3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r及建議

3D打印產(chǎn)業(yè)進(jìn)展?fàn)顩r(zhuàngkuàng)及建議一、3D打印(dǎyìn概況3D(duō(t)，在航空航天、汽車(qìchē)機(jī)電、家電、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了確定應(yīng)用，主要作用于產(chǎn)品全價(jià)值鏈前端，進(jìn)展前景格外廣泛。什么是3D打印3D打印〔3Dprinting〕是制造業(yè)領(lǐng)域正在快速進(jìn)展的一項(xiàng)興技術(shù)，被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”。運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)展生產(chǎn)的主要流程是：應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件，設(shè)計(jì)出立體的加工樣式，然后通過(guò)特定的快速成型設(shè)備〔俗稱“3D打印機(jī)”〕，用液化、粉末化、絲化的固體材料逐層“打印”出產(chǎn)品。3D打印是“增材制造”〔AdditiveManufacturing〕的主要實(shí)現(xiàn)形式?！霸霾闹圃臁钡睦砟顓^(qū)分于傳統(tǒng)的“去除型”制造。傳統(tǒng)數(shù)把握造一般是在原材料根底上，使用切割、磨削、腐蝕、熔融等方法，去除多余局部，得到零部件，再以拼裝、焊接等方法組合成最終產(chǎn)品。而“增材制造”與之截然不同，無(wú)需原胚和模具，就能直接依據(jù)計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)，通過(guò)增加材料的方法生成任何外形的物體，簡(jiǎn)化產(chǎn)品的制造程序，縮短產(chǎn)品的研制周期，不僅提高效率還可以降低本錢(qián)?！?〕3D打印(dǎyìn)所需的關(guān)鍵技術(shù)3D打印需要依托多個(gè)學(xué)科(xuékē)領(lǐng)域的尖端技術(shù)，至少包括以下方面：信息技術(shù)：要有先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件及數(shù)字化工具(gōngjù)，關(guān)心設(shè)計(jì)人員制作出產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，并且依據(jù)模型自動(dòng)分析出打印的工序，自動(dòng)把握打印器材的走向。②周密機(jī)械：3D打印以“每層的疊加”為加工方式。要生產(chǎn)高精度的產(chǎn)品，必需對(duì)打印設(shè)備的精準(zhǔn)(jīnɡzhǔn)程度、穩(wěn)定性有較高的要求。③材料科學(xué)：用于3D打印的原材料較為特別，必需能夠液化、粉末化、絲化，在打印完成后又能重結(jié)合(jiéhé)起來(lái)，并具有合格的物理、化學(xué)性質(zhì)。④核心零部件：例如工業(yè)級(jí)SLA所使用的激光放射器和振鏡這種超高精度零部件，在運(yùn)行穩(wěn)定性和精度方面都有格外高的要求?！?〕3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域具體(jùtǐ)應(yīng)用領(lǐng)域包括：工業(yè)制造(zhìzào)：產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、原型制作、產(chǎn)品評(píng)審、功能驗(yàn)證；制作模具原型或直接打印模具，直接打印產(chǎn)品。3D打印的小型無(wú)人飛機(jī)、小型汽車等概念產(chǎn)品已問(wèn)世。3D打印的家用器具模型，也被用于企業(yè)的宣傳、營(yíng)銷活動(dòng)中。文化創(chuàng)意和數(shù)碼消遣：外形和構(gòu)造簡(jiǎn)潔、材料特別的藝術(shù)表達(dá)載體?？苹妙愲娪啊栋⒎策_(dá)》運(yùn)用(yùnyòng)3D打印塑造了局部角色和道具，3D打印的小提琴接近了手工藝的水平。航空航天、工：簡(jiǎn)潔外形、尺寸微細(xì)、特別性能的零部件、機(jī)構(gòu)(jīgòu)的直接制造。生物醫(yī)療：人造骨骼、牙齒(yáchǐ)、助聽(tīng)器、假肢等。消費(fèi)品：珠寶、服飾、鞋類、玩具、創(chuàng)意DIY作品的設(shè)計(jì)和制造。建筑工程：建筑模型風(fēng)動(dòng)試驗(yàn)(shìyàn)和效果呈現(xiàn)，建筑工程和施工〔AEC〕模擬。教育：模型驗(yàn)證(yànzhèng)科學(xué)假設(shè)，用于不同學(xué)科實(shí)驗(yàn)、教學(xué)。在北美的一些中學(xué)、一般高校和軍事院校，3D打印機(jī)已經(jīng)被用于教學(xué)和科研。共性化定制：基于(jīyú)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)下載、電子商務(wù)的共性化打印定制效勞。二、國(guó)內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)進(jìn)展(fāzhǎn)現(xiàn)狀及問(wèn)題3D打印機(jī)雖然進(jìn)展(fāzhǎn)快速，但仍面臨缺乏市場(chǎng)導(dǎo)向和宏觀規(guī)劃、研發(fā)投入缺乏、產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌進(jìn)展、缺乏教育培訓(xùn)和市場(chǎng)化、社會(huì)化推廣等一系列問(wèn)題。進(jìn)呈現(xiàn)狀技術(shù)研發(fā)我國(guó)已有局部技術(shù)處于世界先進(jìn)水平。其中，激光直接加工金屬技術(shù)進(jìn)展較快，已根本滿足特種零部件的機(jī)械性能要求，已經(jīng)領(lǐng)先應(yīng)用于航天、航空裝備制造；生物細(xì)胞3D打印技術(shù)取得顯著進(jìn)展，已可以制造立體的模擬生物組織，為我國(guó)生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尖端科學(xué)爭(zhēng)論供給了關(guān)鍵的技術(shù)支撐。應(yīng)用目前，依托(yītuō)高校成果，對(duì)3D打印設(shè)備進(jìn)展產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作的公司實(shí)體主要有：北京殷華〔依托于清華大學(xué)〕、陜西恒通智能機(jī)器〔依托西安交通大學(xué)〕、湖北濱湖機(jī)電〔依托華中科技大學(xué)〕等。這些公司都已實(shí)現(xiàn)了確定程度的產(chǎn)業(yè)化，局部公司生產(chǎn)的便攜式桌面3D打印機(jī)的價(jià)格已具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，成功進(jìn)入(jìnrù)歐美市場(chǎng)。一些中小企業(yè)成為國(guó)外3D打印(dǎyìn)設(shè)備的代理商，經(jīng)銷全套打印設(shè)備、成型軟件和特種材料。還有一些中小企業(yè)購(gòu)置了國(guó)內(nèi)外各類3D打印設(shè)備，特地為相關(guān)企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)供給效勞。其中，廣東省工業(yè)設(shè)計(jì)中心、杭州先臨快速成型技術(shù)等企業(yè)，設(shè)立了3D打印效勞中心，發(fā)揮科技人才密集的優(yōu)勢(shì)，向國(guó)內(nèi)外客戶供給效勞，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。存在(cúnzài)的問(wèn)題缺乏宏觀規(guī)劃和市場(chǎng)引導(dǎo)3D打印產(chǎn)業(yè)上游包括材料技術(shù)、把握技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)、軟件技術(shù)，中游是立足于信息技術(shù)的數(shù)字化平臺(tái)，下游涉及國(guó)防科工、航空航天、汽車摩配、家電電子、醫(yī)療衛(wèi)生、文化創(chuàng)意等行業(yè)，其進(jìn)展將會(huì)深刻影響先進(jìn)制造業(yè)、工業(yè)設(shè)計(jì)業(yè)、生產(chǎn)性效勞業(yè)、文化創(chuàng)意業(yè)、電子商務(wù)業(yè)及制造業(yè)信息化工程。但在我國(guó)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)(shēngjí)3D打印這不夠(bùgòu)。企業(yè)(qǐyè)對(duì)技術(shù)研發(fā)投入缺乏3D打印設(shè)備，但企業(yè)規(guī)模普遍較小，研發(fā)力氣缺乏。在加工流程穩(wěn)定性、工件支撐材料生成和處理、局部(bùfen)特種材料的制備技術(shù)等諸多具體環(huán)節(jié)，存在較大缺陷，難以完全滿足產(chǎn)品制造的需求。而占據(jù)3D打印產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)地位的美國(guó)3Dsystems、stratasys等公司，每年都投入1000多萬(wàn)美元研發(fā)技術(shù)，研發(fā)投入占銷售收入的10％左右。兩家公司不僅研發(fā)設(shè)備、材料和軟件，而且以簽約開(kāi)發(fā)、直接購(gòu)置等方式，獲得大量來(lái)自企業(yè)外部的相關(guān)細(xì)分技術(shù)、專利，已把握一批關(guān)鍵核心技術(shù)。院校和企業(yè)在核心共性零部件上的研發(fā)缺乏在國(guó)際主流(zhǔliú)應(yīng)用的SLA工藝(gōngyì)工業(yè)(gōngyè)級(jí)3D打印(dǎyìn)設(shè)備(shèbèi)中，最主要的核心技術(shù)部件是激光放射器和激光振鏡。然而在該核心領(lǐng)域，我國(guó)院校和企業(yè)沒(méi)有更大力度和程度的去突破該領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸，導(dǎo)致我國(guó)在該工藝設(shè)備研發(fā)過(guò)程中，國(guó)外部件核心技術(shù)對(duì)我國(guó)的牽制和進(jìn)展速度的限制。產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌進(jìn)展3D打印行業(yè)的進(jìn)展需要完善的供給商和效勞商體系、市場(chǎng)平臺(tái)。供給商和效勞商體系中，包含工業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、3D數(shù)字化技術(shù)供給商、3D打印機(jī)及耗材供給商、3D打印設(shè)備經(jīng)銷商、3D打印效勞商。市場(chǎng)平臺(tái)包含第三方檢測(cè)驗(yàn)證支持、金融支持、電子商3D打印企業(yè)還處于“單打獨(dú)斗”的初步進(jìn)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)。缺乏教育培訓(xùn)和社會(huì)、網(wǎng)絡(luò)推廣目前，企業(yè)購(gòu)置3D打印設(shè)備的數(shù)量格外有限，應(yīng)用范圍狹窄。在機(jī)械、材料、信息技術(shù)等工程學(xué)科的教學(xué)課程體系中，缺乏與3D打印相關(guān)的必修環(huán)節(jié)，3D打印停留在局部學(xué)生的課外興趣爭(zhēng)論層面。三、我國(guó)進(jìn)展3D打印(dǎyìn)產(chǎn)業(yè)的重要戰(zhàn)略意義進(jìn)展3D打印產(chǎn)業(yè)，可以(kěyǐ)在提升我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)水平的同時(shí)有助于攻克技術(shù)難關(guān)，并且易形成的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，促進(jìn)就業(yè)。 當(dāng)前，全球(quánqiú)正在興起一輪數(shù)字化制造浪潮。興盛國(guó)家面對(duì)近年來(lái)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的下降，大力提倡“再工業(yè)化、再制造化”戰(zhàn)略，提出智能機(jī)器人、人工智能、3D打印是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù)，并期望通過(guò)這三大數(shù)字化制造技術(shù)的突破，穩(wěn)固和提升制造業(yè)的主導(dǎo)權(quán)，加快3D打印產(chǎn)業(yè)進(jìn)展，推動(dòng)我國(guó)由“工業(yè)大國(guó)”向“工業(yè)強(qiáng)國(guó)”的轉(zhuǎn)變。進(jìn)展(fāzhǎn)3D打印產(chǎn)業(yè)，可以提升我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)水平，提高工業(yè)設(shè)計(jì)力氣傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品(chǎnpǐn)開(kāi)發(fā)方法，往往是先開(kāi)模具，然后再做出樣品，而運(yùn)用3D打印技術(shù)，無(wú)需開(kāi)模具，可以把制造時(shí)間降低為以前的1／10到1／5，費(fèi)用降低到1／3以下。一些好的設(shè)計(jì)理念，無(wú)論其構(gòu)造和工藝多么簡(jiǎn)潔，均可利用3D打印技術(shù)，短時(shí)間內(nèi)制造出來(lái)，從而極大地促進(jìn)了產(chǎn)品的創(chuàng)設(shè)計(jì)，有效抑制我國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)力氣薄弱的問(wèn)題。進(jìn)展(fāzhǎn)3D打印產(chǎn)業(yè)，可以生產(chǎn)出簡(jiǎn)潔、特別、共性化產(chǎn)品，有助于攻克技術(shù)難關(guān)3D打印可以為根底科學(xué)技術(shù)的爭(zhēng)論供給(tígōng)重要的技術(shù)支持。在航天、航空、大型武器等裝備制造業(yè)，零部件種類多、性能要求高，需要進(jìn)展反復(fù)測(cè)試。運(yùn)用3D打印，除了在研制速度上具有優(yōu)勢(shì)外，還可以直接加工出特別、簡(jiǎn)潔的外形，簡(jiǎn)扮裝備的構(gòu)造設(shè)計(jì)，化解技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵性能的趕超。進(jìn)展(fāzhǎn)3D打印產(chǎn)業(yè)，可以形成的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，促進(jìn)就業(yè)隨著3D打印的普及，“大批量的共性化定制”將成為重要的生產(chǎn)模式。3D打印與現(xiàn)代效勞業(yè)的嚴(yán)密結(jié)合，將衍生出的細(xì)分產(chǎn)業(yè)(chǎnyè)、的商業(yè)模式，制造出的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。3D打印設(shè)備(shèbèi)〔一些3D打印設(shè)備已低于1萬(wàn)元人民幣〕，利用電子商務(wù)等平臺(tái)供給效勞，為大量消費(fèi)者定制生活用品、文體器具、工藝裝飾品等各類中小產(chǎn)品，激發(fā)共性化需求，形成一個(gè)數(shù)百億甚至數(shù)千億元規(guī)模的文化創(chuàng)意制造產(chǎn)業(yè)，并增加社會(huì)就業(yè)。(zndì)我國(guó)3D打印(dǎyìn產(chǎn)業(yè)進(jìn)展的建議(jiànyì)實(shí)行財(cái)稅金融政策上樂(lè)觀支持、樂(lè)觀引導(dǎo)建立行業(yè)協(xié)會(huì)，鼓舞推廣。制定(zhìdìng)數(shù)字化智造規(guī)劃，促進(jìn)3D產(chǎn)業(yè)優(yōu)先進(jìn)展建議將3D打印技術(shù)定位為生產(chǎn)性效勞業(yè)、文化創(chuàng)意、工業(yè)設(shè)計(jì)、先進(jìn)制造、電子商務(wù)及制造業(yè)信息化工程的關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)，將該產(chǎn)業(yè)納入優(yōu)先進(jìn)展產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品名目。在財(cái)稅金融政策上，鼓舞企業(yè)投資、研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用3D打印，支持3D打印設(shè)備的進(jìn)出口。加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、行業(yè)協(xié)會(huì)建設(shè)，推動(dòng)3D產(chǎn)業(yè)協(xié)同進(jìn)展樂(lè)觀引導(dǎo)工業(yè)設(shè)計(jì)企業(yè)、3D數(shù)字化技術(shù)供給商、3D打印機(jī)及材料研發(fā)企業(yè)和機(jī)構(gòu)、3D打印效勞應(yīng)用供給商組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，利用有關(guān)學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì)的平臺(tái)加強(qiáng)研討和溝通，共同推動(dòng)3D打印技術(shù)研發(fā)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定。促進(jìn)3D打印技術(shù)進(jìn)展的市場(chǎng)平臺(tái)建設(shè)，包括3D打印電子商務(wù)平臺(tái)、3D打印數(shù)據(jù)安全和產(chǎn)權(quán)保護(hù)機(jī)制、3D打印及周邊工程投融資機(jī)制等，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)進(jìn)展。加大科技扶持力度，提升3D打印技術(shù)水平設(shè)立專項(xiàng)基金，重點(diǎn)推動(dòng)(tuījìn)數(shù)字化技術(shù)、軟件把握、打印裝置、材料技術(shù)、核心部件等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。在研發(fā)扶持中，要留意建立公正、公正的研發(fā)績(jī)效評(píng)估體系，鼓舞(gǔlì)各研發(fā)主體探究不同的技術(shù)路徑。加強(qiáng)對(duì)3D打印產(chǎn)學(xué)研合作的支持，特別對(duì)實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)在市場(chǎng)銷售、社會(huì)推廣上賜予政策支持。加強(qiáng)教育培訓(xùn)，促進(jìn)(cùjìn)3D打印社會(huì)化推廣將3D打印技術(shù)納入相關(guān)學(xué)科建設(shè)體系，培育3D打印技術(shù)人才。依靠行業(yè)協(xié)會(huì)、博覽會(huì)、論壇等組織形式進(jìn)展3D打印技術(shù)和周邊應(yīng)用的培訓(xùn)。在科技館、文化藝術(shù)中心、青少年活動(dòng)中心等公共(gōnggòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)展3D打印技術(shù)的呈現(xiàn)、宣傳和推廣。進(jìn)展3D打印效勞中心，推廣3D打印技術(shù)應(yīng)用，為進(jìn)展3D打印產(chǎn)業(yè)積存應(yīng)用閱歷。加速(jiāsù)研發(fā)低本錢(qián)的FDM桌面打印機(jī)，快速占據(jù)市場(chǎng)桌面級(jí)3D打印機(jī)在精細(xì)度、尺寸、材料種類等方面弱于工業(yè)級(jí)打印機(jī)，強(qiáng)調(diào)低價(jià)格和便捷易用性，目標(biāo)市場(chǎng)包括家庭、學(xué)校及局部辦公場(chǎng)所，用戶主要為樂(lè)于DIY的“創(chuàng)客”、以及教育、工業(yè)設(shè)計(jì)、藝術(shù)品設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)或創(chuàng)意設(shè)計(jì)行業(yè)的從業(yè)者或愛(ài)好者等。3D打印機(jī)最令人感動(dòng)的局部，在于能夠?qū)⒏鞣N簡(jiǎn)潔創(chuàng)意格外簡(jiǎn)潔地變成可觸摸的現(xiàn)實(shí)，這極大地提升設(shè)計(jì)者的滿足感，并激發(fā)出更多靈感。因而幾千美元價(jià)格的3D打印機(jī)甫一問(wèn)世，就受到了愛(ài)好者們的追捧。近五年，個(gè)人3D打印機(jī)銷量經(jīng)受(jīnglì)了從無(wú)到有的飛速進(jìn)展，2023年以46%的增速增長(zhǎng)到35508臺(tái)銷量，銷售額約4000萬(wàn)美元。FDM〔熔融沉積成型〕是Stratasys公司的專利，屬于材料擠出類設(shè)備，由于構(gòu)造簡(jiǎn)潔、打印過(guò)程干凈、易于降低本錢(qián)，F(xiàn)DM是目前桌面級(jí)打印機(jī)的首選技術(shù)。2023年前后，F(xiàn)DM核心專利過(guò)3D打印機(jī)降價(jià)(jiànɡjià)和普及的機(jī)遇消滅。由于進(jìn)入門(mén)檻不高，桌面級(jí)設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)格外猛烈，估量已有數(shù)百家企業(yè)參與3D個(gè)人打印機(jī)2