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中國3d打印如何創(chuàng)業(yè)
3D system 公司是全球最大的3D打印公司，地處美國波士頓市郊，外觀雖不起眼，但給參觀者以實實在在的巨大心理沖擊。財政部稅政司調研員李旭鴻博士就是其中一位。2013年8月，赴美參加共青團中央、中國國際青年交流中心等組織的“青年領導人公共管理創(chuàng)新建設培訓項目”的李旭鴻，在此看到了被稱為“萬能制造機”的家用和工業(yè)用3D打印機的工作過程，觸摸了3D打印的漢堡包、巧克力、吉他、甚至中國的青花瓷瓶，還觀察到全球的消費者通過互聯網可以上傳照片到公司，然后收到3D打印的人像玩偶……這家納斯達克上市公司，從2013年到2014年，市值增長900%。
3D打印正在重塑全球制造業(yè)競爭格局，將會對“世界工廠”中國的制造業(yè)以及外貿出口等產生怎樣的沖擊?中國應該制定什么樣的發(fā)展3D技術和產業(yè)的戰(zhàn)略和政策?一種責任和使命讓他心潮澎湃�；貒螅钚聒櫫⒓粗纸M建了跨學科、跨領域的研究團隊，歷時一年，出版《3生萬物—3D打�。旱谌喂I(yè)革命的引擎》一書，得到了有關方面高度肯定。全國政協(xié)副主席厲無畏教授、中國工程院盧秉恒院士、薛群基院士、中國科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院常務副院長王元作序，北京大學、財政部科研所、中央電視臺、微軟公司、北大縱橫專家等稱贊是綜合3D打印技術、生活、產業(yè)、戰(zhàn)略、政策和法律研究的開創(chuàng)性著作。1月18日，在北京字里行間書店舉辦的《新常態(tài)、新技術、新變革3D打印產業(yè)發(fā)展高端沙龍》上，李旭鴻作為3D打印研究專家，被“萬眾創(chuàng)業(yè)”點燃投資激情的人們圍住，咨詢各類3D打印話題。他不禁感嘆：國人對3D打印技術和產業(yè)如饑似渴的求知，以及追求共享3D打印財富的熱度超出了想象!
3D打印產業(yè) 一塊待挖掘的寶藏
李旭鴻的故事是中國3D產業(yè)熱中的一朵浪花。中國3D打印業(yè)界正在進入高度活躍期。與3D打印相關的新聞和概念頻頻出現在公眾視野中，越來越多的民眾開始了解3D打印，越來越多的企業(yè)家和創(chuàng)業(yè)者也聚焦此領域。股市也刮3D打印板塊風潮。大恒科技、鳳凰光學、中航重機、金運激光、利達光電、中海達等帶有3D打印概念的個股都表現不俗。
3D打印技術學名為“增材制造”(Additive Manufacturing)，是在現代CAD/CAM技術、激光技術、計算機數控技術、精密伺服驅動技術以及新材料等技術的基礎上集成發(fā)展起來的一項數字化制造技術，采用“分層制造，逐層疊加”的原理由傳統(tǒng)制造的“去除法”轉變?yōu)?ldquo;增長法”，能將設計模型轉化為三維實體，具有廣泛應用市場。
3D打印技術在藝術設計、航空航天、地理信息、軍工、醫(yī)療和消費電子產品等多個領域都大有用武之地。有關資料表明，增材制造技術主要應用功能是功能模型、快速制造、裝配模型、快速模型原型、直接教具、金屬鑄造模型、展示模型、科研教育和工具模具模型，分別占19%、15%、13%、12%、9%、8%、6%和3%。
權威報告《2014沃勒斯報告》數據顯示：2013年全球3D打印產品和服務市場增長34.9%，達到30.7億美元，這是3D打印行業(yè)最近17年來增長速度最高的一年。而過去26年的平均年增長率為27%，最近三年的年復合增長率為32.3%，顯示出爆發(fā)式增長態(tài)勢。
北京大學光華管理學院博士后劉江濤介紹，近年來，歐美發(fā)達國家紛紛加大支持力度，推出發(fā)展增材制造技術的國家戰(zhàn)略和規(guī)劃。2012年，美國宣布振興美國制造業(yè)的新舉措，投資10億美金幫助美國制造體系的改革，鼓勵優(yōu)先發(fā)展增材制造為代表的數字化制造技術;英國政府自2011年開始持續(xù)增大對增材制造技術的研發(fā)經費投入，目前已在多個大學建立了增材制造研究中心。德國建立了增材制造研究中心，主要研究和推動增材制造技術在航空航天領域中結構輕量化方面的應用。日本一直重視增材制造技術，研制和應用水平走在了亞洲前列。韓國已經發(fā)展增材制造作為國家戰(zhàn)略，成立了部際工作機制，并計劃培訓1000萬3D打印技術和應用人才。
目前，在3D打印應用方面，消費商品和電子領域仍占主導地位，航空器制造和醫(yī)學應用是過去幾年增長最快的應用領域。
中國航空工業(yè)特種加工技術首席技術專家、北京航空制造工程研究所副總工程師鞏水利接受《經濟日報》記者采訪時介紹，目前3D打印技術開始用于航天航空等方面高性能零部件的直接制造。如英國制造了世界上第一架“3D打印”無人駕駛飛機。還用于高性能零件修復和再制造，如應用于戰(zhàn)斗機機翼梁修復，航空發(fā)動機葉片修復等。也廣泛用于生物醫(yī)療中個性化結構的快速定制。比如，與生物醫(yī)療技術相結合，應用于牙齒、骨骼等“人體零部件”修復或植入手術中。在過去的10余年，增材制造在生物醫(yī)療領域的應用比重約為占全部應用的15%。此外，與電子制造技術相融合，應用于有機發(fā)光二極管、薄膜太陽能電池、無芯片RFID標簽、柔性顯示器等微納尺度功能性器件的“三維打印”也方興未艾。
北京大學光華管理學院博士后張永升介紹，目前國際上3D打印行業(yè)出現三大趨勢：一是裝備向專業(yè)化發(fā)展。二是裝備從科研和工業(yè)高端型向大眾消費型拓展，促使增材制造技術從實驗室和工廠走向辦公室甚至是家庭。三是形成了相對完整的包含裝備制造、材料制備、軟件開發(fā)及應用服務等環(huán)節(jié)的完整產業(yè)鏈。
我國3D打印起步不晚，興起于上個世紀八九十年代。清華大學顏永年教授和西安交通大學、中國工程院院士盧秉恒教授是業(yè)內先驅。中國在3D打印產業(yè)領域大踏步前進，速度驚人。目前依托于若干高校和研究單位，在國家項目資助下研制成功了一批各具特色的系列增材制造裝備。代表性單位有：西安交通大學、華中科技大學、北京航空航天大學、中航工業(yè)北京航空制造工程研究所、西北工業(yè)大學、清華大學、華南理工大學、西北有色金屬研究院等。
目前，我國總體技術水平處于模型制作向零部件直接制造過渡，在直接制造高性能塑料和金屬零件方面發(fā)展非�？欤植可踔脸^國外水平，但總體上還有非常大的提升空間。國內企業(yè)也日益重視3D打印技術創(chuàng)新應用。比如應用制作飛機風洞模型，輔助新型飛機結構的創(chuàng)新設計與快速開發(fā);用于汽車、家電和數碼等快速更新換代行業(yè)中新產品結構的快速驗證，如海爾等重要企業(yè)均建立了增材制造技術中心;為發(fā)展輔助汽車發(fā)動機缸體缸蓋等復雜鑄件蠟型和砂型的快速制造，二汽、玉柴等相關企業(yè)均設立了專門的增材制造部門。北京大學光華管理學院博士后田惠敏介紹,在應用和產業(yè)方面，我國還沒有形成較完整的產業(yè)鏈;缺乏類似于國外的增材制造用材料、軟件及服務的產業(yè)鏈。
3D打印產業(yè)，風口在哪里
一個業(yè)內專家形容3D產業(yè)：“這就像是在做一個拼圖，你看得到每一塊碎片，但要看到整個圖景尚須時間。”作為一個帶有未來色彩的新技術，你能感受到3D打印產業(yè)的風來了，但是風口具體在哪里，似乎不是那么清晰。3D打印汽車、3D打印皮膚、心臟……這些神奇的應用在大眾媒體報道里層出不窮。但是我們身邊和3D打印相關的應用和商機都有哪些?李旭鴻認為，風口就是“附加值”最大的地方，一個能讓“豬”飛起來的地方。風口在哪里，尚需要摸索。
從3D打印產業(yè)鏈構成來看，產業(yè)鏈的上游包括精密機械、數控技術、信息技術、材料科學和激光技術，產業(yè)鏈中游包括3D打印設備、打印材料的生產、產業(yè)鏈的下游主要有三維模型設計服務、打印服務和打印產品應用等。目前產業(yè)鏈上游的精密機械、信息技術、數控技術、材料科學和激光技術的核心技術大多掌握在外國大公司手中。我國業(yè)內企業(yè)規(guī)模普遍較小，具有高校背景的3D打印企業(yè)大都專注于產業(yè)鏈的中游，從行業(yè)容量來看，未來3D打印行業(yè)上游材料和下游服務的空間較大，而中游3D打印機的空間相對較小。
北京大學光華管理學院博士后、工信部賽迪研究院張建倫認為，從全景看，風口首先是3D打印機制造。在全球3D打印機市場中，美國3D Systems 和Stratasys公司兩家巨頭的工業(yè)級打印機出貨量，占到全球市場份額的75%。截止2011年底，我國增材制造裝備使用量占全球份額的9%，裝備產量僅占世界總量的4%。說明有超過一半依賴于進口。
做為“世界工廠”的中國，3D打印技術正在努力趕超。比如2015年1月分布式3D打印平臺3D Hubs公司發(fā)布的趨勢報告顯示：中國廠商太爾時代的一款3D打印機名列全球第10位，而在評分最高的3D打印機評比中，中國珠海西通電子的一款產品獲得第二名。李旭鴻認為，依托中國現有的強大制造能力和綜合成本優(yōu)勢，以及逐漸增強的創(chuàng)新能力以及廣闊市場，相信在不久的將來，中國本土的制造商們將會在這一領域具備非常強大的實力。
10年前，一臺3D打印機賣到十幾萬美元。如今一臺家用3D打印機價格國際市場上大約2000美元。未來五年，3D打印機價格將降低到400美元左右，從而可以真正實現3D打印的大眾化和產業(yè)化，我們每個人都可以共享3D打印技術的神奇。
北京原點智匯科技有限公司方案總監(jiān)趙雪雁認可這個預測。她介紹其公司制造的“奧德萊”牌3D打印機，已經批量生產，年銷售額1000多萬。一臺長寬高分別為24厘米、24厘米、26厘米的家用3D打印機，帶SD儲存卡，傻瓜式操作，售價11800元，目前公司客戶主要分布在工業(yè)和藝術設計師群體、教育、醫(yī)療、珠寶等領域。他們還和清華大學附屬中學合作，在學校建立“3D打印教育中心”。
此外，3D打印的產業(yè)瓶頸之一是耗材受限。雖然3D打印材料已經擴充到金屬、陶瓷、混凝土、玻璃、細胞、食品等，但仍然難以滿足市場對多種功能材料的需求。因此，3D打印耗材研發(fā)是一片藍海。3D打印不僅是一場制造革命，也是一場原材料革命。石油化工行業(yè)既能生產合成樹脂、塑料等3D打印所需要的原材料，同時石油機械、化工裝備的制造與修復也是3D打印的應用行業(yè)之一。因此，國際石化公司看到了3D打印材料市場帶來的巨大商機，紛紛介入3D打印行業(yè)：杜邦公司推出商業(yè)化樹脂用于3D打印;巴斯夫成立了全球3D打印研發(fā)部門;韓國LG公司與世界第二大3D打印公司Stratasys協(xié)商供應高附加合成樹脂ABS等。近日，中石化也宣布進軍3D打印，加入逐鹿戰(zhàn)團。
除了打印技術和耗材研究，3D打印應用也是各路資本進軍的焦點。目前，我國增材制造應用涉及航空航天、汽車、模具、生物醫(yī)療、電子、建筑等制造領域，也開始滲透到消費品、辦公、教育等大眾化領域。在高端民用方面，3D打印假牙在國內已成現實，不過目前價格尚貴，據了解，一顆鈦合金牙齒1萬多元。3D打印顱骨修復體，人體關節(jié)金屬修復體，也已獲臨床應用。
而最為大眾所熟悉的當屬“3D打印照相館”。不過，一位業(yè)內人士向記者講述他的迷惑：全球領先的3D打印公司紛紛將目光瞄準“打印出可以直接使用的工業(yè)零部件”，但中國3D打印設備公司則更愿意把精力投入到“3D照相館”、售價幾千元的家庭玩具等業(yè)務拓展中。“這是因為社會缺乏創(chuàng)新意識嗎?”在北京朝陽公園附近的藍色港灣，有一家3D照相館。記者進去看到店里生意不是太火。店家用三維掃描儀對客戶進行全身掃描后，得到三維數據后進行建模，然后打印一個按比例縮小的15厘米高小人，價格為2000元。價格貴是一方面，另一方面也不夠逼真，頭發(fā)不是成絲狀而是成片狀。營業(yè)員表示，打印原材料貴，導致成本高，消費者需求量的確不大。北京創(chuàng)新紀元影像技術有限公司市場經理李婧敏表示，做3D影像，用三維掃描儀的技術路徑，成本高，運營效果普遍不理想。更有市場前景的是高級制衣應用等工業(yè)應用，3D打印的下游服務值得創(chuàng)造性挖掘。目前她們公司和中央美院合作探索藝術設計服務，已獲得創(chuàng)投公司的投資。
北京3D打印研究院副院長趙新接受記者采訪表示：基本上國內90%的3D打印機在打印模型。至于為什么要這么打?打出來干什么?少有人關心。3D打印產業(yè)領軍人物盧秉恒院士認為不能只做設備，而要把設備變成一種文化，為文化服務。趙新深以為是。他認為在個性定制化時代，一定要加上文化創(chuàng)意，要通過3D打印來實現創(chuàng)造。目前，北京3D打印研究院正和國際工業(yè)設計協(xié)會現任主席、韓國設計大師李淳寅合作，建立“東方文化與3D打印國際研究中心”，以期聚焦3D打印技術在文化創(chuàng)意領域的應用研發(fā)及推廣。
可以說，中國3D打印技術目前正在從概念炒作的高峰階段轉向內在價值發(fā)掘階段，其技術還有待充分成熟，主流應用市場也有待進一步發(fā)掘和培育。
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