3D打印 豐滿(mǎn)還是骨感

3D打印 豐滿(mǎn)還是骨感 盡管3D打印技術(shù)發(fā)展空間廣闊，應(yīng)用已十分廣泛，迅速發(fā)展繁榮表象的背后，仍然存在著產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱、關(guān)鍵核心技術(shù)有待突破、產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展等一系列“成長(zhǎng)的煩惱”，距離產(chǎn)業(yè)化仍有很長(zhǎng)的路要走。 U52er52A1016ini5252作文/3D打印 豐滿(mǎn)還是骨感_在不久前舉辦的2017中國(guó)國(guó)際信息通信展上，展臺(tái)上的煎餅“賣(mài)”得格外火爆。煎餅，大家都習(xí)以為常，為什么此款煎餅頗受追捧？只因其披上了3D打印的華麗外衣。從打印出的房子里醒來(lái)，換上打印出的衣服，吃完打印出的早餐，騎著打印出的單車(chē)去上班這看似是在科幻電影中才會(huì)實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景，現(xiàn)在都能夠依靠3D打印技術(shù)將這些幻想成為現(xiàn)實(shí)。從高大上的前沿技術(shù)，到如今滲透到我們衣食住行的各個(gè)領(lǐng)域，3D打印帶給我們的驚喜總是超出想象。3D打印是一種形象化的表述，還有一個(gè)正式的官方名字，叫作增材制造（Additive Manufacturing，AM），技術(shù)的本質(zhì)跟傳統(tǒng)的普通打印工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝的不是墨粉，而是實(shí)實(shí)在在的“打印材料”，與電腦連接后，通過(guò)電腦控制構(gòu)建模型，再輸出數(shù)據(jù)把“打印材料”一層層疊加起來(lái)，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。由于其與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)深度融合，給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)變革性影響，目前已經(jīng)成為世界各國(guó)培育未來(lái)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)。據(jù)Wohlers Associates對(duì)全球61家工業(yè)系統(tǒng)制造商、19家專(zhuān)用材料生產(chǎn)商、100家服務(wù)提供商以及一批消費(fèi)級(jí)增材制造設(shè)備制造商的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2016年，全球增材制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá)到60.63億美元，同比增長(zhǎng)17.4%。工業(yè)級(jí)增材制造裝備制造企業(yè)數(shù)量不斷增加。2016年，全球有97家工業(yè)級(jí)增材制造裝備制造商，相比2014年的49家，增長(zhǎng)近1倍。報(bào)告顯示，2015年全球增材制造設(shè)備市場(chǎng)保有量格局中，歐美國(guó)家占有率為67.9%。其中，北美國(guó)家占有率39.7%，歐洲國(guó)家占有率28.2%，均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。亞洲國(guó)家占有率為27.5%，呈現(xiàn)小幅上升趨勢(shì)。從國(guó)別看，美國(guó)的設(shè)備保有量占有率居首，高達(dá)37.8%，相比2014年下降了0.3個(gè)百分點(diǎn)。德國(guó)設(shè)備保有量占有率居其次，高達(dá)9.6%，相比2014年下降了0.1個(gè)百分點(diǎn)。據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司IDC預(yù)計(jì)，未來(lái)5年內(nèi)，全球3D打印市場(chǎng)將以22.3%的年復(fù)合增長(zhǎng)率擴(kuò)大，在2020年達(dá)到289億美元。從2013年開(kāi)始，我國(guó)也開(kāi)始逐漸加大對(duì)3D打印的扶持力度。2015年，國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015-2016年）以及中國(guó)制造2025相繼出臺(tái)。提高制造創(chuàng)新能力的呼聲也日益突出，3D打印技術(shù)發(fā)展頗為可觀，如目前世界上最大的3D打印機(jī)正是中國(guó)制造；天宮一號(hào)、國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919的部分零部件，也都使用了3D打印技術(shù)。據(jù)中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟對(duì)23家規(guī)模以上企業(yè)的經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年國(guó)內(nèi)規(guī)模以上增材制造企業(yè)總產(chǎn)值20.3億元，比2015年的10.8億元增長(zhǎng)87.5%。2017年上半年總產(chǎn)值為11.6億元，同比增長(zhǎng)50.5%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。從產(chǎn)業(yè)構(gòu)成看，增材制造裝備、材料和服務(wù)的產(chǎn)值比例分別為50.1%、26.9%、23.0%，增材制造裝備產(chǎn)值占一半。雖然現(xiàn)在國(guó)內(nèi)3D打印行業(yè)紅紅火火，但是作為新興行業(yè)，依然存在著不容忽視的問(wèn)題。首先，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在有大概三四百家企業(yè)進(jìn)入3D打印領(lǐng)域，但是多數(shù)仍在從事粗放式生產(chǎn)設(shè)備的工作，基本上還是處于“小而散”的狀態(tài)，未有核心龍頭企業(yè)。雖然國(guó)外的3D打印企業(yè)大多也并不盈利，而且規(guī)模也不算大，但是區(qū)別還是非常明顯的。其次，從技術(shù)層面看，我國(guó)基本上還是缺乏核心技術(shù)，缺乏原創(chuàng)技術(shù)，但是國(guó)外的技術(shù)卻在不斷改寫(xiě)3D打印新的歷史。在應(yīng)用層面，雖然我們?cè)诤芏囝I(lǐng)域都開(kāi)始應(yīng)用，但是我們的應(yīng)用基本上還是非常初級(jí)，要打開(kāi)應(yīng)用市場(chǎng)還有不少困難和問(wèn)題。而美國(guó)基本上在航空航天和軍工領(lǐng)域全面覆蓋，歐洲在汽車(chē)及零部件、模具、醫(yī)療領(lǐng)域的深度應(yīng)用已經(jīng)10多年。日本雖然也是后來(lái)者，但在模具、汽車(chē)及零部件等領(lǐng)域的應(yīng)用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我們。除了核心技術(shù)有待突破外，與傳統(tǒng)制造相比，3D打印存在著難以量產(chǎn)的先天劣勢(shì)，材料與成本是阻礙3D打印實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的兩大因素。材料上，3D打印面臨耗材短缺的問(wèn)題。目前能夠應(yīng)用到3D打印的材料僅100多種，而傳統(tǒng)減材制造、等材制造的材料有數(shù)萬(wàn)種。另外材料的性能還不夠穩(wěn)定，且材料的通用性比較差和成本高企，制約著3D打印在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展。成本過(guò)高是制約該技術(shù)發(fā)展的重要瓶頸之一。大多桌面級(jí)的3D打印機(jī)售價(jià)都在2萬(wàn)元人民幣左右，而工業(yè)級(jí)的設(shè)備在幾十萬(wàn)元到上百萬(wàn)元。桌面級(jí)設(shè)備因?yàn)閼?yīng)用的是熔融沉積快速成型技術(shù)，無(wú)需激光器等貴重元器件，因此價(jià)格較便宜。但成形后表面粗糙，需后續(xù)拋光處理，一些過(guò)于精細(xì)的細(xì)節(jié)也表現(xiàn)不出來(lái)。但這些產(chǎn)品在效果上都難以叫人滿(mǎn)意，故而阻礙了量產(chǎn)。工業(yè)3D打印設(shè)備本身的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本又較高，導(dǎo)致價(jià)格昂貴，成本不好下降。以SLS（粉末材料選擇性激光燒結(jié)）技術(shù)為例，由于使用了大功率激光器，除了本身的設(shè)備成本，還需要很多輔助保護(hù)工藝，不僅技術(shù)難度大，維護(hù)成本也非常高，中小企業(yè)望而卻步，阻礙了現(xiàn)有傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的改造升級(jí)。最為重要的是目前3D打印整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展。3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要完善的供應(yīng)商和服務(wù)商體系和市場(chǎng)平臺(tái)。在供應(yīng)商和服務(wù)商體系中，包含工業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、3D數(shù)字化技術(shù)提供商、3D打印機(jī)及耗材提供商、3D打印設(shè)備經(jīng)銷(xiāo)商、3D打印服務(wù)商。市場(chǎng)平臺(tái)包含第三方檢測(cè)驗(yàn)證、金融、?子商務(wù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等支持。而目前國(guó)內(nèi)的3D打印企業(yè)還處于“單打獨(dú)斗”的初級(jí)發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)整合度較低，主導(dǎo)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)發(fā)平臺(tái)尚未確立，技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用還處于無(wú)序狀態(tài)。盡管3D打印技術(shù)發(fā)展空間廣闊，應(yīng)用已十分廣泛，但迅速發(fā)展繁榮表象的背后，仍然存在著核心器件、成形材料、工藝及軟件等產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱、關(guān)鍵核心技術(shù)有待突破、產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展等一系列“成長(zhǎng)的煩惱”，距離產(chǎn)業(yè)化仍有很長(zhǎng)的路要走。 專(zhuān)家視點(diǎn)盧秉恒（中國(guó)工程院院士、西安交通大學(xué)機(jī)械學(xué)院院長(zhǎng)、教授）：我國(guó)的3D打印技術(shù)進(jìn)步很快，但仍然落后于歐美，而落后的原因并不是研發(fā)時(shí)間晚了幾年。國(guó)內(nèi)企業(yè)在研發(fā)上投入少、底子薄、資金少，制約了研發(fā)投入。此外，政府的支持力度還不夠。國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)雖然科研水平已位居世界前列，但在工藝裝備、工程應(yīng)用方面還有很大的發(fā)展空間。為此，我國(guó)3D打印技術(shù)需要制定技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)圖，規(guī)劃基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)化、工程應(yīng)用的發(fā)展路線(xiàn)，從而使其真正產(chǎn)業(yè)化。楊海成（中國(guó)航天科技集團(tuán)總工程師）：3D打印制造是一種典型的數(shù)字化制造技術(shù)。以3D打印制造技術(shù)為代表的數(shù)字化制造技術(shù)將對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝、制造裝備及生產(chǎn)線(xiàn)、材料制備、相關(guān)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、制造企業(yè)形態(tài)乃至整個(gè)傳統(tǒng)制造體系產(chǎn)生全面、深刻的變革。王華明（北京航空航天大學(xué)材料加工工程及自動(dòng)化系教授）：增材制造技術(shù)最近很“熱”，需要科學(xué)地、理性地對(duì)待。增材制造只是制造技術(shù)大家庭一個(gè)成員而已，實(shí)際上裝備制造不可能依賴(lài)一種技術(shù)。制造技術(shù)體系完整，減材制造不是說(shuō)傳統(tǒng)制造，其實(shí)傳統(tǒng)制造技術(shù)非常地多。增材制造與減材制造并不是對(duì)立的事情，增材制造產(chǎn)品需要后續(xù)少量的減材加工。增材制造不可能?覆或取代減材制造。羅軍（中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟執(zhí)行理事長(zhǎng)）：過(guò)去的幾年是3D打印概念推廣階段，現(xiàn)在是3D打印應(yīng)用階段，更需要與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)深度結(jié)合?，F(xiàn)在我們要做的是保持足夠信心和耐心，腳踏實(shí)地開(kāi)展工作。做技術(shù)研發(fā)的要從材料端入手，做應(yīng)用服務(wù)的要從設(shè)計(jì)端入手，做產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要從專(zhuān)業(yè)人才培訓(xùn)入手。比如，技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)應(yīng)扎扎實(shí)實(shí)從材料端入手，對(duì)材料和工藝深入研究，使國(guó)內(nèi)打印機(jī)速度更快、精度更高、成本更低，有更多功能性材料面世。做應(yīng)用服務(wù)的企業(yè)，要多做“3D打印+”，著實(shí)把3D打印的應(yīng)用市場(chǎng)打開(kāi)。如果一項(xiàng)好技術(shù)始終不能有效打開(kāi)應(yīng)用市場(chǎng)，這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展無(wú)疑將受到限制。史玉升（華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)、教授）：我們認(rèn)為3D打印存在以下瓶頸問(wèn)題。第一，粉末材料。材料已經(jīng)成為增材制造的主要瓶頸問(wèn)題，如何制備這樣的材料有很多困難。第二，裝備的精度和效率。第三，成本?，F(xiàn)在裝備一買(mǎi)幾百萬(wàn)，上千萬(wàn)，成本太高了。第四，成形工藝。除了本身的增材制造成形工藝，也要考慮和傳統(tǒng)的工藝相結(jié)合，結(jié)合后將發(fā)揮傳統(tǒng)和增材制造的優(yōu)點(diǎn)。表面質(zhì)量、微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能控制都是3D打印技術(shù)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題，特別是標(biāo)準(zhǔn)制定。孟光（上海航天局副局長(zhǎng)）：應(yīng)該處理好五個(gè)關(guān)系。第一個(gè)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造與3D打印制造的關(guān)系。第二個(gè)，大規(guī)模制造與個(gè)性化制造的關(guān)系。將來(lái)是多件大批量，還是停留在小層面精細(xì)化制造。第三個(gè)，政府和市場(chǎng)的關(guān)系。如果這個(gè)問(wèn)題現(xiàn)在不考慮清楚，將來(lái)會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題。第四個(gè)，裝備和產(chǎn)品，硬件和軟件的關(guān)系。我覺(jué)得在關(guān)心3D打印制造裝備的同時(shí)，應(yīng)該關(guān)心滿(mǎn)足3D打印需求的材料的制備裝備，包括鈦合金的粉末，均勻性、一致性各方面的要求。第五個(gè)，制造模式、商業(yè)模式與產(chǎn)業(yè)模式的關(guān)系。連寧（南京紫金立德電子公司總經(jīng)理）：3D打印技術(shù)在高層規(guī)劃中，很重要的一點(diǎn)是要加強(qiáng)正確的宣傳和引導(dǎo)?，F(xiàn)在有些媒體的一些報(bào)道、宣傳已經(jīng)過(guò)頭了，我們應(yīng)該抱著科學(xué)合理冷靜的觀點(diǎn)來(lái)看待3D打印技術(shù)，要促進(jìn)技術(shù)人員到研發(fā)人員，更多更好地了解、認(rèn)識(shí)3D打印技術(shù)，讓他們更快地接受3D打印技術(shù)，來(lái)促進(jìn)他們思想觀念的轉(zhuǎn)變以至引起他們工作方式方法的改變。李冬茹（機(jī)械聯(lián)合會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)、研究員）：從工業(yè)領(lǐng)域?qū)?D打印或者增材制造有幾個(gè)疑慮，第一個(gè)疑慮，通過(guò)這種工藝生產(chǎn)出來(lái)的東西，比如某一個(gè)零件，它跟傳統(tǒng)制造的零件，特別是內(nèi)在力學(xué)上有什么樣的相同和不同，感覺(jué)拿出來(lái)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不足，不足以讓產(chǎn)業(yè)界放心。第二個(gè)疑慮，成本控制問(wèn)題。3D打印開(kāi)發(fā)出的新產(chǎn)品在技術(shù)高速發(fā)展的今天，能保持多長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)領(lǐng)先？在高投入的同時(shí)，能否獲得高回報(bào)，這都值得疑慮?，F(xiàn)在大家看到主要的研究還是以學(xué)校為主，怎么能在一兩個(gè)行業(yè)，在工業(yè)領(lǐng)域有所突破，使它更快速地發(fā)展，這是很核心的問(wèn)題。邵新宇（華中科技大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)、教授）：3D打印所帶來(lái)的是一種關(guān)鍵技術(shù)乃至于將來(lái)產(chǎn)業(yè)變化的核心是越來(lái)越明顯的，或者潛力是無(wú)限的，因此，要高度重視。從國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃層面來(lái)看，的確要重視這塊，相關(guān)資源整合起來(lái)，比如相關(guān)的基金委在關(guān)注，科技部在關(guān)注，工信部也會(huì)談到這塊。要把相關(guān)的資源整合起來(lái)，尤其是政府層面。