最近(jìn)几年(nián),3D打印的曝(pù)光度(dù)越来越(yuè)高,3D打印房屋、3D打印汽车等3D打(dǎ)印产品的横(héng)空出(chū)现,不仅引(yǐn)起民众的广泛关注,更是(shì)使得3D打(dǎ)印成为投资资金(jīn)的(de)新宠,银邦(bāng)股份、中(zhōng)航重机、华(huá)中数(shù)控等3D打印概念股表(biǎo)现大好。实际上,3D打印并(bìng)非新鲜事物,早(zǎo)在20世纪80年代就有专门的研究机(jī)构和企(qǐ)业从事(shì)3D打(dǎ)印设备(bèi)、材料(liào)、产(chǎn)品(pǐn)的研发与生产制造。经(jīng)过(guò)几十年的发展,3D打印已在工业(yè)造型、机械制造(zào)、军事(shì)、建筑、影视、家电轻工、医学(xué)、考(kǎo)古、文化艺术、雕刻、首饰等领域取(qǔ)得技术(shù)突破并得到初步应用(yòng)。虽然目前全球3D打印市场份(fèn)额(é)只占整个制造(zào)业的0.02%,但是随着3D打(dǎ)印(yìn)技术和(hé)材(cái)料的(de)发展,其应用领域(yù)必(bì)将不断拓展,应用规模(mó)将不断扩大。2012年,全球3D打(dǎ)印设(shè)备市场规模为(wéi)22.04亿美(měi)元,同比增长28.6%,预计(jì)到2017年将达到50亿美元,到2020年将达到108亿美(měi)元。
工(gōng)业4.0背(bèi)景下3D打印必受政策(cè)热(rè)捧
3D打印技术完美(měi)地契合(hé)了工业4.0制造智能化(huà)、资源效率化和产(chǎn)品(pǐn)人性化(huà)的理念,因(yīn)此成为广大国家发展(zhǎn)的重点。2012年,奥(ào)巴马针对美(měi)国制造(zào)业(yè)提出了一系列发(fā)展(zhǎn)方案,将3D打印列为11项重要技术之一,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。3D打印是一场制造技术的革命,对中国制造业升级至关重(chóng)要。我国从20世纪90年代(dài)起研发3D打印技(jì)术,目(mù)前,清华大学(xué)、北京航空航天(tiān)大学、西安交(jiāo)通大(dà)学、华中科技大学、北京隆源公司等研究机构与企业,已经在3D打印设(shè)备和材(cái)料(liào)领域(yù)取得一定研究成果。2012年10月,中(zhōng)国3D打印技术(shù)产业联盟成立,2013年,中国(guó)3D打(dǎ)印(yìn)技(jì)术产业创新中心(南京(jīng)、潍坊、珠海)相继成(chéng)立。2013年,3D打印入选国家“863”计划,国家将提供4000万人民币作为研究基(jī)金来支持3D打(dǎ)印(yìn)核心(xīn)技术的发(fā)展(zhǎn),北(běi)京将(jiāng)投入15亿人民币(bì)支持3D打印技术。2015年2月,工信部下(xià)发《国家增(zēng)材(cái)制造产业发展推进计划(2015-2016年)》,对3D产业的发展做出了整(zhěng)体计划,未来相关产业政策的出(chū)台在预料之中。
定制化生(shēng)产(chǎn)制造(zào)是3D打印主要发展方向
基于3D打(dǎ)印(yìn)低成本定制化的(de)优势,航空工业(yè)、生(shēng)物(wù)医学和个(gè)人(rén)消费是其最具潜力的应用领域。“十三(sān)五”期间,我国3D打印将率先在航空(kōng)工(gōng)业领域获得(dé)广泛(fàn)应(yīng)用。2013年1月(yuè),“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成(chéng)形技术”获(huò)国家技术(shù)发明奖一等奖,我(wǒ)国成为世界上第二个掌握飞机钛合金结构件激(jī)光快速成形及技(jì)术的国家、世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制(zhì)造(zào)且付诸实(shí)用的国(guó)家,航(háng)空部(bù)门和汽(qì)车制造等工业领域(yù)是该类(lèi)3D打印技术最(zuì)能发挥优势(shì)的领域,未来几年(nián)其应用将步入快速成长期(qī)。
3D打(dǎ)印在生物医(yī)学领域的应用(yòng)初步显现,目前正在探索的应用主要(yào)有假牙和(hé)假(jiǎ)肢,当3D打(dǎ)印技术与医(yī)学影像建模、仿真技术结合之后,还能够在人工假(jiǎ)体、植(zhí)入体、人工组织器官的制造(zào)方面得到(dào)广泛应用。随(suí)着(zhe)打印设备和打印材料技术(shù)的进一步突破(pò)、成本的进(jìn)一步下降,3D打印(yìn)在(zài)个人消费领域(食品、艺术品、个性(xìng)化物品等)也将得到进一步发展。“十三五”期间,3D打印(yìn)将深刻影响制造企业的生产方式,引领制造业从标准化和精益化(huà)生产步入定(dìng)制化生产。经过“十三(sān)五”的夯实发展,到“十四五”期间(jiān),借助网(wǎng)络和信息(xī)技术,我国有(yǒu)望(wàng)初(chū)步形成以“个体创(chuàng)意+社区共建+云制造”为(wéi)代表(biǎo)的新的制造业模式。
3D打印产业化发展(zhǎn)尚需(xū)突破四大瓶(píng)颈
从中长(zhǎng)期看来(lái),3D打印产业具(jù)有较(jiào)为广阔的发(fā)展前景,但目前(qián)产业距离成熟阶段尚有较大距离,理想很丰满,现实很骨感(gǎn),短期内对于3D打印的发(fā)展不(bú)宜过分高估。3D打印欲实现产业(yè)化发展,需要突破技术成本、打(dǎ)印材料、产品质量、社会(huì)风险等四大瓶颈。技术成本(běn)方面,以3D打印机为(wéi)例,其(qí)造价昂贵,大(dà)多(duō)桌(zhuō)面级3D打印机售价2万元(yuán)人民币左右,国内的仿制品(pǐn)价格(gé)可以低到6000元以下,但(dàn)质量难以保证。打印材料方(fāng)面,3D打印材(cái)料多采用化学聚合物,选(xuǎn)择的局限性较大,成(chéng)型(xíng)品的物理特性较差(chà),而且安(ān)全方面也存在隐患,另外材料的价格也偏高,亟需丰富材料(liào)品种、降低材料价格。产品质量方(fāng)面,许多3D打印(yìn)产品精度(dù)还不(bú)尽人意,打印效率还远(yuǎn)不适应产业化需求,而且受工作原理的限制(zhì),打印精度与速度之(zhī)间存在严(yán)重冲突。社(shè)会风险方面,3D打(dǎ)印的技(jì)术优(yōu)势使得假冒、仿造变得(dé)更(gèng)加容易,不在(zài)知识(shí)产(chǎn)权等(děng)方(fāng)面提前做好应对,3D打印技术(shù)的泛滥将会带来严重(chóng)的(de)社会(huì)风险。