当前位置:主页 > 名人 > 网红 > 正文

3D打印:新的经济增长点 面临发展瓶颈

未知 2019-07-15 10:53

  3D打印(又称增材制造)问世于上世纪八十年代,近年在航空航天、工业制造、生物医疗、建筑工程、个人化定制等领域广泛应用。专家认为,3D打印有巨大的市场潜力,但目前仍处于起步阶段,发展面临诸多困难。

经济增长点

  在华中科技大学快速制造中心,有一台3D打印机,只要把零件的三维数据输入电脑,按下打印键,激光就能选择性地将原材料烧结成各种物品,包括复杂的工业零部件、生活中的锅碗瓢盆

  3D打印作为先进制造技术之一,是一项革命性新型制造技术,它改变了通过对原材料进行切削、组装进行生产的加工模式,实现了随时、随地、按不同需求进行生产。工信部副部长苏波说,3D打印将深刻影响制造业的未来,成为未来新的经济增长点。

  与传统生产方式相比,3D打印技术有很多优势。中国科学院院士卢秉恒介绍说,3D打印具有制造物体周期需求短、适应单件个性化需求的优点,在大型薄壁件、蜂窝状复杂结构部件、钛合金等难加工、易热成形零件制造方面有较大优势。

  以往制作复杂结构的大型制件,通常采用分段成形、拼接成整体的方法,不但生产周期长,成本也高,制件连接处的强度也较差,而3D打印机能轻松解决上述问题。美国德雷赛尔大学教授周功耀分析认为,利用计算机进行设计,简化制造过程,提高效率,降低生产成本,也极大减少材料的浪费,3D打印技术可以节约至少50%的材料。

  由于优势明显,3D打印技术受到全球各国重视。来自美国德克萨斯州大学的大卫柏瑞尔介绍说,2012年奥巴马总统针对美国制造业提出了一系列发展方案,将3D打印列为11项重要技术之一,并联合研发机构、高等院校、制造商,建立了国家3D打印研究所,引进大量人才从事研发生产工作。

  相关统计显示,3D打印技术诞生以来,3D打印设备和服务平均年增长率大。

  大卫柏瑞尔认为,3D打印不是一种独立、分散的工艺,它能融入已有的生产工艺,必将促进航空、国防等领域的战略性发展。

  家庭玩具制造领域也是3D打印技术发展的重要方向。但目前3D打印占全球制造业市场极小。

  卢秉恒认为,3D打印制造设备的数量比例在一定程度上表现了国家的经济活力与创新能力。

面临发展瓶颈

  3D打印是极深极广的综合科学技术,它的制造应用和产品涉及到科学知识的许多方面,因此,3D打印不可避免遭遇诸多瓶颈,在产业化上面临巨大挑战。

  周功耀分析认为,3D打印是一个数字计算机化、智能化、全自动化制造系统,因此,它的研发及制造,亟需自动控制及加工制造的软件控制系统,以及高精度、高速度、高效率的硬件。与此同时,包括目前精度无法达到精密仪器要求、机器本身造价高、生物医疗产品的生物相容性和知识产权在内的诸多问题也急需解决。

  卢秉恒说,由于涉及3D打印的材料研发难度大等原因,导致制造成本较高,制造效率不高,制造精度相当于铸型,所以尚不能令人满意。虽然3D打印技术在重工业零部件制造方面得到一定应用,但总体而言,工艺与装备研发不充分,尚未进入大规模工业应用。

  我国从上世纪九十年代起研发3D打印技术。目前,西安交通大学、华中科技大学、清华大学、北京隆源公司等高校、研究机构以及相关企业,已经取得不错的研究成果。比如,研发出光固化、金属熔敷、生物制造、陶瓷成形、激光烧结、金属烧结、生物制造等类型的3D打印装备和材料。

  对我国而言,3D打印产业虽然发展迅速,但仍面临缺乏宏观规划和引导、研发投入不足、产业链缺乏统筹发展、缺乏教育培训和社会推广等问题。

  据了解,我国虽已有几家企业能自主制造3D打印设备,但企业规模普遍较小,研发力量显得不足。比如,针对加工流程稳定性、部分特种材料的制备技术等具体环节,还存在较大缺陷,难以完全满足产品制造的需求。

  目前,国内的3D打印企业仍处于单打独斗的初步发展阶段,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。

  此外,因为3D打印并未得到全面推广,所以人们还不能对其产生较为深刻的认识。比如,在机械、材料、信息技术等工程学科的教学课程体系中,就缺乏与3D打印相关的必修课环节。

推动产业化

  苏波认为,把握3D打印技术的研发及应用趋势,对提升我国制造业的自主创新能力,对我国在数字化制造、智能制造方面取得发展主动权,加快推进工业转型升级和经济发展方式的转变,具有重要意义。

  专家认为,3D打印释放潜力亟需政策扶持,抓住机遇,加强顶层设计和统筹规划,将3D打印技术定位为生产性服务业、文化创意、工业设计、先进制造的关键技术和共性技术,将3D打印产业纳入优先发展产业及产品目录。有关部门需要联手在财税金融政策上,鼓励企业投资、研发、生产和应用3D打印,支持3D打印设备的进出口。

  中国必须要有自己的核心技术,拥有自主知识产权的产品才能在国际上站稳。卢秉恒说,对待3D打印要有科学的态度,政府应制定技术发展路线图,建立协同创新的运行机制,加强交叉学科建设,利用国家基金、973、863、重大专项等力量,有效支持3D打印技术。

  苏波认为,为加快推动我国3D打印技术研发和产业化,近期需要做好以下三个方面的工作:

  一是加强顶层设计和统筹规划。要组织研究制定3D打印技术路线图、3D打印业中长期发展战略,推动完善3D打印技术规范与标准制订,促进增材技术发展的市场平台建设,促进产业健康可持续发展。

  二是加大财税政策引导力度。要充分利用现有政策渠道,加大对3D打印技术研发和产业化的支持力度。研究制定支持3D打印产业发展的财税支持政策,推动设立3D打印产业创新发展专项资金,探索相关税收优惠政策。

  三是适时筹建3D打印行业组织。要加大宣传力度,凝聚行业力量,反映行业诉求,积极组织行业力量开展产业政策研究和标准制定,筹建产学研用相结合的产需对接平台,打通上下游产业链,推动3D打印技术研发和产业化。

标签