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中国3D打印产业化分析及发展的意义

2013.04.27 479 字号
    近期,英国《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一文中,将3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一,引发了世人对3D打印的关注。作为新生事物,3D打印究竟是什么含义?发展3D打印的意义又何在?
 
  3D打印(3D printing)是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术,被称为“具有工业革命意义的制造技术”。3D打印机依托多个学科领域的尖端技术,在航空航天、汽车摩托车、家电、生物医学等领域得到了一定应用,发展前景广泛。运用该技术进行生产的主要流程是:应用计算机软件,设计出立体的加工样式,然后通过特定的成型设备(俗称“3D打印机”),用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。
 
  3D打印是“增材制造”(Additive Manufacturing)的主要实现形式。“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。传统数控制造一般是在原材料基础上,使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法,去除多余部分,得到零部件,再以拼装、焊接等方法组合成最终产品。而“增材制造”与之截然不同,无需原胚和模具,就能直接根据计算机图形数据,通过增加材料的方法生成任何形状的物体,简化产品的制造程序,缩短产品的研制周期,提高效率并降低成本。
 
  主要材料和关键配件是原材料(粉末、树脂、线材等),激光发生器,控制系统,这三部分是附加值最高的,国内做的3D打印,更多的是在做组装机器和成型软件,用量较大的粉末材料,这可以颠覆传统的铸造、机械加工;国外的主要厂商是3D System,STRATASYS,eos,他们是全产业链,玩转的基因是全产业链通。

    中美差异在于,中国的市场潜力巨大,世界第一,但是创新和科技实力弱,材料、信息技术、理念这些不利于3D打印的上游技术发展。3D打印发展,工业、消费品并重,短期来看,工业市场更吸引人。3D打印工艺众多,产成品率按照材料和质量要求不同而不同,3D打印与传统制造的比较更多应在效率、复杂、难度上面。
 
  目前3D打印工业机的价格在30万美元-150万美元,而国内的机床价格普遍在10万美元以下,3D打印机是机器,这个产业要替代传统需要等到钢材价格、人工成本、能源价格大幅上涨,信息化社会形成的时候才可以谈竞争;目前来讲,医疗、教育、航空航天、军工、汽车等应用发展趋势较好。
 
  一些中小企业成为国外3D打印设备的代理商,经销全套打印设备、成型软件和特种材料。还有一些中小企业购买了国内外各类3D打印设备,专门为相关企业的研发、生产提供服务。其中,广东省工业设计中心、杭州先临快速成型技术有限公司等企业,设立了3D打印服务中心,发挥科技人才密集的优势,向国内外客户提供服务,取得了良好的经济效益。
 
  目前,我国已有部分技术处于世界先进水平。其中,激光直接加工金属技术发展较快,已基本满足特种零部件的机械性能要求,率先应用于航天、航空装备制造;同时,生物细胞3D打印技术取得显著进展,已可以制造立体的模拟生物组织,为我国生物、医学领域尖端科学研究提供了关键的技术支撑。
 
  专家方面,清华大学的颜永年,华科大的史玉升,西交大的卢秉恒,北航的王华明,湖南华曙的许小曙,技术不一样,排名没有价值。目前王华明、颜永年参与了上市公司产业化,华科大曾经有深圳创投介入,西交大资本化较弱。
 
  从国内整个产业链来讲,技术基本是看了国外的,在国内高校研发,进行产业化,SLM\SLS\SLA\FDM技术在国外都有竞争力,但是材料、激光器需要进口,利润较薄,高端机器和材料上还是国外垄断,国内市场在全球份额在8-10%。(以上有管材激光切割机编辑整理,详情见http://www.gnlaser.com)