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金模网罗百辉:要整合3D打印产业链

书评人:罗百辉 2013-06-16 22:38 赞[1] 收藏

   金模网讯 食品、衣服、手枪、汽车、飞机……越来越多的产品正被3D打印机“打”出来,一场制造业的风暴正在积聚。

  最近,首届世界3D打印技术产业大会在北京召开,600多位来自全球各地的3D打印行业人士,在中国大饭店一起探讨3D打印可能引发的“革命”。

  不过,即便人们对“一个非常振奋人心的3D时代”投入很多期望,这个新兴技术仍然面临许多有待解决的瓶颈和难题。那些断言,3D打印会彻底颠覆制造业的激情言论,也许需要冷静一下。

  “所有重要的科技都是短期内被高估,长期看被低估。”被称为“新工业革命”预言家的美国《连线》杂志前主编克里斯·安德森的话很有哲理。这意味着,长期而言3D打印“看上去很美”,可眼下却不能“吹得太高”。

  尤其对“中国制造”而言,即便在3D打印领域起步并不晚,在某些领域技术也不落后,可从整个3D打印产业链的构建上,需要用心“补课”的环节一点都不少。

  “万能制造机”?

  3D打印机似乎无所不能的制造能力,正不断撩拨着人们的神经。

  25岁的美国得州大学学生科迪·威尔森,最近开发了全球首款利用3D打印技术制造的左轮手枪,这成为3D打印技术最“炫”的成果。这款打印出来的手枪名为“解放者”,包括16个利用3D打印技术制造的部件,可以使用标准的手枪弹匣、并支持不同口径的子弹。

  虽然专家们正在为“打印武器”的社会伦理问题争论不休,而普通人却只顾着为这款能够躲过机场安检搜查的塑料“一次性”手枪感到惊奇。

  英国伦敦设计师阿拉德不那么“暴力”,这位时尚爱好者曾经打印过花瓶、灯具和珠宝,最近则成功地用3D打印机独有的选择性激光烧结(SLS)技术,“打”出了太阳镜,据称效果比一般太阳镜更“酷”。

  荷兰一名设计师更富有想象力,他准备把水泥、石头和沙子灌入3D打印机,将打印出来的“单片环状结构件”组合起来,盖成一栋占地1000平方米的别墅。

  美国一家名为“太空生产”的公司,在与美国宇航局合作,开展在零重力环境下的3D打印尝试。他们的目标是尝试让3D打印机在太空打印出更可口、保质期更长的太空食品以及其他太空用品,这将解决长期飞行的宇航员的后勤保障难题。

  在上海,一群“80后”开设了一家3D照相馆,可将顾客的全身外形数据扫描至电脑,再根据顾客的设想进行定制化设计,之后通过全彩3D打印机及精细的后期手工雕琢,为顾客制作出超出想象的“时光留影”。据称,为了保证效果到位,他们每天只接受10位顾客预约。

  湖南一家经营“3D激光打印机”的企业宣称,与模具制造等传统工艺相比,“3D打印机”制造同类产品可减重65%、节材90%,并能“打印”出设计者想要得到的任何外形复杂的零部件,可称为“万能制造机”。

  上个月,国内知名电商京东商城隆重推出了首款个人用3D打印机。这台奇妙的机器大小和一台烤箱差不多,可以打印最大不超过14立方厘米的物品,比如打印一个手机壳大约需要两小时。

  据称,这款3D打印机所配套ABS塑料售价为699元/件,如果要购买全套打印机,加上7种颜色的ABS塑料,总价19892元。京东商城表示,5月预售出了20多台。

  其实,在淘宝网上一些价格相对低廉的“组装版”3D打印机已经开始销售。一款价格为5200元的3D打印机在30天里售出90多件。据淘宝网统计,最近3D打印机的搜索指数上升了88.3%,与去年同期比,上升了数十倍。

  “事实上,3D打印的工业用途更有想象空间。目前飞机上的钛合金部件用3D打印机制造,将会大大节省时间和材料费用。”金模网3D打印分析师罗百辉认为,即便3D打印的高端应用目前还只是“实验室里的成功”,但长期看,中国大飞机和先进战斗机制造,都离不开3D打印技术。

  中航工业沈飞公司总经理袁立最近在一个高端制造业论坛上表示,航空制造业最大特点是“多品种、小批量”,许多零部件都需要单件定制,因此加工制造成本非常高,目前在飞机制造的流水线上“好多都是靠手工”。

  他认为,3D打印技术确实代表了制造业数字化、一体化、分布化、柔性化的大趋势,如果在制造精度、耐久性上达到标准,对航空制造业的改变将是巨大的。而眼下的问题,是“如何尽早走出实验室,形成批量制造能力”。

  3D打印需突破技术瓶颈

  资本市场对“新概念”总是很敏感。去年以来,3D打印技术被“热炒”,体现在股市上则是相关股票的暴涨。

  在美国,两家3D打印机制造巨头(分别为Stratasys和3D Systems)均在美国纳斯达克上市,2012年这两家公司股票都上涨2~3倍,而同期纳斯达克指数涨幅仅为13.63%。美国总统奥巴马公开宣布将投入5亿美元用于3D打印,确保美国制造业回流。这显然给3D概念股打了激素。

  在中国,行业研究人士不断发出乐观预期,助长了市场的热情。中国3D打印技术产业联盟秘书长罗军最近表示,未来三年时间是3D打印技术非常关键的时期,市场规模会在现有基础上翻一番。

  他预计,中国有潜力成为世界最大的3D打印市场,未来三年中国3D打印市场可能会从约10亿元人民币增长到100亿元。

  去年,工信部曾表示将加大对3D打印产业的支持力度。今年科技部公布的《国家高技术研究发展计划(863计划)以及国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》中,3D打印产业首次入选。

  业内人士称,我国将在三年内正式启动至少10个3D打印创新中心,发展500家传统企业进入3D打印技术产业联盟。

  这些利好消息早就在股市“兑现”。比如,中航重机(600765,股吧)在投资了北航王华明教授的激光成型技术后,在A股被爆炒,去年底一度创下近3倍涨幅,远远超过同类股票。其他3D概念股也涨势喜人。

  不过,事实上3D打印的“颠覆之路”还很长。即便罗军对产业前景很看好,但他强调3D打印技术总体而言处于“起步阶段”,距离大规模应用还有一段时间。他认为,3D打印会不会完全取代传统制造业,到目前为止,“传统制造业所擅长的批量化规模化生产、精益化生产,恰恰是3D打印技术的短腿”。

  在首届世界3D打印技术产业大会上,中国工程院院士徐志磊指出,3D打印技术的大规模应用还面临很多挑战。比如,3D打印技术能否在精度上,达到传统机械加工零件需达到的微米级别,同时还要以同样高的效率生产出来?这是一个很大的挑战。

  他认为,3D打印的“材料瓶颈”,主要体现在高精度、高强度、能够长期应用、耐疲劳等工艺标准上,眼下的3D打印还达不到高端工业领域的要求。

  对于有些业内人士把3D打印技术提高到“引领新工业革命”的高度,中国3D打印技术产业联盟顾问、中科院宁波材料研究所研究员张文武表示,这需要更系统、更全面的认识。

  他强调,“新工业革命”的大前提必须包含新能源革命,而到目前为止3D打印只是制造业的新变化,并没有与一场新能源革命相联系。“如果不告别矿石燃料为基础的能源体系、经济体系,新工业革命就无从谈起,其他都是次要的”。

  在他看来,3D打印只是在智能制造领域打开了一扇门,使得网络化、分布式、个性化生产得以实现,摆脱了福特式大工业生产的千篇一律。但如果开启一场“新工业革命”,还要期待能源、信息和材料等几个方面新技术的大跨越与大融合。

  要整合3D打印产业链

  一项单个技术的推广,如果不能构建起一个上下游结合的产业链,它的影响就是有限的。罗百辉指出,中国自己的3D打印技术在原材料和工艺稳定性等诸多方面还面临着瓶颈,而且国内从事3D打印技术研发的科研机构和企业目前“小而零散,各自为战”,3D打印的产业化还需一个漫长过程。从全球范围看,中国的3D打印技术研发起步并不晚,目前在单项技术领域,甚至一点都不比美国等国差。比如,在航空工业的钛合金激光打印技术上,王华明教授领导的团队在研发上就走在世界前列。

  差距在哪里?中国工程院院士、西安交通大学机械学院院长卢秉恒认为,美国企业介入3D打印技术较多,研发实力较强,而中国当时只是几所大学在搞研发,没有创新力和产业链,技术研发集中在设备上,材料和软件没配套,各家都是“单打独斗”。

  另外,政府的支持力度也不够。在上世纪90年代中期,中国政府对3D打印技术大概支持了两三千万元,后来资金支持就断了,在3D打印技术上的投入很少,直到2012年才又重视起来。

  有业内人士打趣,“是奥巴马给中国官员上了一堂课,奥巴马政府说要占领制造业的高端,要轮到中国人为自己的制造业感到担忧了。”

  2012年,美国政府正式宣布建立国家增材制造创新机构,推动3D打印技术向国家主流制造技术发展。随后2012年12月,中国工信部副部长苏波表态将推动3D打印产业化。

  中科院教授柳卸林认为,美国的新技术研发主要是市场驱动,而且他们的战略规划很有眼光,具有“概念领导力”,像3D打印、智慧地球、云教育等等,通过一项新技术的推广和传播,能够带动整个产业链的变化与发展。相对而言,中国的产业规划缺乏这种大视野。

  “中国的科研立项,还停留在照搬和模仿阶段,没有敌人或没有对手,我们就不敢去干,美国欧洲没立项,我们就不能去研发。”他说,“事实上,真正的创新要去发掘未知的未来,去探寻看不见的东西,这最需要的是观念创新。”

  从完整产业链看,罗百辉认为3D打印技术至少包括上游的设计、材料和下游的制造、营销等环节,国内制造商在制造环节也许并不落后,但在上游的软件开发、设计研发以及市场营销等方面,则缺乏“整体化配合”。同时,3D打印的市场本来就有民用和工业用两大板块,差异性极大。比如,从材料和规格看,打印塑料制品的打印机只需几千元,例西安交通大学推出的一款家用打印机售价仅为6800元;打印树脂制品的设备价格在40万到200万元;打印金属制品的设备价格在350万到1500万元。

  我国需要创新科研机制的支撑。现在几所院校都在各自领域研发自己的东西,设备要自己设计,软件要自己开发,材料要自己去弄,工艺要自己研究,都很费劲,发展很慢。我国的3D打印研发机构应该各有分工,互助互补。罗百辉等学者,系统调研了国内3D打印产业的现状后提出,3D打印产业的发展需要完善的供应商和服务商体系及市场平台。

  在供应商和服务商体系中,包含工业设计机构、3D数字化技术提供商、3D打印机及耗材提供商、3D打印设备经销商、3D打印服务商;市场平台包含第三方检测验证支持、金融支持、电子商务、知识产权保护等支持。

  “而目前国内的3D打印企业的产业整合度较低,主导的技术标准、开发平台尚未确立,技术研发和推广应用还处于无序状态”罗百辉认为,3D打印技术更需要教育培训和社会推广。目前,中国多数制造企业尚未接受“数字化设计”、“批量个性化生产”等先进制造理念,对3D打印这一新兴技术的战略意义认识不足。一般企业购置3D打印设备的数量非常有限,应用范围狭窄。

  此外,在机械、材料、信息技术等工程学科的教学课程体系中,缺乏与3D打印技术相关的必修环节,还停留在部分学生的课外兴趣研究层面。
 

 
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3D打印:从想象到现实

作者:(美)利普森,(美)库曼 著

出版社:中信出版社

出版时间:2013-04-01

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