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对症下药:深刻洞悉国内3D打印现状!

2015-10-23 16:53
冷血の爱
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  问题出现了,找准原因,解决问题才是关键。于中国3D打印产业而言,亦是如此。

  3D打印行业在中国虽然起步较晚,却有后来居上的趋势。为了中国3D行业发展的更快、更好,我们就必须正视其面临的问题,及时拿出对策。经过搜集与整理,我们为大家分析出中国3D打印行业所面临的以下几个问题,同时也提出了相应的对策。

  国内外行业差距

  有数据显示,目前中国3D打印设备在世界只占极其一小部分。国内3D打印在过去20年发展比较缓慢,在技术上也存在瓶颈,主要原因有:(1)材料的种类和性能受限制,特别是使用金属材料制造还存在问题;(2)成形的效率需要进一步提高;(3)在工艺的尺寸、精度和稳定性上迫切需要加强。

  随着美国“再工业化、再制造化”的口号呼喊,3D打印所打造的少劳动力制造将给美国极大的动力去发展。中国与美国的差距主要表现在:(1)产业化进程缓慢,市场需求不足;(2)美国3D打印产品的快速制造水平比国内高;(3)烧结的材料尤其是金属材料,质量和性能比我们好;(4)激光烧结陶瓷粉末、金属粉末的工艺方面还有一定差距;(5)国内企业的收入结构单一,主要靠卖3D打印设备,而美国的公司是多元经营,设备、服务和材料基本各占销售收入的1/3。在全球3D模型制造技术的专利实力榜单上,美国3DSystems公司、日本松下公司和德国EOS公司遥遥领先。

  展望未来,3D打印是以数字化、网络化为基础,以个性化、短流程为特征,实现直接制造、桌边制造和批量定制的新的制造方式。其表现在:与生物工程的结合,与艺术创造的结合,与消费者直接结合。

  目前,在欧美等发达国家,3D打印技术的应用已较为广泛,大到飞行器、赛车,小到服装、手机外壳、甚至是人体组织器官。尤其在一些交叉学科领域中,3D打印的应用更加明显。

  行业存在的问题

  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。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、部分特种材料的制造技术等诸多环节,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以及市场平台。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。

  产业快速发展建议

  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1/5,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打印技术在短时间内制造出来,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”、“仿生定制”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,有望成为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。

  (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,“大批量的个性化定制”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。比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,为大量消费者定制生活用品、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。

  行业政策建议

  (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。

  (四)加强教育培训,促进3D打印技术的社会化推广。

  将3D打印技术纳入相关学科建设体系,培养3D打印技术人才。依靠行业协会、博览会、论坛等组织形式进行3D打印技术和应用的培训。在科技馆、文化艺术中心、青少年活动中心等公共机构进行3D打印技术的展示、宣传和推广。发展3D打印服务机构,推广3D打印技术应用,为发展3D打印产业积累应用经验。

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