上周末,第三屆世界3D打印技術產業大會在成都落下帷幕。此次大會上,各方人士圍繞“迎接3D打印3.0時代”主題,就3D打印如何與數控技術、大數據技術、云計算技術、互聯網技術深度融合等展開深入討論。
國家政策也利好3D打印。隨著《中國制造2025》規劃的穩步推進,“中國智造”將強勢崛起,3D打印必將成為高端裝備制造行業的關鍵環節,為傳統產業提供有益補充。
那么目前3D打印行業的生存狀況如何?未來將以何種方式發展?
不久前,東方航空公司簽收一架新采購的波音B777-300ER型客機,卻發現客艙座位指示牌出錯,這讓航空公司陷入兩難:不改,乘客登機會陷入秩序混亂;如果要改,東航被告知,更改周期將長達180天。難道為了小小指示牌飛機就要停飛半年?東航增材制造項目組最終決定啟用3D打印技術,結果只用了一個晚上,就完成了座位指示牌的制作。
等待時間從180天減至一晚,采購成本從1000美元降到30元人民幣,如此巨大的差別,濃縮了3D打印技術發展這30年來給世人帶來的驚詫。小到飛機零部件,大到汽車、房屋,簡單如塑料玩具,復雜至人體器官,3D打印充滿無限可能,被很多人形容為“只有你想不到,沒有3D打印做不到”。
2014年,全球3D產業產值突破300億元,國內占約十分之一。業內估計,憑借25%的年增長率,2020年全球產值有望突破2000億元。
然而,在行業發展的漫漫長途中,一時絢麗不足為奇。更何況3D打印行業剛剛起步,即便放眼全球,擺在人們面前的還是“小而散”“缺乏成熟商業模式”“應用市場遲遲沒有打開”“人才稀缺”等發展瓶頸。
就國內而言,3D打印經歷了數年的“興奮期”“科普期”“迷茫期”,已經站在了臨界點關口。今年以來,國家連續發布兩項涉及3D打印產業的利好政策。隨著工業4.0、“中國制造2025”的提出,“3D打印+”的概念呼之欲出——智能制造被看作是必然趨勢,3D打印欲借此東風與物聯網、大數據、云計算、機器人融合發展,成為智能化服務平臺一份子,從這里撕開應用市場的口子。
多位業內人士在接受《每日經濟新聞》記者采訪時表示,3D打印即將進入智能化發展軌道,預計將在5至10年內實現功能化向智能化轉變。
春天已經到來?
黑龍江的潘姮正在尋找投資者,三十多歲的她準備“抓住青春的尾巴”創業一把。因為丈夫有醫生背景,他們希望買臺3D打印機為整容者提供術前規劃服務。
潘姮想進入的,是方興未艾的“增材制造”產業。
據劍橋大學工業光子學中心主任Bil O'Neil提供的數據,世界各地工業級3D打印有著25%的年增長率,產業在各國GDP占比排行中,美國第一,中國第二,德國和日本并駕齊驅。
3D打印這項誕生于上世紀80年代的新型制造技術,已從最初科學普及的初級階段,向功能性產品加工生產的應用領域縱深推進,在航空航天、軍工生產、汽車制造、醫療器械、教育科研和個人消費等領域得到初步應用。
傳統制造業走過了鍛造類的等材制造、切削加工的減材制造,站在增材制造的當口,因其“循環利用、環境友好”的特點被視為“可持續發展”的利器。
在國內,3D打印產業近年來受到熱烈追捧,資本市場的動作越發頻繁。據choice數據,目前A股市場上有3D概念的個股共25只,多家3D概念股市盈率超過1000倍。
與此同時,上市公司加大力度布局3D打印。去年7月,光韻達與比利時Materialise公司合作完成的3D打印賽車已亮相試車;做建筑裝飾工程的亞廈股份也欲打造“建筑3D打印夢工廠”;電光科技5月與中靈網絡簽署框架協議,開拓3D打印O2O聯動新模式;金運激光打造“3D打印云工廠計劃”集納創意。“如果我有30萬元,我能在3D行業做什么?”近日,《每日經濟新聞》記者在一場3D打印產業大會上,還看到熱情高漲的3D打印“創客”。
多個跡象顯示,3D打印站在了產業臨界點上。“3D打印的春天已經到來。”中國3D打印技術產業聯盟的發起人羅軍在上述行業大會上告訴《每日經濟新聞》記者。
必須要承認的是,與初期相比,3D打印的設備穩定性、精密度、功能性顯著提高,可選用的材料也越來越多。產業的配套能力也顯著增強,設備商、材料商、服務商、用戶平臺即將全面打通,形成3D打印生態鏈。
羅軍回憶,2012年中國3D打印技術產業聯盟成立時,只有11家會員企業。但僅僅兩年時間,行業95%的專家學者和3D打印上下游企業均加入了這一聯盟,同步于行業的發展趨勢。
應用市場沒有打開
盡管從業者和投資者都信心百倍,3D打印的應用現狀卻并不盡如人意。
2014年,全球3D產業產值突破300億元,但不得不面對的現實是最大企業的產值就10億元。來自中國3D打印技術產業聯盟提供的數據顯示,目前全球有3D打印企業200多家,中國有100多家,但全球90%的3D打印企業的年產值在6000萬元以下,行業呈現小而散的特征,“嚴格意義上來說還沒有龍頭企業。”羅軍稱,“而且沒有成熟的商業模式。”
3D打印的應用市場遲遲沒有打開,是業界公認的最大瓶頸。3D打印的應用分為工業級和消費級,前者面向航天、航空、汽車等工業設計制造,后者主攻教育機構、設計愛好者領域。
就目前而言,消費級的3D打印較有起色,工業級的應用表現卻不算好。華曙高科西南區域經理胡寶印告訴《每日經濟新聞》記者,研發初期,使用3D打印讓設計快速變現,比開模節省成本。然而,批量化生產后,3D打印失去了“個性化、復雜的定制化”優勢,相比傳統工藝,周期長、成本高,同時打印產品性能不夠穩定。
對于傳統制造而言,3D打印更像是研究階段的輔助手段,大規模應用中并不具備強勢的替代性,也并不是所有傳統領域都能使用。“生產設備、賣設備,還是沿襲了傳統制造業的老路。”羅軍認為,市場沒有真正被打開,“因為缺乏一個成功的商業模式。”“行業內八成企業在靠賣設備掙錢,另外兩成是靠賣材料。”中科院廣州電子技術研究所所長、研究員李耀堂也這樣告訴記者。
材料受限成為另一個發展瓶頸。迄今,有1000多種材料應用在3D打印領域。“材料發展是3D打印的物質基礎,決定著應用范圍。”中北大學副校長白培康稱,3D打印目前的材料種類少、性能不高,材料通用性差。
最近兩年,中國科學院納米材料所研究員謝永林都會參加美國3D打印展會,“第一次去,參展企業有生產設備的、研發材料的、做服務搞平臺的。第二次再去,做服務的更多了,做材料的更少了。”
目前業內的慣例是,設備提供企業會指定材料,設備企業表示,“如果你用別人的材料,我們沒法保證產品效果”。謝永林對此指出,耗材捆綁消費,量大且貴。同時,3D打印缺乏行業標準,制約著從材料向產品的轉化,想用其他材料替代也有困難,材料受限又加劇著產業困境,形成惡性循環。
碰撞智能制造
2013年,我國裝備制造業產值規模突破20萬億元,占全球比重超三分之一;機床產量95.9萬臺,占全球比重38%。不過,這并不能掩蓋我國制造業技藝品質相對落后與產能過剩的短板,中國制造業“大而不強”的格局急需改變。
在完成“中國制造”向“中國智造”的升級過程中,3D打印被當做突破口之一。從今年開始,一系列政策利好陸續出臺,在實施“互聯網+制造業”的行動計劃中,智能制造是重點。在此背景下,3D打印產業迎來了新的機遇。
今年2月,工信部等三部委聯合發布了《國家增材制造產業發展推進計劃(2015-2016年)》(以下簡稱《計劃》),首次從政府層面高度評價了3D打印技術的意義和作用,提出了推進意見。《計劃》提出,“亟需采用包括增材制造技術在內的先進技術改造提升傳統產業”,并定下2016年的發展目標,“成為航空航天等高端裝備制造及修復領域的重要技術手段”、“產業銷售收入年增長30%以上”、“研發一批自主裝備、核心器件及成型材料”。
5月初,國務院又發布了《中國制造2025》,至少五處提及3D打印,并將其列入制造業創新中心(工業技術研究基地)建設工程,成為要突破的十個重點領域之一。根據該戰略,關鍵工序數控化率將完成從33%提高到64%的目標,這其中就包括高檔數控機床、智能工業機器人,3D打印增材制造等。
“3D打印雖然是一項很先進的制造技術,但是要融合發展,不僅要與焊接、塑造、燒結等結合,還要與大數據、物聯網、云計算、機器人等新興技術深度融合。”近日,第十屆、第十一屆全國政協副主席張梅穎亦在公開場合表示。
實際上,國內3D打印經歷了數年的“興奮期”、“科普期”、“迷茫期”,已經站在了臨界點關口。在羅軍看來,3D打印即將邁入3.0時代——未來5~10年,實現從功能化向智能化的轉變。
根據羅軍的總結,3D打印1.0時代,實現了平面打印向立體打印的轉變;2.0時代,3D打印技術、材料、成本、應用等各層次都有大幅改善和提升;3.0時代,支點正是智能制造。
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高端訪談
全國政協經濟委員會副主任李毅中:傳統產業是3D打印最佳盟友
3D打印產業發展初期,與其單打獨斗,不如聯合作戰。石油、化工、鑄造等傳統行業,被不少業內人士視作發展3D打印產業的最佳盟友。
全國政協經濟委員會副主任、工業和信息化部前任部長李毅中在日前接受了《每日經濟新聞》記者(以下簡稱NBD)專訪,提出要通過與傳統行業充分結合來發展3D打印,共同推動行業標準出臺。他還認為3D打印不僅是一項新技術,還應該主動融入《中國制造2025》規劃中的新產業。
共同推動標準誕生
NBD:不少業內人士說3D打印材料目前沒有統一標準,您認為該如何解決“標準”這一問題?
李毅中:目前3D打印金屬材料領域,國家確實還沒有統一的標準,各個公司各有自己的標準。我認為,3D打印的材料不要僅僅由增材制造商來生產,而是應該有穩定的供應商,比如金屬材料,鈦合金、高溫合金等,非金屬有塑料、碳纖維、尼龍等,醫用的有天然的、合成的等,這都牽涉到現在的傳統產業,鋼鐵、有色、化工、石化、建材等等,所以應該把傳統產業作為3D打印材料提供者,在3D打印行業與傳統產業充分結合的前提下,共同形成一個材料標準,再把它上升為行業標準、國家標準。
NBD:傳統產業與3D打印產業應如何結合?
李毅中:一個方面是3D打印向傳統產業“提要求”,比如都是鈦合金材料,用在飛機上和用在3D打印上肯定不一樣,傳統產業可以結合3D打印需求來研發。另一方面是3D打印要與傳統產業形成緊密的合作關系。
對于傳統產業而言,3D產業的技術高、投入多、回報少,如果眼光不長遠,可能就不當回事。但從長遠來講,與3D打印的結合,是產品邁向中高端的一個機遇,傳統產業恰恰應該捕捉這種機遇。
我認為傳統產業還可以和3D產業在資本層面合作,形成資本和技術的緊密聯盟。
NBD:您認為發展3D打印有哪些關鍵技術需要突破?
李毅中:和前兩年相比,今年3D打印的應用商確實拿出了很多令人興奮的實例,而且形成了一個概念,尤其是在航天航空、汽車、醫藥、醫療器械,成績比較明顯。
研究增材制造要掌握三個技術關鍵節點,一是將數字技術用于3D打印,把數字技術變成軟件,變成打印的工業技術,制定相應的標準和規范。第二是有針對性地發展金屬和非金屬打印設備和關鍵的零部件元器件。第三是將3D打印廣泛用于不同的行業。
3D打印助力智能制造
NBD:也就是說,3D打印對于傳統制造業而言是轉型升級的機遇?
李毅中:對。增材制造在制造高強度、結構復雜的零部件方面有獨特的優勢,而這些零部件恰恰是我們制造業的弱點。
制造業裝備能力大,但是重要的大量零部件依賴進口,有些全部依賴進口,所以制造業轉型升級,任務之一就是大力提高基礎零部件、元器件的質量等技術指標,這方面雙方正好一拍即合,這就是增材制造進入傳統制造業的切入點,也是轉型升級的突破點。
所以,傳統制造業既是材料供應商,又是增材制造的最大、最好的客戶之一。有言論說,增材制造能顛覆傳統制造業,我覺得言過其實,但在高強度、復雜形狀的關鍵零部件上,3D打印確實能改變制造業的商業模式。
NBD:有觀點認為,3D打印進入了與智能化技術結合的3.0時代,您如何理解3D打印與智能制造間的關系?
李毅中:實施“互聯網+制造業”的智能制造行動計劃——信息化和工業化的深度融合,是《中國制造2025》的主線。智能制造有5個關鍵環節,即數字化的研發設計、制造裝備的數控化、制造過程的數字智能控制、產品的智能化以及服務系統的數字化和網絡化。
我認為3D打印是加快發展智能制造設備和產品的重要途徑。在《中國制造2025》的規劃中,增材制造占有重要的位置,前后共有5個地方出現了3D打印,并且列為制造業創新中心建設工程。