問世于上世紀80年代的3D打印技術近年來在航空航天、工業(yè)制造、生物醫(yī)療、建筑工程、個人化定制等領域已經(jīng)得到了廣泛應用,越來越引起人們的關注。
日前,在武漢舉行的3D打印國際論壇上,業(yè)內(nèi)人士普遍看好3D打印技術,認為這是一項革命性新型制造技術,有著巨大的市場潛力。同時,3D打印產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段,發(fā)展面臨著諸多問題,難以形成規(guī);a(chǎn),釋放其巨大的市場潛力仍需政府出臺政策給予扶持。
3D打印市場潛力巨大
“3D打印作為先進制造技術之一,是一項革命性新型制造技術,它改變了通過對原材料進行切削、組裝進行生產(chǎn)的加工模式,實現(xiàn)了隨時、隨地、按不同需求進行生產(chǎn)!痹趧倓偨Y(jié)束的3D打印國際論壇上,工信部副部長蘇波稱,3D打印將深刻影響制造業(yè)的未來,市場潛力巨大,有望成為未來新的經(jīng)濟增長點。
與傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式相比,3D打印技術擁有很多優(yōu)勢。在以往,制作復雜結(jié)構(gòu)的大型制件生產(chǎn)周期長,成本高,制件連接處的強度較差,而3D打印機能輕松解決上述問題。
由于不需要生產(chǎn)線,它能節(jié)省原型時間,降低生產(chǎn)成本,極大地減少了材料的浪費。同時,它還能夠依據(jù)個人的愛好和需求,制造特殊形狀的物品,而傳統(tǒng)方法卻很難做到。
目前,3D打印技術正日益受到全球各國的重視,3D打印產(chǎn)業(yè)也成為“十大增長最快的工業(yè)”之一。來自美國德克薩斯州大學的教授大衛(wèi)?柏瑞爾介紹,美國專門針對制造業(yè)提出了一系列發(fā)展方案,將3D打印列為11項重要技術之一,聯(lián)合研發(fā)機構(gòu)、高等院校、制造商,建立國家3D打印研究所,引進大量人才從事研發(fā)生產(chǎn)工作。
據(jù)統(tǒng)計,3D打印技術誕生25年以來,其制造設備和服務平均年增長率27%,2011年全球產(chǎn)值16.8億美元,比上年增長29.4%。據(jù)預測,到2016年該市場規(guī)模將達31億美元,到2020年將增長到52億美元。
3D打印已經(jīng)顯示出了巨大的市場潛力,大衛(wèi)?柏瑞爾認為,目前3D打印占全球制造業(yè)市場極為微小,其產(chǎn)業(yè)鏈從最初的原材料處理、設備制造直到最后的打印應用與服務,即使只有一小部分消費品通過3D打印的方式來制造,這也將是一個萬億規(guī)模的巨大市場。
中國工程院院士盧秉恒認為,3D打印制造設備的數(shù)量比例在一定程度上表現(xiàn)了國家的經(jīng)濟活力與創(chuàng)新能力。目前,美國擁有世界上38.5%的3D打印設備,而中國所占的比例只有8.6%,有著極大的提升空間。
規(guī);a(chǎn)尚難實現(xiàn)
美國德雷克賽爾大學教授周功耀認為,作為一門新技術,3D打印是一個極深極廣的綜合科學技術,它的制造應用和產(chǎn)品涉及科學知識的方方面面,因此,3D打印不可避免地面臨著諸多“瓶頸”,在規(guī);a(chǎn)上依然面臨著巨大挑戰(zhàn)。
“由于用于3D打印的材料研發(fā)難度大等原因?qū)е轮圃斐杀据^高;制造效率不高,制造精度相當于鑄型,尚不能令人滿意。”盧秉恒說,雖然3D打印技術在重工業(yè)零部件制造方面得到一定應用,但總體而言,工藝與裝備研發(fā)不充分,尚未進入大規(guī)模工業(yè)應用。
我國從上世紀90年代起開始研發(fā)3D打印技術,目前西安交通大學、華中科技大學、清華大學、北京隆源公司等高校、研究機構(gòu)以及企業(yè)已經(jīng)取得不錯的研究成果,研發(fā)出光固化、金屬熔敷、生物制造、陶瓷成形、激光燒結(jié)、金屬燒結(jié)、生物制造等類型的3D打印裝備和材料。
就我國而言,3D打印雖然發(fā)展迅速,但仍面臨缺乏宏觀規(guī)劃和引導、研發(fā)投入不足、產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展、缺乏社會推廣等一系列問題。
3D打印產(chǎn)業(yè)上游包括材料技術、控制技術、軟件技術,中游是立足于信息技術的數(shù)字化平臺,下游涉及國防科工、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、文化創(chuàng)意等行業(yè),其發(fā)展將會深刻影響先進制造業(yè)、工業(yè)設計業(yè)、生產(chǎn)性服務業(yè)、文化創(chuàng)意業(yè)及制造業(yè)信息化工程。但在我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級、發(fā)展智能制造業(yè)的相關規(guī)劃中,對3D打印這一交叉學科的技術總體規(guī)劃與重視不夠。
我國雖已有幾家企業(yè)能自主制造3D打印設備,但企業(yè)規(guī)模普遍較小,研發(fā)力量不足。在加工流程穩(wěn)定性、部分特種材料的制備技術等諸多具體環(huán)節(jié),存在較大缺陷,難以完全滿足產(chǎn)品制造的需求。
目前國內(nèi)的3D打印企業(yè)還處于“單打獨斗”的初步發(fā)展階段,產(chǎn)業(yè)整合度較低,主導的技術標準、開發(fā)平臺尚未確立,技術研發(fā)和推廣應用還處于無序狀態(tài)。
此外,由于3D打印屬于新近研發(fā)的技術,還未能在生活中普及,普通民眾對“3D打印”的概念仍感到陌生,使得這一技術不能得到社會化推廣。
推動產(chǎn)業(yè)化需系統(tǒng)性政策支持
自2010年始,中國就已成為全球制造業(yè)第一大國,但中國國制造業(yè)長期積累的深層次矛盾日益突出,資源環(huán)境約束不斷強化,勞動力成本趨于上升,發(fā)展方式仍較為粗放,經(jīng)濟增長的質(zhì)量和效益不高,內(nèi)生動力不足!
蘇波認為,把握3D打印技術的研發(fā)及應用趨勢,對提升中國制造業(yè)的自主創(chuàng)新能力,對中國在數(shù)字化制造、智能制造方面取得發(fā)展主動權,加快推進工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變具有重要意義。
蘇波建議,我國需出臺系統(tǒng)性的政策支持3D打印產(chǎn)業(yè)化,加強頂層設計和統(tǒng)籌規(guī)劃,加大財稅政策引導力度,適時積極引導建立3D打印行業(yè)協(xié)會,鼓勵研發(fā)等措施,進一步促進3D打印社會化推廣。
專家建議將3D打印技術定位為生產(chǎn)性服務業(yè)、文化創(chuàng)意、工業(yè)設計、先進制造的關鍵技術和共性技術,將該產(chǎn)業(yè)納入優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品目錄。工信部、財政部等部門要聯(lián)手在財稅金融政策上,鼓勵企業(yè)投資、研發(fā)、生產(chǎn)和應用3D打印,支持3D打印設備的進出口。
“要長期立于不敗之地,中國必須要有自己的核心技術,擁有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品才能在國際上站穩(wěn)!北R秉恒說,對待3D打印要有科學的態(tài)度,政府應該制定技術發(fā)展路線圖,建立協(xié)同創(chuàng)新的運行機制,加強交叉學科建設,利用國家基金、973、863、重大專項等從不用層面支持3D打印技術。
此外,業(yè)內(nèi)人士指出,工業(yè)設計企業(yè)、3D數(shù)字化技術提供商、3D打印機及材料研發(fā)企業(yè)和機構(gòu)、3D打印服務應用提供商可以組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,利用有關學會、協(xié)會的平臺加強研討和交流,共同推動3D打印技術研發(fā)和行業(yè)標準制定。