最近几(jǐ)年(nián),3D打印的曝光度越来越高,3D打印房屋、3D打(dǎ)印汽车等(děng)3D打(dǎ)印产(chǎn)品的横(héng)空出现,不仅引起(qǐ)民众的广泛(fàn)关注,更是使得3D打印(yìn)成为投资资金的(de)新宠(chǒng),银邦股(gǔ)份、中航重机(jī)、华中数(shù)控(kòng)等3D打印概念股表现大好。实际(jì)上(shàng),3D打印并非新鲜事物,早在20世纪80年(nián)代(dài)就有专门的研究机(jī)构和企业从事3D打印设备、材(cái)料、产(chǎn)品(pǐn)的研发与生(shēng)产制造。经过几十年的发展,3D打印已在工业造型、机械制(zhì)造(zào)、军事、建筑、影视、家电轻工(gōng)、医学、考古、文化艺术(shù)、雕刻、首(shǒu)饰(shì)等领域取得技术突破并得到初步应(yīng)用。虽然目前全球3D打(dǎ)印市场(chǎng)份额只占整个制(zhì)造业的(de)0.02%,但是随(suí)着(zhe)3D打印技术和材料的(de)发展(zhǎn),其应用领域必将不断拓(tuò)展,应(yīng)用(yòng)规模(mó)将不(bú)断扩大。2012年(nián),全球3D打印设(shè)备市场规(guī)模(mó)为22.04亿美元,同(tóng)比(bǐ)增长28.6%,预计到2017年将达到50亿美元,到2020年将达到108亿美元。
工业4.0背景下3D打印必受(shòu)政策热捧
3D打印技术完美地契合了工(gōng)业(yè)4.0制造(zào)智能(néng)化、资源(yuán)效率(lǜ)化和产(chǎn)品(pǐn)人性化(huà)的(de)理(lǐ)念(niàn),因此成为广大国家发展(zhǎn)的重点(diǎn)。2012年,奥巴马针对美(měi)国制造业提出了一(yī)系列发展方案,将3D打(dǎ)印(yìn)列(liè)为11项重(chóng)要(yào)技术之一,并联(lián)合研发机构、高等院校、制造商,建立了(le)国家3D打印研究所(suǒ)。3D打印是一场制造技术的革命,对中(zhōng)国制(zhì)造业升级至关重要。我国从20世纪90年代起(qǐ)研(yán)发3D打印技术(shù),目前,清华大(dà)学、北京航空航天(tiān)大学、西安(ān)交通大学、华中科(kē)技大学(xué)、北京隆源公司(sī)等(děng)研究机(jī)构与企业,已经在3D打印设备和材料领域取得(dé)一定研究成果。2012年10月,中国3D打印(yìn)技术(shù)产业联(lián)盟成立,2013年(nián),中国3D打印技术产(chǎn)业创新中(zhōng)心(xīn)(南京、潍(wéi)坊、珠(zhū)海)相继成立。2013年(nián),3D打(dǎ)印入选国家“863”计划,国家将提(tí)供4000万人(rén)民币(bì)作为研究(jiū)基金来支持3D打印核心技术(shù)的发(fā)展,北京将投入15亿人民币(bì)支持3D打印技术。2015年2月,工信部下发《国家增材(cái)制造产业发展推进计划(2015-2016年)》,对3D产业(yè)的发展做出了整体计划,未来相(xiàng)关(guān)产业政策的出(chū)台在预料(liào)之中。
定制化(huà)生(shēng)产制造是3D打印主(zhǔ)要发(fā)展方向
基于3D打印低(dī)成(chéng)本定制化的(de)优势,航(háng)空工业、生物医学和个人消费是其最具潜力的(de)应用领域。“十三五”期间,我国3D打印将率先在航空工业(yè)领域获得广(guǎng)泛应用。2013年1月,“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”获国家技术发明(míng)奖一等(děng)奖,我(wǒ)国成为(wéi)世(shì)界上第(dì)二个掌握飞机钛合(hé)金结构件(jiàn)激(jī)光快速成形及技术的国家、世界上唯(wéi)一掌(zhǎng)握激光成形钛合(hé)金(jīn)大型主承力构(gòu)件制造且(qiě)付诸实用的国家,航(háng)空部门和汽车(chē)制造(zào)等(děng)工业领域(yù)是该类3D打印技(jì)术(shù)最能发挥优势的(de)领域,未来几(jǐ)年其(qí)应用(yòng)将步入(rù)快速成长期。
3D打印在生物医(yī)学领(lǐng)域的应用(yòng)初(chū)步显现,目前正(zhèng)在探索的应用主要有假牙和假肢,当3D打印技术(shù)与医学影(yǐng)像(xiàng)建(jiàn)模、仿真(zhēn)技术结合之后,还能够(gòu)在人工(gōng)假体、植(zhí)入体、人工组织器官的制造方面得到(dào)广泛应用。随着打印(yìn)设备和打(dǎ)印材料技术的进一步突破、成(chéng)本的进一步下降(jiàng),3D打印在个人消费领域(食品、艺术品、个性化(huà)物品等(děng))也(yě)将得(dé)到进一步发展。“十三五”期(qī)间(jiān),3D打印将深刻影响制造企业(yè)的生产方(fāng)式,引领制造业从标准(zhǔn)化和精益(yì)化生产(chǎn)步入定制化(huà)生(shēng)产。经过“十三(sān)五”的夯实发展,到“十四五(wǔ)”期间,借助(zhù)网络和信息技(jì)术,我国有望初(chū)步形成以“个体创意+社区共建+云制(zhì)造(zào)”为代表的(de)新(xīn)的制造业模式(shì)。
3D打印产业化发展尚(shàng)需突破四大瓶颈
从中(zhōng)长期看来,3D打印产业(yè)具有(yǒu)较(jiào)为广阔(kuò)的发展前景(jǐng),但目前产(chǎn)业距离成熟阶段尚有较大距离,理想(xiǎng)很(hěn)丰满,现(xiàn)实很骨感,短期内对于3D打印的(de)发展不宜过分高估(gū)。3D打(dǎ)印欲实现(xiàn)产业(yè)化发(fā)展,需(xū)要突破技术(shù)成本、打(dǎ)印材料、产品质量(liàng)、社会风险等(děng)四(sì)大瓶颈。技术成本方面,以3D打印机为例(lì),其造价昂贵,大多桌面级3D打印机售价2万元人民币左右,国内的仿制(zhì)品价(jià)格可以(yǐ)低到6000元以下,但质量难(nán)以保(bǎo)证。打印材料方面,3D打印材料多采用化学聚(jù)合物,选(xuǎn)择的局限(xiàn)性较大,成型品的物理特性较差,而且(qiě)安全方(fāng)面也存在隐患,另外(wài)材料的价(jià)格也偏高(gāo),亟需丰富(fù)材料(liào)品种、降低材料(liào)价格。产品质量(liàng)方面,许多3D打印(yìn)产品精度还不尽人意,打印效率还远不适应产业(yè)化需求,而且受(shòu)工作原理的限制,打印精度与速度之间存在(zài)严重(chóng)冲突。社(shè)会风险方面(miàn),3D打印的(de)技术优(yōu)势使得(dé)假(jiǎ)冒、仿造变得更加容易,不在(zài)知识产权等方面提前做好应对,3D打(dǎ)印(yìn)技术的泛滥将会带来严重的社会风险。