浅谈我国3D打印行业发展与问题

浅谈我国3D打印行业发展与问题




  摘 要:自20世纪90年代中期,3D打印技术出现在人们的视野开始,全世界对于它的关注与讨论越来越热,甚至将其称为第三次工业革命。中国作为全球第二大的经济体,紧跟时代潮流,大力推动3D打印产业的发展。但是3D打印本身存在一些硬伤严重阻碍了它的发展。这些都值得我们深思以及寻找解决之道。 

  关键词:3D打印;中国;问题 



一、3D打印简介 

  3D打印技术出现在20世纪90年代中期,它以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成型,制造出实体产品,也被称为增材制造。在它出现之前,人类历史上使用的都是减材制造,也就是通过车、钳、刨、铣等方式将原料中不需要的部分去除掉,最后得到需要的成品。3D打印技术则是一种堆叠的生产方式,通过计算机指挥一个喷嘴一层一层喷出原材料进行叠加制造出产品。它与前者相比,有几个不可比拟的优点:首先是节省成本,有多少原材料用多少原材料,不会存在边角料的浪费现象;其次是智能控制,可以打印出任何形状甚至是人力无法完成的产品,从而也节省人工成本。对于最看重成本的工业社会,3D打印的出现无异于一场颠覆性的革命。 

二、3D打印在我国的发展现状 

  3D打印技术是我国制造行业与国外先进水平差距较小的技术之一,甚至于在3D打印技术的研发上,我国在某些领域还处于世界领先地位,如利用选择性激光烧结(SLS)技术制造大型零部件这一项,我国掌握的技术是全球最先进的。国内许多企业也致力于3D打印设备的研发与制造之中。 

  但是,目前我国3D打印在产业化上与国际上其他发达国家依然存在差距:从企业销售额方面看,欧洲国家的3D打印企业的销售额约为10亿元(人民币),美国3D打印企业营收约为30亿元,而中国的企业收入别说过亿元,过5000万元的企业都寥寥无几。从产业规模方面看,2012年全球3D打印行业的总产值是120-130亿元,中国为8-9亿元;2013年世界3D打印行业的市场规模约为200亿元,中国约为20亿元。2014年中国3D打印的产值约为40亿元。预计2016年,全球市场规模规模将突破100亿美元,国内100亿元人民币。2020年前,3D打印技术将全面实现产业化。中国3D产业的发展速度相对而言还是比较快的。 

  中国极其看重3D打印的发展,政府对于将3D打印设为国家重大科技项目建议作出重要批示。科技部也将3D打印编入《国家高技术研究发展计划(863计划)》、《国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》。2015年3月28日,博鳌亚洲论坛2015年年会还举行“3D打印、数字制造与第三次工业革命”分论坛。 

  我国对3D打印的发展目标包括:到2017年初步建立增材制造(俗称"3D打印")技术创新体系,培育5至10家年产值超过5亿元、具有较强研发和应用能力的增材制造企业;并在全国形成一批研发及产业化示范基地等。在政策措施上,国家将加强组织领导,加强财政支持力度,并支持3D打印企业境内外上市、发行非金融企业债等融资工具。在3D打印的重点发展方向上,拟定了五大方向:一是金属材料增材制造,包括针对航空航天,核电、能源等机械零部件直接制造需求,研制钛合金、高温合金等金属材料;二是非金属材料增材制造;三是医用材料增材制造,例如针对牙齿、假肢、手术导板、手术辅助器械等方面需求,开发医用外部矫形器械专用材料等;四是设计及工艺软件;五是增材制造装备关键零部件。 

  与西方国家相比,中国3D打印的市场规模较小,这是缺点也是机会,意味着其中存在巨大的发展空间。未来几年的工作重心是开发3D打印的应用市场。工业3D打印的应用空间的扩大将会最为明显,而生物医药领域的应用则最被看好。全社会范围内将会不断寻找大量的传统制造业企业与3D打印技术的结合点。 

三、3D打印在我国发展中存在的问题 

  (一)可供打印的材料有限,能够应用的行业也有限。虽然3D打印技术被《时代》周刊评为2014年25项年度最佳发明之一,但是目前技术的发展比材料的发展超前太多,3D打印只能做到使用PLA(生物降解塑料聚乳酸)、ABS树脂、橡胶、石膏、塑料、可粘结的粉末颗粒等进口材料,进口材料特别是金属受到国外市场控制,价格居高不下。 

  打印机水平尚未成熟,无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料,打印的材料相当有限,所能支持的行业也受到限制。3D打印适用于进行一些小规模制造,特别是高端定制产品,如汽车零部件制造、医用器官制造、机械模型制造等。3D打印技术虽然先后进入了各大行业,?目前仅能在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域的基础制造方面有所应用,离高精尖还有很长一段距离。 

  (二)3D打印机器要求高,费用昂贵。3D打印技术经过近二十年的发展,在复制物体的外在形态这方面已经达到相当高的水平,几乎任何静态的形状都可以被打印出来,但是动态捕捉以及清晰度始终是不尽如人意。对于资金相对雄厚的生产企业而言,这些问题在资金和技术的支撑下还是可以解决的。但是对于普通家庭,它的费用超出承受能力。 

  3D打印技术的费用相对于我国居民的消费水平而言是相当高昂的。全世界第一台3D打印机的售价为1.5美元,目前市场上主要有三大类3D打印机:第一种是个人型,体积较小,操作容易,要价1300-20000美元;第二种是专业型,要价20000-350000美元,主要使用者是工程技术人员,包括中小企业、大公司部门级的工程师、设计师;第三种是生产型,要价250000-950000美元,用于航空航天、医疗、汽车等领域。若要实现3D打印普及到大众,价格必须要下调,但在未达到规模经济之前,必定会与成本形成冲突。 

  (三)相关知识产权法律条款缺失,存在道德风险隐患。知识产权是经济时代的亘古不变的热点。在过去的数十年中,全社会对知识产权的关注在不断深化。3D打印技术避无可避也会涉及到这一问题,作为朝阳产业,缺乏对知识产权保护是最致命的打击。如何制定3D打印的法律法规用来保护知识产权,也是我们面临的问题之一,否则就会出现泛滥的现象

3D打印的素材不断扩大,目前比较有争议的比如头盖骨、心脏等器官的打印等话题无时无刻都在刺激人类的神经。打印的内容违反道德或者是违反道德但是不违法法律规律是很难界定的,社会舆论还需要很走很长的路、花很长时间才会形成对这些新生事物的热同感。 

  (四) 产业化程度低,缺乏正确的商业模式。3D打印适用于个性化与定制化生产,适合生产小规模和有特色的产品,这些特点也导致了国内整个3D行业尚处于一个整合度较低,比较无序的阶段。企业规模普遍较小,研发力量不足。缺乏规模较大的企业起领导作用,这大大制约了3D打印在国内的大规模商业化进程。更致命的是,中国3D打印行业沿用了传统制造业商业模式,生产设备卖设备,先把设备生产出来、推销出去,而不是根据市场和用户的需求进行量身定做,生产和消费严重脱节。除此以外,3D打印的发展还要解决环境问题、人才培养问题等。 

四、3D打印在我国发展的建议 

  3D打印技术已然显示出巨大的发展潜力,但它在实现产业化和社会广泛应用上还有很长一段路要走。中国的3D打印的发展不仅需要政府投入资金、减免税收、完善法制,还需要行业和企业进行改革,深化商业模式,抱团合作,形成产业集群,产生规模经济。为推动和促进中国3D打印发展,在此提出特以下几点建议: 

  (一) 政府方面,加大对3D打印产业的扶持力度,完善知识产权法的建设,构建良好的法律环境。融资方面,推动设立3D打印产业发展资金,鼓励金融机构开展多种形式的首台套保险业务,建立支持3D打印发展的多渠道、多元化投融资机制,引导创业投资和股权投资向3D打印领域倾斜,鼓励民营资本进入3D打印领域等。 

  税收方面,探索相关税收优惠政策。如对消费者、使用者和对采购企业进行政府补贴和增值税抵扣,以扩大国内市场需求。 

  知识产权方面,国内对3D打印行业的监管不足,3D打印技术已然打印出材料特殊且具有杀伤力的枪械,能够躲避电子探测器等安检设备,对社会产生极大的危害。再者,3D打印技术的便捷性和易传播性,使得各种有危害的山寨产品被生产并且流通,严重妨害公共安全,保护知识产权的重要性凸显,所以我国宜及早制定3D打印技术相关法律,政府对3D打印产业加强政策引导和监管,规范和保证3D行业的健康发展。 

  (二) 行业方面,积极转变产业模式,抱团合作。目前,我国3D打印行业中的企业都还比较弱小,这种情况下要避免单打独斗,以免两败俱伤。3D打印行业中如果出现一家独大的情况,管理成本、生产成本、推广成本、科研成本数额会是惊人的,这都不利于企业的发展壮大。初级发展阶段。3D打印行业应建立产业联盟,利用联盟的平台共享资源,集中打开应用市场。如通过产业联盟所有的会员企业可以抱团申报工业用地,争取一些相关的利好政策,以及人才基地、研究基地、商业配套中心、生产基地等。3D产业联盟还可以通过共享行业信息、市场信息以及技术信息,扶持所有会员企业。同时,产业联盟也可以组织会员进行定期管理交流,整个行业共同攻克技术难题并提升技术水平、共同建立科学合理的价格体系,向社会提供满足消费者需求的产品。 

  (三) 企业方面,与高校、研究机构合作,建立产、学、研一体化。我国的3D打印处于初级发展阶段,而且技术攻关主力军集中在高校,如清华大学、西安交大、华中科大等。高校衍生出一系列优秀的3D打印企业,如北京殷华、武汉滨湖、陕西恒通等。但是,市场上资金实力较为雄厚的企业参与度比较低,不利于资源的优化配置和优势互补。国外的情况却恰恰与我国相反。 

  3D打印企业应该依托于高校以及研究机构,建立产业创新联盟。高校进行基础研究,研究所专攻应用型研究,企业主致力于产品化,实现产、学、研一体化。在此基础上,企业积极创新,推动产业升级转型。 

  中国3D打印行业还有很长一段路要走。但是,只要把握发展机遇,政府充分发挥统筹调控的作用,通过政策扶植和资金投入,行业间抱团合作并形成集群效应,企业与高校通力合作,3D打印一定会让中国在新一轮的国际产业竞争中占得鳌头。 

  参考文献: 

  [1] 王雪莹.3D打印技术与产业发展的前景分析[A].中国高新技术企业,2012(26):186. 

  [2] 第三次工业革命[J].经济学人(英),2012-4-21.


(唐萍 来源:企业导报 2015年8期)

[报告关键词]:   3D打印  

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