“土豪”風格,“量足而且顏色鮮艷”。謝文堅后來曾經表示,恒妍秀氣的風格確與渠道需要有出入。遇到相同問題的,還有藥妝渠道的玉澤。
在今年上半年的春秋新品會上,家化對品牌進行了收縮,暫停了雙妹、恒妍和玉澤等品牌,調整為“五大品牌”戰略:超級品牌六神和佰草集,主力品牌高夫和美加凈,新興品牌啟初。到秋季會上,家化嘗試性地將品牌調整為“5+1”,即個人護理陣營的佰草集、美加凈、六神、高夫和啟初,加上家居清潔品牌家安。
同時,家化復活了去年叫停的茶顏和玉澤,以兩個新品牌開拓新的市場和渠道,以尋求更多增量。家化企業本身的調整,讓品牌也經歷了一個“放――收――調整釋放”的整理過程。 新品深入細分
完成品牌調整之后,家化仍然需要尋找更多增長的動力,才能應對增長放緩的行業大趨勢。寶潔已經因為連續六個季度業績下滑,賣掉包括沙宣、蜜絲佛陀在內的40多個品牌,并且還會繼續賣掉60多個其他品牌,以獲得更多流動資金。而國內另一個上市日化企業索芙特,則宣布退出日化行業,轉而投身智慧城市。
謝文堅則將希望放在了家化的新品上,縱向進入到彩妝、口腔護理的細分領域,橫向挖掘年輕人市場。
8月的產品會上,家化重啟了電商渠道品牌――茶顏。這個專門為電商渠道打造的品牌,也是家化年輕化的一次嘗試。茶顏的目標受眾是“泛90后”人群,為此提出了 “一茶一面膜”的概念,即“口服茶包+外敷面膜”。從三角包裝到使用體驗,再到全電商渠道,茶顏都帶著濃濃的互聯網味道。主打中高端護膚的佰草集,則將部分拳頭產品進行了升級,推出“25+”和“30+”兩類細分產品,以此貼近年輕受眾,挖掘青年市場。
家化正在尋求突破的另外兩個市場是彩妝和口腔護理。一直主打草本護膚的佰草集將會涉足彩妝領域。通過與漳州片仔癀合作,成立合資公司,佰草集擬進入口腔護理領域。
但無論是佰草集彩妝,還是與片仔癀的攜手,都很難一帆風順。
中國彩妝市場規模高達3000億元,但這里同時也早已勁敵林立。一水兒的外資品牌占據了絕大部分市場份額,也占領了百貨公司和商超兩個渠道。尤其這兩年,隨著一二線城市逐漸飽和,外資品牌也開始放下身段,渠道下沉,以尋求增量。
佰草集盡管一直主打中高端草本護膚,但是要進入彩妝市場,未必就能水到渠成。歐美品牌霸占高中端,日韓品牌盤踞中端,盡管有卡姿蘭這樣的國產品牌在中低端市場,將一款CC霜賣出2億元的成績,但顯然佰草集并不會愿意去中低端市場爭食。那么在中高端市場,佰草集要面對的就是一場惡仗。加上隨著6月開始的進口關稅調整,以及“全球購”倒逼的全球市場調價,歐萊雅、雅詩蘭黛、資生堂、愛茉莉太平洋、倩碧等品牌都下調了中國市場的價格。過去,國內品牌仰仗的低價優勢空間也在收縮。
在口腔護理市場,家化也會面臨同樣的難題。這是一個僅次于護膚、洗發的第三大個人護理市場,但也依然是一個外資品牌占據主導的市場。以高露潔、佳潔士為主導的國外品牌,占有約2/3的市場份額。家化要如何攜片仔癀站穩腳跟,需要認真想想。 加碼電商渠道
除了在新品上尋求增量空間,家化還把電商渠道提到了一個新的重要位置上。
同樣是在8月的會上,家化同時啟動了全品牌天貓旗艦店。家化的目標是在2018年,讓電商銷售占比從過去翻番。
家化在傳統渠道掌握有相當的話語權,旗下的六神在全國有約360萬個渠道端,幾乎成為大大小小商超雜貨鋪的硬通貨。日本花王進入中國市場,也要借助家化的渠道優勢。即便如此,家化依然感受到來自電商的壓力。過去幾年,一方面是傳統渠道萎縮,一方面是外資品牌渠道不斷下沉,曾經憑借渠道紅利迎戰國際品牌的國內日化企業,正在逐漸失去天然屏障。反倒是韓束、韓后等品牌,選擇通過微商渠道和網絡營銷快速興起。
盡管電商渠道對上海家化的重要性顯而易見,但在品牌云集的天貓上,這里的江湖排名和行業地位顯然并不成正比關系。在電商渠道有強大優勢的國產面膜品牌御泥坊,一度傳出要被寶潔收購,足見各大企業對電商渠道的渴求。同時電商不同于傳統渠道的邏輯,也給各家企業提出難題。
家化上線全品牌旗艦店,恐怕品牌意義大過銷售意義。淘寶、天貓一直是中小企業的狂歡,是新興品牌崛起的舞臺,但對于諸如寶潔、聯合利華、上海家化在內的傳統大牌企業來說,反而有點疲于應付。電商已經進入流量時代,家化要想拿下這個渠道,除了開旗艦店,恐怕還要學很多。 理智與情感
在家化穩健增長的背后,仍然有一絲不和諧的陰影,那就是關于資本方平安的各種猜測。就在2011年平安入主家化時,曾經承諾五年內不會轉讓股權。眼看這個承諾將在明年到期,這讓外界對家化的關注點,始終是資本大過產業。9月23日,家化停牌公告,宣布大股東擬增持股份。盡管截止發稿前,具體增持股份并沒有公布,但這則公告一定程度上了坐實了平安將長期持股的猜測。另一方,上海家化作為國企改革的典型案例,也為國企改革的未來提供了更多想象的空間。
盡管家化正在走出陰影,但次生影響完全消弭仍需時間。要讓外界看到家化的破繭新生,它必須更努力。
2013年11月,謝文堅奔赴上海家化履新,正是家化內部變動最大之時。在后來的采訪中,謝文堅曾坦露過當時的壓力。這位美籍職業經理人,此前擔任強生醫療大中華區總裁。日化行業和國企環境,對謝文堅來說都是初來乍到頭一遭。
謝文堅來到家化的第二個星期,組織了一次與50位總監級高管的溝通會。人事部按照過去的習慣,將謝文堅的位子單獨安排在主席臺上,50位高管整整齊齊坐在臺下。那一次,謝文堅沒有走上主席臺,而是走到第一排,站著講了1個小時,介紹自己的經歷和理念。
上任后的謝文堅在公眾面前十分低調,第一次正式露臉還是在今年上半年,此時距離他來到家化已經過去一年多。
今年7月,平安內部進行了一次家化股權變更,將家化的股權從平安信托轉移到平安人壽。更為可信的一種觀點是,相比看重短期收益的信托,人壽保險對長期投資的需求更加明顯,股權變更恰恰是平安在做長期持有準備。9月23日,家化停牌公告,宣布大股東擬增持股份。盡管截止發稿前,具體增持股份并沒有公布,但這則公告一定程度上了坐實了平安將長期持股的猜測。另一方,上海家化作為國企改革的典型案例,也為國企改革的未來提供了更多想象的空間。
[關鍵詞]3D打印,航空航天,生物醫藥,建筑
中圖分類號:F204 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)15-0271-01
0引言
3D打印技術又稱增材制造技術(Additive Manufacturing,AM),是指依據計算機三維模型數據,采用與減式制造技術相反的逐層疊加方式,利用金屬、塑料或其它材料逐層打印來制作物體的過程,也被稱作疊加成型技術或快速原型技術。3D打印技術自1984年問世以來便廣受關注,經過30多年的發展,如今已成為推動世界先進制造業發展的源動力之一,被譽為“第三次工業革命”的核心技術。掌握和應用最新最前沿的科學技術,推動生產力的發展,將是未來國家間競爭的重要體現和地位分水嶺。目前,發達國家正在飛速發展3D打印技術,美國、日本和德國占據了3D打印市場的主導,尤其是美國占據了全球近40%的比重。我國的3D打印技術起步較晚,然而,近年來其在國內的應用市場日趨升溫,據前瞻產業研究院統計,2012年中國3D打印市場規模約為10億元人民幣,到2013年達到了20億,預計到2016年將達到100億,從而超越美國成為全球最大的3D打印市場。
3D打印技術引發了制造業新一輪的技術變革,已在航空航天、醫療、建筑等等多個領域取得了迅猛的發展,為尖端技術研究提供了關鍵的技術支撐。
1 航空航天領域
航空航天尖端領域是3D打印技術的重要應用領域之一。美國麻省理工Technology Review中指出,高性能金屬材料3D打印技術的突破是3D打印領域的重要里程碑,它將成為航空結構輕量化、高效低成本化的革命性途徑。美國增材制造路線圖將航空航天列為推動3D打印發展的第一工業目標行業,美國國家增材制造創新聯盟2014年資助的15個項目中60%與航空航天直接相關;歐盟Horizon 2020 計劃給增材制造帶來發展新機遇;英國政府2014年資助考文垂大學6000萬英鎊,建設開發航空部件的國家增材制造中心;德國建立了直接制造研究中心,主要研究和推動增材制造技術在航空航天領域中結構輕量化方面的應用;法國增材制造協會致力于增材制造技術標準的研究;瑞士的洛桑理工學院以及加拿大國家研究委員會均成立了增材制造研究中心;西班牙也啟動了一項發展增材制造的專項,研究內容包括增材制造共性技術、材料、技術交流及商業模式等四方面內容;我國在《國家增材制造發展推進計劃》(2015~2016 年)中提出到2016 年在航空航天等直接制造領域達到國際先進水平的發展目標。
在眾多研究計劃支持下,航空航天用3D打印金屬構件取得了重要進展。美國AeroMet公司于2000年9 月完成了激光快速成形鈦合金機翼結構件,并于2001年為波音公司制造了次承力鈦合金結構件;2013年,美國普惠-洛克達因公司采用SLM技術制造了J-2X火箭發動機的排氣孔蓋,另外,美國軍方已經利用3D 技術成功試制出導彈彈出式點火器模型,并取得良好效果。我國從2000 年開始鈦合金等高性能大型關鍵金屬構件激光增材制造技術研究,一直受到政府主要科技管理部門的高度重視,北京航空航天大學王華明教授團隊的研究結果表明,激光打印的鈦合金零件的抗疲勞性能比鍛件高32%~53%,疲勞裂紋擴展速率降低一個數量級,該團隊制造的某戰機鈦合金主承力構件加強框投影面積達5.02m2,通過了裝機評審,使我國成為目前世界上唯一掌握飛機鈦合金大型主承力結構件激光快速成形技術并實現裝機應用的國家,該成果獲得了2012年度“國家技術發明獎一等獎”。
2 生物醫學領域
隨著生物制造概念的提出和發展,3D打印技術在醫學領域的應用也越來越廣泛,主要涉及以下五個方面。
第一個應用方面是快速構建醫學模型以利于術前模擬,提高手術成功率,美國兒童醫院曾利用3D打印技術打印出了患者的心臟模型。
第二個應用方面是利用3D打印的優勢來調節材料的密度,通過改變孔隙率和微孔大小,制造適應細胞生長的活性骨骼。Jiankang等人利用3D打印技術,制造出了鈦合金半膝關節和多孔生物陶瓷人工骨骼,組裝后得到了臨床表現良好的復合半膝關節假體;國內的清華大學、西安交大和上海交通大學的研究團隊在這方面取得了最具代表性的成果,成果制造出了具有生物活性的人工骨骼。
第三個應用方面是制造生物器官。美國南卡羅來納醫藥大學采用3D打印技術成功打印出了三維腎臟血管;Mannoor等人[13]打印出的仿生耳能實現聽覺;清華大學成功制造出了具有自然特性和生物活性的組織器官;西安交通大學采用天然基質生物材料成功研發了打印立體肝組織的仿生設計和制造技術。
第四個應用方面是個性化控制細胞分布,精確打印牙齒生物支架。美國Stratasys公司和德國Envisiontec公司的都生產出了專門用于牙科應用的3D 打印機;華中科技大學自主研發、制造出了可摘除的鈦合金義齒支架;北京大學口腔醫學院成功研制出了人牙髓細胞共混物,并成功進行了打印實驗。
第五個方面是3D精準掃描建立3D數據模型實現整形美容。美國康奈爾大學的研究人員利用牛耳細胞在3D打印機中打印出人造耳朵,可以用于先天畸形兒童的器官移植;美國北卡羅來納州維克森林大學再生醫學研究所成功研發出能打印出皮膚的系統,并進行了實驗驗證;英國口腔外科醫生Andrew Dawood利用3D打印技術成功恢復了腫瘤患者的說話和吞咽能力以及面部特征;我國上海大學附屬人民醫院利用 3DP工藝,打印頭顱三維模型及缺損的下頜骨模型,成功為23位患者進行了修復下頜角截骨整形術。
3 建筑領域
3D打印技術在建筑領域的應用目前主要包括兩方面:一是在建筑設計階段制作建筑模型;二是在工程施工階段利用3D打印技術建造實際建筑結構。
在建筑設計階段,設計師可以使用3D打印機將計算機中的設計三維模型直接打印為建筑模型,這種方法具有快速、環保、低成本等優點,可以用于制作精美的建筑模型。目前3D SYSTEM公司能以石膏粉為原料打印彩色建筑模型。
在工程施工階段,3D打印技術用于快速打印建筑結構目前正處于研發階段,取得了一定的研究成果。當前應用的3D打印技術主要有D型工藝(D-Shape)、輪廓工藝(Contour Crafting)和混凝土打印(Concrete Printing)。D型工藝由意大利發明家恩里克?迪尼發明,通過打印機底部的噴嘴,噴射出鎂質黏合物,在黏合物上噴撒砂子可逐漸鑄成石質固體,通過一層層黏合物和砂子的結合,最終形成石質建筑物;建造完畢后建筑體的質地類似于大理石,比混凝土的強度更高,并且不需要內置鐵管進行加固。“輪廓工藝”是由美國南加州大學工業與系統工程教授比洛克?霍什內維斯提出的,輪廓工藝的材料(混凝土)由噴嘴根據設計圖在指定地點中擠出后,由噴嘴兩側的刮刀進行外型修整,凝固后可形成建筑結構外墻。混凝土打印由英國拉夫堡大學建筑工程學院提出,使用噴嘴擠壓出混凝土通過層疊法建造構件。
4 結論
許多高尖精技術領域的需求推動了3D打印技術的研發和應用,3D打印技術的進一步發展也促進了這些領域里先進制造業的發展。進一步發展3D打印技術,解決現存的技術難題,實現打印產品規模化生產是3D打印技術推動先進制造技術發展的根本所在。
參考文獻
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