3D打印产业 一块待挖掘的宝藏


李旭鸿的故事是中国3D产业热中的一朵浪花。中国3D打印业界正在进入高度活跃期。与3D打印相关的新闻和概念频频出现在公众视野中,越来越多的民众开始了解3D打印,越来越多的企业家和创业者也聚焦此领域。股市也刮3D打印板块风潮。大恒科技、凤凰光学、中航重机、金运激光、利达光电、中海达等带有3D打印概念的个股都表现不俗。
3D打印技术学名为“增材制造”(Additive Manufacturing),是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料等技术的基础上集成发展起来的一项数字化制造技术,采用“分层制造,逐层叠加”的原理由传统制造的“去除法”转变为“增长法”,能将设计模型转化为三维实体,具有广泛应用市场。
3D打印技术在艺术设计、航空航天、地理信息、军工、医疗和消费电子产品等多个领域都大有用武之地。有关资料表明,增材制造技术主要应用功能是功能模型、快速制造、装配模型、快速模型原型、直接教具、金属铸造模型、展示模型、科研教育和工具模具模型,分别占19%、15%、13%、12%、9%、8%、6%和3%。
权威报告《2014沃勒斯报告》数据显示:2013年全球3D打印产品和服务市场增长34.9%,达到30.7亿美元,这是3D打印行业最近17年来增长速度最高的一年。而过去26年的平均年增长率为27%,最近三年的年复合增长率为32.3%,显示出爆发式增长态势。
北京大学光华管理学院博士后刘江涛介绍,近年来,欧美发达国家纷纷加大支持力度,推出发展增材制造技术的国家战略和规划。2012年,美国宣布振兴美国制造业的新举措,投资10亿美金帮助美国制造体系的改革,鼓励优先发展增材制造为代表的数字化制造技术;英国政府自2011年开始持续增大对增材制造技术的研发经费投入,目前已在多个大学建立了增材制造研究中心。德国建立了增材制造研究中心,主要研究和推动增材制造技术在航空航天领域中结构轻量化方面的应用。日本一直重视增材制造技术,研制和应用水平走在了亚洲前列。韩国已经发展增材制造作为国家战略,成立了部际工作机制,并计划培训1000万3D打印技术和应用人才。
目前,在3D打印应用方面,消费商品和电子领域仍占主导地位,航空器制造和医学应用是过去几年增长最快的应用领域。
中国航空工业特种加工技术首席技术专家、北京航空制造工程研究所副总工程师巩水利接受《经济日报》记者采访时介绍,目前3D打印技术开始用于航天航空等方面高性能零部件的直接制造。如英国制造了世界上第一架“3D打印”无人驾驶飞机。还用于高性能零件修复和再制造,如应用于战斗机机翼梁修复,航空发动机叶片修复等。也广泛用于生物医疗中个性化结构的快速定制。比如,与生物医疗技术相结合,应用于牙齿、骨骼等“人体零部件”修复或植入手术中。在过去的10余年,增材制造在生物医疗领域的应用比重约为占全部应用的15%。此外,与电子制造技术相融合,应用于有机发光二极管、薄膜太阳能电池、无芯片RFID标签、柔性显示器等微纳尺度功能性器件的“三维打印”也方兴未艾。
北京大学光华管理学院博士后张永升介绍,目前国际上3D打印行业出现三大趋势:一是装备向专业化发展。二是装备从科研和工业高端型向大众消费型拓展,促使增材制造技术从实验室和工厂走向办公室甚至是家庭。三是形成了相对完整的包含装备制造、材料制备、软件开发及应用服务等环节的完整产业链。
我国3D打印起步不晚,兴起于上个世纪八九十年代。清华大学颜永年教授和西安交通大学、中国工程院院士卢秉恒教授是业内先驱。中国在3D打印产业领域大踏步前进,速度惊人。目前依托于若干高校和研究单位,在国家项目资助下研制成功了一批各具特色的系列增材制造装备。代表性单位有:西安交通大学、华中科技大学、北京航空航天大学、中航工业北京航空制造工程研究所、西北工业大学、清华大学、华南理工大学、西北有色金属研究院等。
目前,我国总体技术水平处于模型制作向零部件直接制造过渡,在直接制造高性能塑料和金属零件方面发展非常快,局部甚至超过国外水平,但总体上还有非常大的提升空间。国内企业也日益重视3D打印技术创新应用。比如应用制作飞机风洞模型,辅助新型飞机结构的创新设计与快速开发;用于汽车、家电和数码等快速更新换代行业中新产品结构的快速验证,如海尔等重要企业均建立了增材制造技术中心;为发展辅助汽车发动机缸体缸盖等复杂铸件蜡型和砂型的快速制造,二汽、玉柴等相关企业均设立了专门的增材制造部门。北京大学光华管理学院博士后田惠敏介绍,在应用和产业方面,我国还没有形成较完整的产业链;缺乏类似于国外的增材制造用材料、软件及服务的产业链。
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