中國3D打印行業(yè)發(fā)展面臨的問題及對策

中國3D打印行業(yè)發(fā)展面臨的問題及對策1國內(nèi)外行業(yè)差距從2012年設(shè)備數(shù)量上看，美國目前各種3D打印設(shè)備的數(shù)量占全世界40%，而中國只有8%左右。國內(nèi)3D打印在過去20年發(fā)展比較緩慢，在技術(shù)上存在瓶頸。1)材料的種類和性能受限制，特別是使用金屬材料制造還存在問題。2)成形的效率需要進一步提高。3)在工藝的尺寸、精度和穩(wěn)定性上迫切需要加強。隨著美國“再工業(yè)化、再制造化”的口號呼喊，3D打印所打造的少勞動力制造將給美國極大的動力去發(fā)展。中國與美國的差距主要表現(xiàn)在：1)產(chǎn)業(yè)化進程緩慢，市場需求不足；2)美國3D打印產(chǎn)品的快速制造水平比國內(nèi)高；3)燒結(jié)的材料尤其是金屬材料，質(zhì)量和性能比我們好；4)激光燒結(jié)陶瓷粉末、金屬粉末的工藝方面還有一定差距；5)國內(nèi)企業(yè)的收入結(jié)構(gòu)單一，主要靠賣3D打印設(shè)備，而美國的公司是多元經(jīng)營，設(shè)備、服務(wù)和材料基本各占銷售收入的1/3。在全球3D模型制造技術(shù)的專利實力榜單上，美國3DSystems公司、日本松下公司和德國EOS公司遙遙領(lǐng)先。展望未來，3D打印是以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化為基礎(chǔ)，以個性化、短流程為特征，實現(xiàn)直接制造、桌邊制造和批量定制的新的制造方式。其生長點表現(xiàn)在：與生物工程的結(jié)合，與藝術(shù)創(chuàng)造的結(jié)合，與消費者直接結(jié)合。目前，在歐美等發(fā)達國家，3D打印技術(shù)的應(yīng)用已較為廣泛，大到飛行器、賽車，小到服裝、手機外殼、甚至是人體組織器官。尤其在一些交叉學(xué)科領(lǐng)域中，3D打印的應(yīng)用更加明顯。2行業(yè)存在的問題3D打印產(chǎn)業(yè)正成為投資熱點。不少原來從事數(shù)字化技術(shù)、材料技術(shù)、精密機械技術(shù)的企業(yè)紛紛考慮投資開發(fā)3D打印設(shè)備生產(chǎn)和服務(wù)。目前，我國3D打印產(chǎn)業(yè)處于起步階段，存在一系列影響3D打印產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的問題。第一，缺乏宏觀規(guī)劃和引導(dǎo)。3D打印產(chǎn)業(yè)上游包括材料技術(shù)、控制技術(shù)、光機電技術(shù)、軟件技術(shù)，中游是立足于信息技術(shù)的數(shù)字化平臺，下游涉及國防科工、航空航天、汽車摩配、家電電子、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(shè)計業(yè)、生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)、文化創(chuàng)意業(yè)、電子商務(wù)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(guān)規(guī)劃中，對3D打印產(chǎn)業(yè)的總體規(guī)劃與重視不夠。第二，對技術(shù)研發(fā)投入不足。我國雖已有幾家企業(yè)能自主制造3D打印設(shè)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、工件支撐材料生成和處理、部分特種材料的制備技術(shù)等諸多環(huán)節(jié)，存在較大缺陷，難以完全滿足產(chǎn)品制造的需求。而占據(jù)3D打印產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)地位的一些美國公司，每年研發(fā)投入占銷售收入的10%左右。目前，歐美一些3D打印企業(yè)依托其技術(shù)優(yōu)勢，正加緊謀劃拓展我國市場。我國對3D打印技術(shù)的研發(fā)投入與美國有較大差距，占銷售收入的比重很少。第三，產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展。3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要完善的供應(yīng)商和服務(wù)商體系和市場平臺。在供應(yīng)商和服務(wù)商體系中，包含工業(yè)設(shè)計機構(gòu)、3D數(shù)字化技術(shù)提供商、3D打印機及耗材提供商3D打印設(shè)備經(jīng)銷商、3D打印服務(wù)商。市場平臺包含第三方檢測驗證支持、金融支持、電子商務(wù)、知識產(chǎn)權(quán)保護等支持。而目前國內(nèi)的3D打印企業(yè)還處于“單打獨斗”的初級發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)整合度較低，主導(dǎo)的技術(shù)標(biāo)準、開發(fā)平臺尚未確立，技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用還處于無序狀態(tài)。第四，缺乏教育培訓(xùn)和社會推廣。目前，我國多數(shù)制造企業(yè)尚未接受“數(shù)字化設(shè)計”、“批量個性化生產(chǎn)”等先進制造理念，對3D打印這一新興技術(shù)的戰(zhàn)略意義認識不足。企業(yè)購置3D打印設(shè)備的數(shù)量非常有限，應(yīng)用范圍狹窄。在機械、材料、信息技術(shù)等工程學(xué)科的教學(xué)課程體系中，缺乏與3D打印技術(shù)相關(guān)的必修環(huán)節(jié)，還停留在部分學(xué)生的課外興趣研究層面。3產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展建議當(dāng)前，全球正在興起新一輪數(shù)字化制造浪潮。發(fā)達國家為解決近年來制造業(yè)競爭力下降的難題，大力倡導(dǎo)“再工業(yè)化、再制造化”戰(zhàn)略，提出智能機器人、人工智能、3D打印技術(shù)是實現(xiàn)數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù)，并希望通過這三大數(shù)字化制造技術(shù)的突破，鞏固和提升制造業(yè)的主導(dǎo)權(quán)。雖然3D打印等數(shù)字化制造的核心技術(shù)仍處在發(fā)展的初級階段，產(chǎn)業(yè)還不成熟，但在產(chǎn)品設(shè)計、復(fù)雜和特殊產(chǎn)品生產(chǎn)、個性化服務(wù)等方面已顯示其獨特優(yōu)勢。所以，我們應(yīng)充分認識智能制造、數(shù)字化制造對我國的深刻影響，加快3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動我國由“工業(yè)大國”向“工業(yè)強國”轉(zhuǎn)變。(一)發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，可提升我國工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)水平，提高工業(yè)設(shè)計能力傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)方法往往是先做模具，然后再做出樣品，而運用3D打印技術(shù)，無需模具，就可以把制造時間降低為以前的1/10到1/5，費用降低到1/3以下。一些好的設(shè)計理念，無論其結(jié)構(gòu)和工藝多么復(fù)雜，均可以利用3D打印技術(shù)短時間內(nèi)制造出來，從而極大地促進產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計，能夠有效克服我國工業(yè)設(shè)計能力薄弱的問題。(二)發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，可生產(chǎn)出復(fù)雜、特殊、個性化的產(chǎn)品，有助于攻克技術(shù)難關(guān)3D打印技術(shù)可為基礎(chǔ)科學(xué)的研究提供重要的技術(shù)支持。在航天、航空、大型武器等裝備制造業(yè)，零部件種類多、性能要求高，需要進行反復(fù)測試。運用3D打印技術(shù)，既在研制速度上具有優(yōu)勢，還可以直接加工出特殊、復(fù)雜的形狀，簡化裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計，化解技術(shù)難題，實現(xiàn)關(guān)鍵性能的趕超。在生命科學(xué)的研究和應(yīng)用中，3D打印以“細胞打印”、“仿生定制”等形式出現(xiàn)，把標(biāo)準化、自動化的機械加工業(yè)生產(chǎn)方式，應(yīng)用到生物工程、生物制藥和臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，已取得豐碩成果。以生物組織為原材料的制造業(yè)，有望成為高端制造業(yè)的重要組成部分。發(fā)展3D打印技術(shù)，將促進我國在生物能源開發(fā)利用、生物和化學(xué)藥劑試驗、人體組織和器官再造等領(lǐng)域取得技術(shù)進步。(三)發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，可形成新的經(jīng)濟增長點，促進就業(yè)隨著3D打印技術(shù)的普及，“大批量的個性化定制”將成為重要的生產(chǎn)模式。3D打印技術(shù)與現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的緊密結(jié)合，將衍生出新的細分產(chǎn)業(yè)、新的商業(yè)模式，創(chuàng)造出新的經(jīng)濟增長點。如，自主創(chuàng)業(yè)者可通過購置或租賃低成本的3D打印設(shè)備（一些3D打印設(shè)備已低于1萬元），利用電子商務(wù)等平臺，為大量消費者定制生活用品、文體器具、工藝裝飾品等各類中小產(chǎn)品，激發(fā)個性化需求，形成一個數(shù)百億甚至數(shù)千億元規(guī)模的文化創(chuàng)意制造產(chǎn)業(yè)，并增加社會就業(yè)。4行業(yè)政策建議(一)制定3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，促進其優(yōu)先發(fā)展建議將3D打印技術(shù)定位為生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)、文化創(chuàng)意、工業(yè)設(shè)計、先進制造、電子商務(wù)及制造業(yè)信息化工程的關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)，將該產(chǎn)業(yè)納入優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品目錄。在財稅金融政策上，鼓勵企業(yè)投資、研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用3D打印技術(shù)，支持3D打印設(shè)備的進出口。(二)加強3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、行業(yè)協(xié)會建設(shè)，推動產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展積極引導(dǎo)工業(yè)設(shè)計企業(yè)、3D數(shù)字化技術(shù)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(wù)應(yīng)用提供商組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，利用有關(guān)學(xué)會、協(xié)會的平臺加強研討和交流，共同推動3D打印技術(shù)研發(fā)和行業(yè)標(biāo)準制定。促進3D打印技術(shù)發(fā)展的市場建設(shè)，包括3D打印電子商務(wù)平臺、3D打印數(shù)據(jù)安全和產(chǎn)權(quán)保護機制、3D打印技術(shù)及關(guān)聯(lián)項目投融資機制等，促進產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。(三)加大科技扶持力度，提升3D打印技術(shù)水平設(shè)立3D打印產(chǎn)業(yè)專項基金，重點推進數(shù)字化技術(shù)、軟件控制、打印裝置、材料技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。在研發(fā)扶持中，要注意建立公平、公正的研發(fā)績效評估體系，鼓勵各研發(fā)主體探索不同的技術(shù)路徑。加強對3D打印產(chǎn)學(xué)研合作的支持，特別對實施產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)在市場銷售、推廣上給予政策支持。(四)加強教育