“3D打印诞生30年,产业化远未形成。虽然3D打印的名气很大,但到今天仍然处于科普阶段。对于3D打印究竟是一项什么技术,3D打印技术应用于哪些方面,3D打印技术与传统制造技术是什么关系,人们知道的很少。”在近日举行的第二届世界3D打印技术产业大会上,世界3D打印技术产业联盟秘书长、中国3D打印技术产业联盟执行理事长罗军表示。
虽然3D打印技术在新产品开发、模具模型、再制造、生物医学、文化创意、工业设计等领域均得到成功应用,但是今天人们对3D打印技术的认识才刚刚开始。
业内专家指出,3D打印技术作为一项基础性的应用技术,与互联网技术、智能材料技术、数字制造技术的结合,将是下一代3D打印技术发展的方向。可能3-5年以后,3D打印技术将会提升到一个新的水平。
提升改造传统制造业
除了打印出身边常见的生活用品外,3D打印在建筑等领域的应用也显现出巨大潜力。3D打印企业青岛尤尼科技公司研发出世界最大的3D建筑打印机、世界第一台真人蜡像3D打印机、亚洲第一台工业级全彩树脂3D打印机,其中3D建筑打印机长、宽、高各12米,预计6个月打印完成一栋7米见方的仿天坛中国古典建筑,材料采用石墨烯加强玻璃钢。这个巨型打印机看似笨重,但有着非常精细的“手艺”,它将挤压成为半熔融状态的打印材料层层堆积在基础地板上,利用相关数据资料直接建构出原型。它的打印精度可以控制在毫米以内,对于注重精度的传统建筑行业来说,这是一个跨越。
此外,3D打印已经被运用在文化创意、文物修复、生物医疗、工业设计等多个领域。如在航空航天器材上,一些关键零部件采用3D打印一次成型,使得其功能更加实用,体积和重量大幅减少;在医疗领域,3D打印被运用于牙齿再造和骨骼修复等方面,从而使治疗更加精准。
对于3D打印技术是否可能引起传统制造产业变革,业内专家有不同的看法。
“3D打印技术使传统制造技术进一步优化。” 中国科学院宁波材料技术与工程研究所高级研究员、中国3D打印技术产业联盟副理事长张文武表示,3D打印有其独特的优势,它能使复杂的结构设计变成现实,并能在制造过程中减少成本和节省时间,3D打印产品将更加智能化。3D打印只属于制造业三种类型中的一种,“不能将3D打印视作一剂万能药,它不可能在制造业中包打天下。3D打印技术的发展趋势应该是与传统制造技术相得益彰、互惠共赢的。”
华中科技大学快速制造中心主任史玉升认为,3D打印技术不可能颠覆传统产业,这一技术是对传统制造方法的补充和完善,将过去一些传统方法做不了的用3D打印技术做出来,同时还可避免传统制造耗能耗材、污染环境的缺点。
由于受制于材料等因素,3D打印目前能够应用的范围仍然有限,与庞大的传统制造相比仍存在较大差距。现在通过3D打印出来的产品基本上都是单一材料,而且现有的材料种类并不多,这将在很大程度上制约3D打印技术的推广应用。
业内人士认为,3D打印技术为提升制造水平和构建新的商业模式提供了可能,传统产业应该抓住这一机遇,形成新的盈利增长点。
亟待产业化发展
“2013年世界3D打印产业的产值约200亿元,我国3D打印产业产值约为20亿元,预计今年我国3D打印业产值将达到40亿-50亿元的规模。”罗军预计,如果发展顺利,到2020年3D打印产业有望实行全面产业化,未来3-5年是中国3D打印发展的重要窗口期。
“与国外相比,中国的市场规模仍十分有限,但这也意味着巨大的放量空间。” 罗军表示,其中,工业级3D打印的应用空间将最为明显,大量的传统制造企业基本上都能找到与3D打印技术的结合点,而生物医药领域的应用则最被看好。
“但是3D打印技术诞生30年,至今没有产业化,最关键的原因是缺乏成熟的商业模式。目前大多数企业还是沿袭传统制造业的老路,生产设备卖设备。在用户并不知道3D打印技术如何运用的情况下,显然这条路子是走不通的。”罗军表示。
此外,制约3D打印技术产业化的因素主要还有两个方面。一是成本较高。比如打印3D头像服务收费都在200元以上,3D打印设备和耗材价格较高,导致应用端的服务价格居高不下。二是应用不足。由于还无法打印神经、血管等组织,现在的细胞打印在医学方面的应用非常有限。
对于3D打印产业今后的发展,罗军表示,一是要加大科研投入,引导科研与传统产业的转型升级相结合;二是加强国际对话合作,走在国际技术前沿;三是抱团发展,集群发展;四是充分发挥市场机制的作用。
业内人士认为,整个产业的大发展除了3D打印机的功能要加强以及成本要降低外,还需要材料的发展能够多样性、功能化,才可能推动整个3D打印产业的大发展。
应用市场考验3D打印
“未来3-5年,谁最先打开3D打印的应用市场,谁就有可能引领3D打印产业的发展。”罗军表示,今后几年是全球3D打印产业的重要发展期,能否闯过“应用市场”这一关,将决定产业的未来。
在手机里下载安装“3D人偶相机”应用后,只需要拍一张正面照,选择自己喜欢的造型,调整头发、表情、眼镜等,就可以生成属于自己的个性3D人偶。海尔全球首发的3D人偶相机能够达到80%的相似度。海尔集团技术研发中心总监马国军表示:“没有打印不出来的,只有你想不到的。”
除了定制个性人偶外,通过桌面级、工业级、生物医学级等各种层级的3D打印机,金属粉末、陶瓷、尼龙、光敏树脂等各种材料被“打印”成衣服、发动机甚至人体的骨骼,充满神奇色彩的3D打印,离人们的生活似乎越来越近。
说起3D打印的应用,美国Stratasys大中华区总经理汪祥艮表示:“基本上没有哪个行业不被3D打印涉足到,只是深度不一样。”
目前3D打印尽管盛名在外,实际上仍存在很多困难和挑战。在业内人士看来,企业的3D打印产品从形式到材料雷同,很多产品的工艺还相对粗糙。此外,在教育普及、人才储备等方面,仍有大量工作要做。
据了解,目前不少上市公司包括金运激光(300220,股吧)、光韵达(300227,股吧)、海源机械(002529,股吧)、银禧科技(300221,股吧)等开展了3D打印业务,但是产品类型较少,业务收入占其营业收入的比重微乎其微。
“我们3D打印耗材的年收入还不到100万元,毫不客气地说,这点钱还不够给员工开工资。”银禧科技总经理林登灿表示,该公司虽然在研发3D打印工程塑料耗材方面有了不少成果,不过业务规模偏小使得短期内难以对业绩起到实质性的影响,但是3D打印未来有可能成为公司发展的新增长点,因为市场很大,很多东西都能通过3D打印实现,并带来可观的利润。
“如同网络购物一样,3D打印还可能对人们的生活方式带来改变。”安徽西锐三维打印科技公司董事长余金湖认为,个性化的需求和3D打印技术将共同形成“云制造”的商业模式,人们把自己的需求发送到网络上,然后根据反馈回来的创意设计,经过选择和比价成为一种新的交易模式。个性化的需求和3D打印技术共同为“云制造”提供了支撑。