英國《經濟學人》雜志在《第三次工業革命》一文中,將3D打印技術作為第三次工業革命的重要標志之一,引發了世人對3D打印的關注。近期,歐洲屈指可數的將3D打印技術投入數字化生產的企業--比利時梅洛特(Melotte)公司首席執行官弗勒林克(Mario Fleurinck)表示,3D打印技術可按客戶需求精準定制產品,大幅提高對原材料和能源的使用率,降低生產成本及對環境的影響。他介紹說,目前3D打印的材料以金屬和塑料為主。而使用等量耗材制造零件,3D打印機的生產效率是傳統方法的三倍。
"第三次工業革命"這一概念的創始者、經濟學家里夫金(Jeremy Rifkin)此前接受記者專訪時預言,3D打印技術是第三次工業革命的關鍵之一,將在未來數十年內徹底改變制造業和人類的生活方式。
在國外對3D打印充滿憧憬并且如火如荼的展開攻勢的時候,國內市場也按耐不住,開始大肆吹捧3D打印的好處。然而,真正將其轉化為生產力的卻寥寥無幾。
上海同濟大學教授、現代制造技術研究所名譽所長張曙認為:"現在的3D打印技術還是處于''打印''玩具、模具等塑料制品的階段。過去,我們只是當這種技術是一種快速成形技術,但現在工業領域的應用,可以讓設計、創意與生產分開,可以實現減少庫存的生產,等于提供了新的商務模式,就勢必會引起制造業的變革。"張曙同時強調,目前3D打印的技術還存在很多難題,加工精度、材料應用等方面,在制造業的應用不是一時半刻能夠實現的。"
杭州閃鑄科技有限公司是國內個人用3D打印機的生產廠家之一,市場經理陳錚錚向記者表示:"目前,國內生產的3D打印機還多是為個人愛好者或教育研究機構提供的小型打印機,工業用途的3D打印需要更為復雜的技術,對材料也有更高的要求。目前國內還沒有一家企業能夠拿出非常成熟的產品來推向工業領域,距離國外先進水平還有很大的差距。"
"陳錚錚表示:"真正意義上工業用的3D打印機是非常昂貴的,耗材也非常昂貴。目前消費類的3D打印主要應用的材料為ABS和POA的塑料,不能完全滿足工業領域的需求。雖然國內勞動力成本上漲趨勢明顯,但3D打印需要企業一次性對設備的投入,和對耗材的購買。特別是金屬粉末類耗材,價格依然昂貴。這也是制約國內用戶使用3D打印技術的原因之一。"
另外,耗材的局限性也是3D打印不得不面對的現實。目前,3D打印的耗材非常有限,現有的市場上的耗材多為石膏、無機粉料、光敏樹脂、塑料等。如果真要“打印”房屋或汽車,光靠這些材料是遠遠不夠的。比如最重要的金屬構件,這恰恰是3D打印的軟肋。
耗材的缺乏,直接關系到3D打印的價格。一位從事3D打印科研的工作人員拿著一件3D打印品對記者說,“這是一件飛機零部件,打印這種樣品的金屬粉末耗材一斤就要賣4萬元,所以3D打印樣品至少要賣2萬元。但是,如果采用傳統的工藝去工廠開模打樣,幾千元就可以做到。”
就此分析我國3D打印存在的問題主要有以下幾點:
1.缺乏宏觀規劃和引導
3D打印產業上游包括材料技術、控制技術、光機電技術、軟件技術,中游是立足于信息技術的數字化平臺,下游涉及國防科工、航空航天、汽車摩配、家電電子、醫療衛生、文化創意等行業,其發展將會深刻影響先進制造業、工業設計業、生產性服務業、文化創意業、電子商務業及制造業信息化工程。但在我國工業轉型升級、發展智能制造業的相關規劃中,對3D打印這一交叉學科的技術總體規劃與重視不夠。
2.企業對技術研發投入不足
我國雖已有幾家企業能自主制造3D打印設備,但企業規模普遍較小,研發力量不足。在加工流程穩定性、工件支撐材料生成和處理、部分特種材料的制備技術等諸多具體環節,存在較大缺陷,難以完全滿足產品制造的需求。
而占據3D打印產業主導地位的美國3Dsystems、stratasys等公司,每年都投入1000多萬美元研發新技術,研發投入占銷售收入的10%左右。兩家公司不僅研發設備、材料和軟件,而且以簽約開發、直接購買等方式,獲得大量來自企業外部的相關細分技術、專利,已掌握一批關鍵核心技術。
3.產業鏈缺乏統籌發展
3D打印行業的發展需要完善的供應商和服務商體系、市場平臺。供應商和服務商體系中,包含工業設計機構、3D數字化技術提供商、3D打印機及耗材提供商、3D打印設備經銷商、3D打印服務商。市場平臺包含第三方檢測驗證支持、金融支持、電子商務、知識產權保護等支持。而目前國內的3D打印企業還處于“單打獨斗”的初步發展階段,產業整合度較低,主導的技術標準、開發平臺尚未確立,技術研發和推廣應用還處于無序狀態。
4.缺乏教育培訓和社會推廣
目前,企業購置3D打印設備的數量非常有限,應用范圍狹窄。在機械、材料、信息技術等工程學科的教學課程體系中,缺乏與3D打印相關的必修環節,3D打印停留在部分學生的課外興趣研究層面。
幾乎每一項新技術應用,都會經歷很長的市場培育期。3D打印技術在國外雖然已有近20年的發展歷程,但仍存在缺陷。因此,要想在國內通過3D打印技術實現工業革命,短時間內恐怕是很難成功的。