2014世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會暨博覽會19日至22日在青島舉行，來自全球12個國家和地區(qū)的110多家3D打印企業(yè)和1200多名專家、代表出席本次大會。從會上的情況來看，中國3D打印市場前景廣闊，但是與國外差距較大，并且發(fā)展面臨三大瓶頸制約。

       3D打印技術(shù)應(yīng)用前景廣闊

       近年來，3D打印技術(shù)作為一項前沿性的先進制造技術(shù)，逐漸成為熱門詞匯。據(jù)世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長羅軍介紹，從上世紀(jì)80年代開始，3D打印技術(shù)走過了30年的歷程，在技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)方面已初具規(guī)模，同時也逐步打開了市場。

       3D打印技術(shù)是以計算機三維設(shè)計模型為藍本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實體產(chǎn)品。與傳統(tǒng)制造業(yè)通過模具、車銑等機械加工方式對原材料進行定型、切削以最終生產(chǎn)成品相比，3D打印大大降低了制造的復(fù)雜度。美國《時代》周刊將3D打印列為“美國十大增長最快的工業(yè)”，英國《經(jīng)濟學(xué)人》則認為其將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動實現(xiàn)第三次工業(yè)革命”。

       世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示，2012年，世界3D打印業(yè)的產(chǎn)值是120億—130億元，國內(nèi)約為10億元；2013年，世界3D打印業(yè)產(chǎn)值30多億美元，國內(nèi)3億美元；今年全球規(guī)模有望突破60億美元，國內(nèi)產(chǎn)值達6億美元。預(yù)計2016年，全球規(guī)模將突破100億美元，國內(nèi)100億元。2020年前，3D打印技術(shù)將全面實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

       與會專家普遍認為，3D打印雖不能替代傳統(tǒng)制造業(yè)，卻是傳統(tǒng)制造業(yè)的有益補充。中國早已成為全球制造業(yè)第一大國，但制造業(yè)長期積累的深層次矛盾日益突出。3D打印被譽為開啟第三次工業(yè)革命的重要組成部分，是高端制造業(yè)實現(xiàn)的手段之一。3D打印技術(shù)的不斷成熟，能夠推進中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐，提升制造業(yè)水平。

       目前，3D打印技術(shù)已在工業(yè)設(shè)計、模具制造等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，也正朝著消費品制造、功能零部件制造、組織與結(jié)構(gòu)一體化制造等領(lǐng)域加速發(fā)展，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。3D打印技術(shù)最突出的優(yōu)點是無需機械加工或任何模具，可以有效地大幅降低產(chǎn)品原型成本，縮短周期。此外，3D打印能夠幫助企業(yè)更好、更快的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，能夠提升產(chǎn)品價值并實現(xiàn)整體成本的下降。

       3D打印發(fā)展面臨三大瓶頸

       3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，帶給人類一種全新的生產(chǎn)方式，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)工業(yè)整體格局和規(guī)?；a(chǎn)方式理念。但是目前3D打印技術(shù)發(fā)展面臨材料、成本、規(guī)模經(jīng)濟等三大瓶頸，在短期內(nèi)難以解決。

       第一，材料瓶頸。山東尤尼公司總經(jīng)理王紅說，耗材對3D打印技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展起決定作用，當(dāng)前3D打印技術(shù)已經(jīng)超前了材料。目前應(yīng)用于3D打印的耗材非常有限，市場上現(xiàn)有的耗材多為PLA(生物降解塑料聚乳酸)、ABS樹脂、橡膠、石膏、塑料、可粘結(jié)的粉末顆粒等，進口材料價格居高不下。并且，多數(shù)耗材主要應(yīng)用于模型、玩具等輕工業(yè)民用產(chǎn)品領(lǐng)域，離汽車、航空等領(lǐng)域還較遠，盡管有部分金屬耗材應(yīng)用，但是規(guī)模化生產(chǎn)、材料配比等都是問題。

       第二，成本瓶頸。目前3D打印成本較高，主要由于設(shè)備成本處于較高水平。美國3D Systems公司的章群介紹說，目市場主要的3D打印機前主要分為三大類:第一類是個人級(桌面級)，體積較小，操作容易，價位在1300美元至2萬美元之間；第二類是專業(yè)級，價位為2萬美元到35萬美元，主要應(yīng)用于工程技術(shù)人員，包括中小企業(yè)、大公司部門級的工程師、設(shè)計師；第三類是生產(chǎn)類，價格在25萬美元至95萬美元間，這類打印機是當(dāng)今3D打印行業(yè)里面要求最高的，一般用于航空航天、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域。

       除了3D打印機的價格居高之外，單個商品的制造成本依然得不到解決。使用3D打印機制造商品，沒有規(guī)模經(jīng)濟的紅利，使單獨制造一件商品的成本，遠高于規(guī)模制造成本。3D打印前期需要大量投資，而資本回報率不夠樂觀，很難吸引資本力量大規(guī)模加入。此外，3D打印速度較慢，打印一件較為復(fù)雜的產(chǎn)品往往需要數(shù)日甚至數(shù)月時間。

       第三，規(guī)模瓶頸。3D打印推廣還面臨著傳統(tǒng)格局制約。傳統(tǒng)制造業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)勢在于重復(fù)制造與標(biāo)準(zhǔn)化，而3D打印則有利于個性化與定制化。目前的需求聚合是以規(guī)模化為主的，普通企業(yè)和個人要依據(jù)個性化和定制化完成需求聚合非常困難。

       中外差距短期難消弭

       美國和歐洲在3D打印技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用推廣方面處于領(lǐng)先地位。數(shù)據(jù)顯示，按國家進行統(tǒng)計，面向工業(yè)的3D打印機設(shè)備臺數(shù)，美國占38%，位居第一，其次是日本，占9.7%；第三位德國占9.4%，第四位中國占8.7%。

       美國是3D打印技術(shù)和應(yīng)用的領(lǐng)導(dǎo)者，政府的重視是美國3D打印發(fā)展迅速的重要支撐。2012年，美國總統(tǒng)奧巴馬針對美國制造業(yè)提出了一系列發(fā)展方案，將3D打印列為11項重要技術(shù)之一，并聯(lián)合研發(fā)機構(gòu)、高等院校、制造商，建立了“國家增材制造”創(chuàng)新中心，引進大量人才從事研發(fā)生產(chǎn)工作。目前，美國3D system和Stratasys兩家公司的產(chǎn)品在全球占據(jù)大部分市場份額。GE公司在航空發(fā)動機領(lǐng)域也已經(jīng)實現(xiàn)了突破，去年正式宣布，3D打印的燃油噴嘴通過航空標(biāo)準(zhǔn)認證，即將裝配到下一個型號的發(fā)動機上面。

       歐洲也十分重視對3D打印技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用。德國的EOS也是世界主要工業(yè)級3D打印機供應(yīng)商，目前在全球銷售超過1500多套設(shè)備，在全球工業(yè)級設(shè)備市場中所占份額最大。

       相比之下，3D打印在中國還處于初級階段，與國外存在較大差距。從發(fā)展情況來看，3D打印目前仍停留在“高級玩具”階段，工業(yè)應(yīng)用則局限在模具制造，并沒有實現(xiàn)成熟的產(chǎn)業(yè)化。

       在設(shè)備生產(chǎn)方面，中國生產(chǎn)的三維打印機裝備功能已經(jīng)接近國際同行水平，差距主要體現(xiàn)在裝備的可靠性和材料研發(fā)上。羅軍舉例說，國內(nèi)部分三維打印機的關(guān)鍵器件如激光頭等需從外國進口。中國雖已有幾家企業(yè)能自主制造3D打印設(shè)備，但企業(yè)規(guī)模普遍較小，研發(fā)力量不足。在加工流程穩(wěn)定性、工件支撐材料生成和處理、部分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。此外，中國在材料質(zhì)量和品種上還遠不如美國、德國豐富，許多用于研發(fā)的實驗材料仍需進口。

       更大的差距還體現(xiàn)在應(yīng)用上。在國外，三維打印技術(shù)已經(jīng)在新產(chǎn)品開發(fā)、生物醫(yī)療、航空航天等方面有較多應(yīng)用，而中國還局限于模具模型、文化創(chuàng)意產(chǎn)品等少數(shù)領(lǐng)域。清華大學(xué)教授顏永年說，中國3D打印行業(yè)依然沿用了傳統(tǒng)制造業(yè)商業(yè)模式的老路——生產(chǎn)設(shè)備賣設(shè)備，先把設(shè)備生產(chǎn)出來、推銷出去，而不管市場和用戶的需求。

       從整個產(chǎn)業(yè)角度來看，由于缺少龍頭企業(yè)的帶動作用，政府也沒有針對性的扶植措施，整體產(chǎn)業(yè)體量還較??；另一方面中國制造業(yè)還處于粗放形式，各個環(huán)節(jié)對3D打印技術(shù)帶來的沖擊認識還不足，接受度較低。

       羅軍認為，3D打印一定要從應(yīng)用入手，抓住用戶的需求，以需求來帶動應(yīng)用。產(chǎn)業(yè)行業(yè)的需求，能進一步推動三維打印技術(shù)的改進和完善。