最近几年,3D打印的(de)曝(pù)光(guāng)度(dù)越(yuè)来(lái)越(yuè)高,3D打印房屋、3D打印汽(qì)车等3D打印产品的横空出现,不仅(jǐn)引起民众的广泛关注,更(gèng)是使得(dé)3D打印成为(wéi)投(tóu)资资(zī)金的新宠,银(yín)邦股(gǔ)份、中航重(chóng)机、华中数控等3D打印概念股表现大好。实际上,3D打印并非新(xīn)鲜事物,早在20世纪(jì)80年代就有专门(mén)的研究机构和企业从事(shì)3D打印(yìn)设备、材料、产品的研(yán)发与生产制造。经过几十年的发展,3D打印已在工(gōng)业造(zào)型、机械制造、军事、建筑、影视、家电轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域取得技术突破并得到初步(bù)应用。虽然目前(qián)全球3D打印市场份额只占整个制造业的0.02%,但是随着3D打印技术和材料(liào)的发展,其(qí)应用领域必将不断拓展,应用(yòng)规模将不断扩大。2012年(nián),全球3D打印设(shè)备市场规模为22.04亿美元,同比增长28.6%,预计到2017年将达到50亿美元,到2020年(nián)将达到108亿美元。
工业(yè)4.0背(bèi)景下3D打印必受(shòu)政策热捧
3D打(dǎ)印技术完(wán)美地契合(hé)了工业4.0制造智能化、资源(yuán)效率化和(hé)产品人性化的(de)理念,因此成为(wéi)广大国家发展的重(chóng)点。2012年,奥巴马针对(duì)美国(guó)制造业(yè)提出了一系列发展(zhǎn)方(fāng)案,将3D打印列为11项重要技术之一,并联(lián)合研发机(jī)构、高(gāo)等院校、制造商,建立了(le)国家3D打印研(yán)究所。3D打印是一场制造技术的革命,对中国制造业升级至(zhì)关(guān)重(chóng)要。我国从20世(shì)纪90年代(dài)起研(yán)发3D打印技术,目前,清(qīng)华大学、北京航空航天大(dà)学、西安(ān)交通大(dà)学、华中科技大学、北京隆源公司等研(yán)究机构与(yǔ)企业,已经(jīng)在3D打印设(shè)备和(hé)材料领域取得一定研究成果。2012年10月(yuè),中国3D打印(yìn)技术产业联盟成立,2013年,中国(guó)3D打印技术产业创新中心(南京(jīng)、潍坊、珠海)相继成立。2013年,3D打印入选(xuǎn)国家(jiā)“863”计划,国家将(jiāng)提供4000万人民币作为研究(jiū)基金来支持3D打印核心技术的发展,北京将投入15亿人(rén)民币支持3D打(dǎ)印技术。2015年2月,工信(xìn)部下发《国家增(zēng)材(cái)制造产业发(fā)展(zhǎn)推(tuī)进计划(2015-2016年)》,对3D产业的发展做出了(le)整(zhěng)体计划,未来相关产业政策的出台在预料之中。
定制(zhì)化生产制造是3D打(dǎ)印主要发(fā)展方向
基于(yú)3D打印低成本定制化的优势,航空工业、生物医学和个人(rén)消费是其(qí)最具潜(qián)力(lì)的(de)应用(yòng)领(lǐng)域(yù)。“十三五(wǔ)”期间(jiān),我国3D打印(yìn)将(jiāng)率先在航空工业领域获得广泛应用(yòng)。2013年1月,“飞机(jī)钛合金大型(xíng)复杂整体(tǐ)构件激光成形技(jì)术”获国家技术发(fā)明(míng)奖一等奖(jiǎng),我国成为世界(jiè)上第二(èr)个掌握飞机(jī)钛合(hé)金(jīn)结构件激光快速成形及技术(shù)的国(guó)家、世界(jiè)上唯一掌握激光成形钛合金大型主承(chéng)力构件制造且付诸实(shí)用的国家(jiā),航空部门和(hé)汽车(chē)制造(zào)等工业领域是该类3D打印技术最能发挥优势的领域,未来几年其应(yīng)用(yòng)将(jiāng)步入快(kuài)速成长期。
3D打印(yìn)在生物医学领域的应(yīng)用初步显现,目前正在探索(suǒ)的应用主(zhǔ)要有假牙和假肢,当3D打印技术与医学影像建(jiàn)模、仿真技术结合之后(hòu),还能够在人工假体、植(zhí)入体、人工组织器官的制造方面(miàn)得到广泛应用。随着打印(yìn)设(shè)备和打印材料技(jì)术的进一步突破(pò)、成本的进一步下降,3D打印(yìn)在个人消费领域(食品、艺术(shù)品、个性化(huà)物(wù)品等)也(yě)将(jiāng)得到进(jìn)一步(bù)发展(zhǎn)。“十(shí)三(sān)五”期间,3D打印将深刻影响制造企(qǐ)业(yè)的生(shēng)产方式,引领(lǐng)制造业从(cóng)标准(zhǔn)化和精(jīng)益(yì)化生产步(bù)入定制(zhì)化生产。经过“十三(sān)五”的夯实发展,到“十四五”期(qī)间,借助网络和信息技术(shù),我(wǒ)国有望初步(bù)形成以(yǐ)“个体创意+社区(qū)共建+云制造”为(wéi)代表的新的(de)制造(zào)业模式。
3D打(dǎ)印产业化发展尚需突(tū)破四(sì)大瓶颈
从中长(zhǎng)期看来,3D打印产业具有较为(wéi)广阔的(de)发展前(qián)景,但(dàn)目(mù)前产业距离成熟阶段尚有较大距离,理想很丰满(mǎn),现实很骨感(gǎn),短期内对于3D打印(yìn)的发展(zhǎn)不宜(yí)过分(fèn)高估(gū)。3D打印欲实现产业化发展,需要(yào)突破(pò)技(jì)术(shù)成本(běn)、打印材料、产品质(zhì)量、社会风险等(děng)四大瓶颈。技(jì)术成本方面,以3D打印(yìn)机为例,其造(zào)价昂贵,大(dà)多(duō)桌面(miàn)级(jí)3D打印(yìn)机售价2万元人民币左右,国内的仿(fǎng)制品价格可以低(dī)到6000元以下,但质量难以保证(zhèng)。打印材料方面,3D打(dǎ)印材料多采用化学聚合物,选择的(de)局限(xiàn)性较(jiào)大,成型(xíng)品的物(wù)理特(tè)性(xìng)较差,而且安全方面(miàn)也(yě)存在(zài)隐患(huàn),另外材料的价格也偏高,亟需丰富材料品种、降低材料价格。产品质量方面(miàn),许多3D打印产品精度还不尽人意,打印效率还远不(bú)适应(yīng)产业化需求,而且受工作原理的(de)限(xiàn)制,打印精度(dù)与(yǔ)速(sù)度之间存在严重冲突。社会风险方面,3D打印的技(jì)术优势使(shǐ)得假冒、仿造(zào)变得更加容易,不在知识(shí)产权等(děng)方面(miàn)提前做(zuò)好应对(duì),3D打印技术的泛滥将会带来(lái)严重的社会风险。