【全文】山東濟南“3D打印”技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況的調(diào)研報告

本內(nèi)容感謝深圳某市場調(diào)研公司職員 白云藍天 的投遞
來源：濟南經(jīng)濟和信息化委員會信息中心

“3D打印”技術是一項具有工業(yè)革命意義的高新制造技術，代表了世界制造業(yè)發(fā)展的新趨勢，對于加快先進制造業(yè)發(fā)展、推進兩化深度融合、促進工業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有重要的引領作用。為摸清我市“3D打印”技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展應用情況，加快推進“3D打印”技術推廣應用，市經(jīng)濟和信息化委進行了專項調(diào)研，現(xiàn)將有關情況匯報如下：
    一、“3D打印”技術的基本原理及發(fā)展前景
　�。ㄒ唬┗�本原理�！�3D打印”是通俗的叫法，學術名稱為“快速原型制造 ”(Rapid Prototyping & Manufacturing)，是80年代末90年代初在美國開發(fā)興起的一項高新制造技術。“3D打印”技術是在現(xiàn)代CAD/CAM技術、激光技術、計算機數(shù)控技術、精密伺服驅(qū)動技術以及新材料技術的基礎上集成發(fā)展起來的，采用材料累加的新成型原理，直接由CAD 數(shù)據(jù)打印制成三維實體模型�？焖俪尚拖到y(tǒng)就像是一臺“立體打印機”，不需要傳統(tǒng)的刀具、機床、夾具，便可快速而精密地制造出任意復雜形狀的新產(chǎn)品樣件、模具或模型。
　　3D打印機原理很簡單，每一層的打印過程分為兩步，先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散，然后再噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結(jié)，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被打印成型。完成后，要處理掉物品周圍沾滿的粉末，這是可以循環(huán)利用的，再涂上增強硬度的膠水。
　　“3D打印機”與傳統(tǒng)打印機最大的區(qū)別在于耗材不同——后者使用墨粉，前者使用的則是一些可以發(fā)生固化反應的材料，如樹脂、塑料、陶瓷、石膏、金屬等等。例如：助聽器生產(chǎn)部門利用3D打印機掃描患者的耳朵輪廓后復制出合適的助聽器。汽車定制公司利用3D打印機為汽車愛好者提供專門的汽車部件。消費電子產(chǎn)品廠商用3D打印機來完成對產(chǎn)品功能的設計，以避免在大規(guī)模生產(chǎn)后修改設計。醫(yī)生用3D打印機來制造實習模型。博物館用3D打印機復制真品，以避免參觀者損毀真品，等等。
　�。ǘ�）發(fā)展前景及意義
　　工業(yè)化最大的成就是通過機械化實現(xiàn)了規(guī)�；�大生產(chǎn)。而我們今天的“3D打印”技術則將規(guī)模化大生產(chǎn)可能演變?yōu)槿舾蓚�體，打破集約化生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式。只要一臺3D打印機，我們就可以在家里生產(chǎn)任何我們需要的東西，而且可以不斷變化款式、樣式。如今，新的生產(chǎn)方式已經(jīng)發(fā)生了重大改變，傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造業(yè)將面臨一次重新“洗牌”。隨著各種打印材料（即制造原料）的研制成功，“3D打印”技術已經(jīng)可以用于生產(chǎn)像珠寶、玩具、工具、廚房用品、衣服之類的東西，甚至可以直接打印人體骨骼、假肢、鮮肉，進行牙齒正畸和數(shù)字化種牙，有的還打印出了汽車、飛機零部件。未來我們的模具制造行業(yè)、機床行業(yè)、玩具行業(yè)、輕工產(chǎn)品行業(yè)或許都可能被淘汰出局，而取代他們的就是3D打印機。當然，這需要一個過程，10年或者20年，主要是人們適應和接受新事物的過程，也有產(chǎn)業(yè)自身完善成長的過程。
　　由于“3D打印”技術不需要生產(chǎn)線，使得生產(chǎn)成本大大降低、生產(chǎn)周期也得以縮短，同時在很大程度上減少了材料廢棄。據(jù)美國一家行業(yè)研究機構發(fā)布的報告顯示，3D打印機、環(huán)�？沙掷m(xù)建筑等將是美國未來增長最快的行業(yè)。2012年8月,美國總統(tǒng)奧巴馬撥款3000萬美元,在俄亥俄州建立了國家級3D打印添加劑工業(yè)研究中心,并計劃第一步投入5億美元用于“3D打印”,以確保美國制造業(yè)不再繼續(xù)轉(zhuǎn)移到中國和印度。由于我國沒有完成工業(yè)化，傳統(tǒng)的粗放式的工業(yè)發(fā)展模式已經(jīng)嚴重阻礙了生產(chǎn)力發(fā)展，產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構調(diào)整成為一項長期的艱巨任務。而“3D打印”技術的產(chǎn)業(yè)化無疑為我國新型工業(yè)化建設和促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級發(fā)揮十分重要的引領作用。
　　二、國內(nèi)外“3D打印”技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展應用情況
　　（一）國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況。“3D打印”技術的歷史由來已久。1986年，美國3D System公司推出了第一款工業(yè)化的“3D打印”設備，1990年開始銷售，短短幾年中，形成了巨大的市場，1994年底全球已達900臺，到2008年年裝機總數(shù)就已經(jīng)達到6000臺左右，以指數(shù)曲線在上升。3D打印設備應用的方式有兩種：一種是大企業(yè)為自己的產(chǎn)品開發(fā)服務，如美國三大汽車公司、麥道、IBM、Apple、豐田等都在應用；另一種方式為大學、研究所甚至六、七個人組織的服務機構以一臺或數(shù)臺成型機為中心，開展對中小企業(yè)的服務。目前，全球有兩家3D打印機制造巨頭，分別為Stratasys和3D System，均在美國納斯達克上市，2011年營業(yè)收入分別為1.7億美元和2.9億美元。2011年全球3D打印市場規(guī)模17.1億美元。不過，這一數(shù)字僅占全球制造市場的0.02%。
　　我國從1994年開始研究“3D打印”，北京隆源公司于1995年成功研發(fā)了一臺AFS激光快速成型機，隨后華中科技大學也研制出了SLS快速成型機。目前國內(nèi)依托高校成果，對“３D打印”設備進行產(chǎn)業(yè)化運作的公司實體主要有：北京殷華（依托于清華大學）、陜西恒通智能機器（依托西安交通大學）、湖北濱湖機電（依托華中科技大學）。這些公司都已實現(xiàn)了一定程度的產(chǎn)業(yè)化，部分公司生產(chǎn)的便攜式桌面３Ｄ打印機的價格已具備國際競爭力，成功進入歐美市場。另外，一些中小企業(yè)成為國外“３D打印”設備的代理商，經(jīng)銷全套打印設備、成型軟件和特種材料。還有一些中小企業(yè)購買了國內(nèi)外各類“３D打印”設備，專門為相關企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)提供服務。其中，廣東省工業(yè)設計中心、杭州先臨快速成型技術有限公司等企業(yè)，設立了“３D打印”服務中心，發(fā)揮科技人才密集的優(yōu)勢，向國內(nèi)外客戶提供服務，取得了良好的經(jīng)濟效益。
　　目前,國內(nèi)的“3D打印”主要集中在家電及電子消費品、建筑、教育、模具檢測、醫(yī)療及牙科正畸、文化創(chuàng)意及文物修復、汽車及其他交通工具、航空航天等領域。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計,3D打印機在國內(nèi)企業(yè)級裝機量在400臺左右,2010年以來年增速均在70%左右,市場規(guī)模超過1億元。
　�。ǘ�）我市“3D打印”技術及應用發(fā)展現(xiàn)狀
　　駐濟高校山東大學機械工程學院、材料工程學院等多位教授近年來在“3D打印”方面組織博士生研究生進行了課題探索。我市重點軟件企業(yè)山大華天軟件與山東大學機械工程學院、材料工程學院具有長期的良好的合作基礎，在快速成型設備、工藝材料、數(shù)據(jù)分層軟件、成型軟件、快速模具制造等領域積累了大量的研究成果。憑借良好的產(chǎn)學研合作基礎以及擁有自主版權的高端CAD/CAM軟件優(yōu)勢，華天軟件也于近期開展了快速原型制造技術與裝備項目的研究，目標是實現(xiàn)快速原型制造關鍵技術攻關及關鍵設備的產(chǎn)業(yè)化，通過快速成型設備的產(chǎn)業(yè)化，創(chuàng)造新的經(jīng)濟增長點，并通過技術服務以高新技術改造傳統(tǒng)制造業(yè)，提高機電產(chǎn)品開發(fā)能力和企業(yè)競爭力，支持汽車、電子、機械等支柱工業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造巨大效益。建立跨行業(yè)、跨地區(qū)的產(chǎn)品快速開發(fā)研發(fā)、制造、服務中心，實現(xiàn)快速制造技術、工藝及成套裝備的研究開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術服務，形成我省乃至我國的快速原型制造產(chǎn)業(yè)和開發(fā)生產(chǎn)基地，實現(xiàn)該技術的持久和穩(wěn)定發(fā)展。
　　濟南亞盈信息科技有限公司，于2012年2月在濟南高新區(qū)注冊成立，公司主要業(yè)務方向之一就是從事3D打印機研制和生產(chǎn)。其技術是FDM熔融層積成型技術，原理是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時三維噴頭在計算機的控制下，根據(jù)截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后，機器工作臺下降一個高度（即分層厚度）再成型下一層，直至形成整個實體造型。其成型材料種類多，成型件強度高、精度較高，主要適用于成型小塑料件�，F(xiàn)已研制出三代3D打印機，第三代機YesRap X原型機已經(jīng)完成。2012年銷售出20臺，銷售的客戶群體主要為模具加工類、藝術品創(chuàng)作類、教學類、模型制作類、零件生產(chǎn)類和個人愛好類。
　　三、制約我市”3D打印”技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展應用遇到的瓶頸和問題
　　“3D打印”技術雖然已有近20年的發(fā)展歷程，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍存在很多困難。
　　一是認識不足。雖然3D打印機的發(fā)展已有數(shù)十年，但是對大多數(shù)普通人來說，目前“3D打印”技術還是一個新生事物，很多企業(yè)甚至從沒聽說過還有這種具有“神秘功能”的機器。
　　二是價格不菲。目前，“3D打印”的耗材非常有限，主要是石膏、無機粉料、光敏樹脂、塑料等，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(yè)領域的需求。工業(yè)應用的“3D打印”耗材，特別是金屬粉末類耗材，價格非常昂貴，這是制約國內(nèi)企業(yè)使用“3D打印”技術的原因之一。比如一件飛機零部件，打印這種樣品的金屬粉末耗材一斤賣價4萬元，3D打印樣品至少要賣2萬元，而如果采用傳統(tǒng)的工藝去工廠開模打樣，僅需幾千元。目前的3D打印機除了用來滿足個人設計師和普通愛好者的個人3D打印機之外，其他的工業(yè)用3D打印機均價格不菲，每套大概需要十萬美元左右，精度高的甚至達到120萬美元。
　　三是工藝尚不完善。由于“3D打印”工藝發(fā)展還不完善，特別是對快速成型軟件技術的研究還不成熟，目前快速成型零件的精度及表面質(zhì)量大多不能滿足工程直接使用，不能作為功能性部件，只能做原型使用。
　　四、加快我市“3D打印”技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展應用的對策
　　發(fā)展“3D打印”產(chǎn)業(yè)，可以提升我市工業(yè)領域的產(chǎn)品開發(fā)水平，同時有助于攻克技術難關，并且容易形成新的經(jīng)濟增長點，促進就業(yè)。
　�。ㄒ唬┘訌姾暧^規(guī)劃與引導，推動3D產(chǎn)業(yè)優(yōu)先發(fā)展。“3D打印”產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將會深刻影響到先進制造業(yè)、工業(yè)設計業(yè)、生產(chǎn)性服務業(yè)、文化創(chuàng)意業(yè)、電子商務業(yè)及制造業(yè)信息化工程。建議將“3D打印”產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃納入我市工業(yè)轉(zhuǎn)型升級、發(fā)展智能制造業(yè)的相關規(guī)劃中，并將產(chǎn)業(yè)納入優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品目錄。在財稅金融政策上，鼓勵企業(yè)投資、研發(fā)、生產(chǎn)和應用3D打印機，支持“3D打印”設備的進出口。
　�。ǘ�）加強產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟建設，推動“3D打印”產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。積極引導高等院校、工業(yè)設計企業(yè)、軟件企業(yè)、３D打印機及材料研發(fā)企業(yè)和機構、３D打印服務應用提供商組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，利用有關平臺加強研討和交流，共同推動“3D打印”技術研發(fā)和行業(yè)標準制定。促進“3D打印”技術發(fā)展的市場平臺建設，包括3D打印電子商務平臺、3D打印數(shù)據(jù)安全和產(chǎn)權保護機制、3D打印及周邊項目投融資機制等，促進產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
　　（三）加大科技研發(fā)扶持力度，提升“３D打印”技術水平。通過拜訪、座談會、QQ群等方式，與各高等院校、科研院所、企業(yè)同志進行溝通了解，高度關注企業(yè)研發(fā)動態(tài)，積極幫助企業(yè)申報有關國家和省相關項目，爭取國家、省政策和資金支持。建議設立“3D打印” 產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項基金，重點推進數(shù)字化技術、軟件控制、打印裝置、材料技術等關鍵技術的研發(fā)。在研發(fā)扶持中，注重建立公平、公正的研發(fā)績效評估體系，鼓勵各研發(fā)主體探索不同的技術路徑。加強對“3D打印”產(chǎn)學研合作的支持，對實施產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)在市場銷售、社會推廣上給予政策支持。
　�。ㄋ模┘訌娊逃�培訓，促進“３D打印”社會化推廣。建議將“3D打印”技術納入相關學科建設體系，培養(yǎng)“3D打印”技術人才。同時，充分利用市中小企業(yè)公共服務中心資源，在每周的公益大講堂中，設置“3D打印”技術相關講座，邀請我市知名教授學者、科研人員及企業(yè)家進行講解宣傳。在市經(jīng)信委網(wǎng)站、中國軟件名城網(wǎng)站、中小企業(yè)各級分網(wǎng)等網(wǎng)站和《軟件名城》雜志上陸續(xù)刊登“3D打印”技術和產(chǎn)業(yè)相關內(nèi)容。依靠行業(yè)協(xié)會、博覽會、論壇等組織形式進行“3D打印”技術和周邊應用的培訓。在科技館、文化藝術中心、青少年活動中心等公共機構進行“3D打印”技術的展示、宣傳和推廣。發(fā)展3D打印服務中心，推廣3D打印技術應用，為發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)積累應用經(jīng)驗。

山東老鄉(xiāng)，頂一個

lidaizong 發(fā)表于 2013-6-16 22:09
我馬上就要調(diào)到一個濟南的公司了

那你前景光明啊
濟南政府很支持這個