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中國(guó)3d打印如何創(chuàng)業(yè)
3D system 公司是全球最大的3D打印公司，地處美國(guó)波士頓市郊，外觀雖不起眼，但給參觀者以實(shí)實(shí)在在的巨大心理沖擊。財(cái)政部稅政司調(diào)研員李旭鴻博士就是其中一位。2013年8月，赴美參加共青團(tuán)中央、中國(guó)國(guó)際青年交流中心等組織的“青年領(lǐng)導(dǎo)人公共管理創(chuàng)新建設(shè)培訓(xùn)項(xiàng)目”的李旭鴻，在此看到了被稱為“萬(wàn)能制造機(jī)”的家用和工業(yè)用3D打印機(jī)的工作過(guò)程，觸摸了3D打印的漢堡包、巧克力、吉他、甚至中國(guó)的青花瓷瓶，還觀察到全球的消費(fèi)者通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)可以上傳照片到公司，然后收到3D打印的人像玩偶……這家納斯達(dá)克上市公司，從2013年到2014年，市值增長(zhǎng)900%。
3D打印正在重塑全球制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局，將會(huì)對(duì)“世界工廠”中國(guó)的制造業(yè)以及外貿(mào)出口等產(chǎn)生怎樣的沖擊?中國(guó)應(yīng)該制定什么樣的發(fā)展3D技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略和政策?一種責(zé)任和使命讓他心潮澎湃�；貒�(guó)后，李旭鴻立即著手組建了跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的研究團(tuán)隊(duì)，歷時(shí)一年，出版《3生萬(wàn)物—3D打�。旱谌喂I(yè)革命的引擎》一書(shū)，得到了有關(guān)方面高度肯定。全國(guó)政協(xié)副主席厲無(wú)畏教授、中國(guó)工程院盧秉恒院士、薛群基院士、中國(guó)科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院常務(wù)副院長(zhǎng)王元作序，北京大學(xué)、財(cái)政部科研所、中央電視臺(tái)、微軟公司、北大縱橫專家等稱贊是綜合3D打印技術(shù)、生活、產(chǎn)業(yè)、戰(zhàn)略、政策和法律研究的開(kāi)創(chuàng)性著作。1月18日，在北京字里行間書(shū)店舉辦的《新常態(tài)、新技術(shù)、新變革3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展高端沙龍》上，李旭鴻作為3D打印研究專家，被“萬(wàn)眾創(chuàng)業(yè)”點(diǎn)燃投資激情的人們圍住，咨詢各類3D打印話題。他不禁感嘆：國(guó)人對(duì)3D打印技術(shù)和產(chǎn)業(yè)如饑似渴的求知，以及追求共享3D打印財(cái)富的熱度超出了想象!
3D打印產(chǎn)業(yè) 一塊待挖掘的寶藏
李旭鴻的故事是中國(guó)3D產(chǎn)業(yè)熱中的一朵浪花。中國(guó)3D打印業(yè)界正在進(jìn)入高度活躍期。與3D打印相關(guān)的新聞和概念頻頻出現(xiàn)在公眾視野中，越來(lái)越多的民眾開(kāi)始了解3D打印，越來(lái)越多的企業(yè)家和創(chuàng)業(yè)者也聚焦此領(lǐng)域。股市也刮3D打印板塊風(fēng)潮。大恒科技、鳳凰光學(xué)、中航重機(jī)、金運(yùn)激光、利達(dá)光電、中海達(dá)等帶有3D打印概念的個(gè)股都表現(xiàn)不俗。
3D打印技術(shù)學(xué)名為“增材制造”(Additive Manufacturing)，是在現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及新材料等技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)數(shù)字化制造技術(shù)，采用“分層制造，逐層疊加”的原理由傳統(tǒng)制造的“去除法”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;增長(zhǎng)法”，能將設(shè)計(jì)模型轉(zhuǎn)化為三維實(shí)體，具有廣泛應(yīng)用市場(chǎng)。
3D打印技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計(jì)、航空航天、地理信息、軍工、醫(yī)療和消費(fèi)電子產(chǎn)品等多個(gè)領(lǐng)域都大有用武之地。有關(guān)資料表明，增材制造技術(shù)主要應(yīng)用功能是功能模型、快速制造、裝配模型、快速模型原型、直接教具、金屬鑄造模型、展示模型、科研教育和工具模具模型，分別占19%、15%、13%、12%、9%、8%、6%和3%。
權(quán)威報(bào)告《2014沃勒斯報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示：2013年全球3D打印產(chǎn)品和服務(wù)市場(chǎng)增長(zhǎng)34.9%，達(dá)到30.7億美元，這是3D打印行業(yè)最近17年來(lái)增長(zhǎng)速度最高的一年。而過(guò)去26年的平均年增長(zhǎng)率為27%，最近三年的年復(fù)合增長(zhǎng)率為32.3%，顯示出爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
北京大學(xué)光華管理學(xué)院博士后劉江濤介紹，近年來(lái)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛加大支持力度，推出發(fā)展增材制造技術(shù)的國(guó)家戰(zhàn)略和規(guī)劃。2012年，美國(guó)宣布振興美國(guó)制造業(yè)的新舉措，投資10億美金幫助美國(guó)制造體系的改革，鼓勵(lì)優(yōu)先發(fā)展增材制造為代表的數(shù)字化制造技術(shù);英國(guó)政府自2011年開(kāi)始持續(xù)增大對(duì)增材制造技術(shù)的研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入，目前已在多個(gè)大學(xué)建立了增材制造研究中心。德國(guó)建立了增材制造研究中心，主要研究和推動(dòng)增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域中結(jié)構(gòu)輕量化方面的應(yīng)用。日本一直重視增材制造技術(shù)，研制和應(yīng)用水平走在了亞洲前列。韓國(guó)已經(jīng)發(fā)展增材制造作為國(guó)家戰(zhàn)略，成立了部際工作機(jī)制，并計(jì)劃培訓(xùn)1000萬(wàn)3D打印技術(shù)和應(yīng)用人才。
目前，在3D打印應(yīng)用方面，消費(fèi)商品和電子領(lǐng)域仍占主導(dǎo)地位，航空器制造和醫(yī)學(xué)應(yīng)用是過(guò)去幾年增長(zhǎng)最快的應(yīng)用領(lǐng)域。
中國(guó)航空工業(yè)特種加工技術(shù)首席技術(shù)專家、北京航空制造工程研究所副總工程師鞏水利接受《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者采訪時(shí)介紹，目前3D打印技術(shù)開(kāi)始用于航天航空等方面高性能零部件的直接制造。如英國(guó)制造了世界上第一架“3D打印”無(wú)人駕駛飛機(jī)。還用于高性能零件修復(fù)和再制造，如應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼梁修復(fù)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片修復(fù)等。也廣泛用于生物醫(yī)療中個(gè)性化結(jié)構(gòu)的快速定制。比如，與生物醫(yī)療技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于牙齒、骨骼等“人體零部件”修復(fù)或植入手術(shù)中。在過(guò)去的10余年，增材制造在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用比重約為占全部應(yīng)用的15%。此外，與電子制造技術(shù)相融合，應(yīng)用于有機(jī)發(fā)光二極管、薄膜太陽(yáng)能電池、無(wú)芯片RFID標(biāo)簽、柔性顯示器等微納尺度功能性器件的“三維打印”也方興未艾。
北京大學(xué)光華管理學(xué)院博士后張永升介紹，目前國(guó)際上3D打印行業(yè)出現(xiàn)三大趨勢(shì)：一是裝備向?qū)I(yè)化發(fā)展。二是裝備從科研和工業(yè)高端型向大眾消費(fèi)型拓展，促使增材制造技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室和工廠走向辦公室甚至是家庭。三是形成了相對(duì)完整的包含裝備制造、材料制備、軟件開(kāi)發(fā)及應(yīng)用服務(wù)等環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。
我國(guó)3D打印起步不晚，興起于上個(gè)世紀(jì)八九十年代。清華大學(xué)顏永年教授和西安交通大學(xué)、中國(guó)工程院院士盧秉恒教授是業(yè)內(nèi)先驅(qū)。中國(guó)在3D打印產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域大踏步前進(jìn)，速度驚人。目前依托于若干高校和研究單位，在國(guó)家項(xiàng)目資助下研制成功了一批各具特色的系列增材制造裝備。代表性單位有：西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中航工業(yè)北京航空制造工程研究所、西北工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、華南理工大學(xué)、西北有色金屬研究院等。
目前，我國(guó)總體技術(shù)水平處于模型制作向零部件直接制造過(guò)渡，在直接制造高性能塑料和金屬零件方面發(fā)展非�？�，局部甚至超過(guò)國(guó)外水平，但總體上還有非常大的提升空間。國(guó)內(nèi)企業(yè)也日益重視3D打印技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用。比如應(yīng)用制作飛機(jī)風(fēng)洞模型，輔助新型飛機(jī)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與快速開(kāi)發(fā);用于汽車、家電和數(shù)碼等快速更新?lián)Q代行業(yè)中新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的快速驗(yàn)證，如海爾等重要企業(yè)均建立了增材制造技術(shù)中心;為發(fā)展輔助汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋等復(fù)雜鑄件蠟型和砂型的快速制造，二汽、玉柴等相關(guān)企業(yè)均設(shè)立了專門的增材制造部門。北京大學(xué)光華管理學(xué)院博士后田惠敏介紹,在應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)方面，我國(guó)還沒(méi)有形成較完整的產(chǎn)業(yè)鏈;缺乏類似于國(guó)外的增材制造用材料、軟件及服務(wù)的產(chǎn)業(yè)鏈。
3D打印產(chǎn)業(yè)，風(fēng)口在哪里
一個(gè)業(yè)內(nèi)專家形容3D產(chǎn)業(yè)：“這就像是在做一個(gè)拼圖，你看得到每一塊碎片，但要看到整個(gè)圖景尚須時(shí)間。”作為一個(gè)帶有未來(lái)色彩的新技術(shù)，你能感受到3D打印產(chǎn)業(yè)的風(fēng)來(lái)了，但是風(fēng)口具體在哪里，似乎不是那么清晰。3D打印汽車、3D打印皮膚、心臟……這些神奇的應(yīng)用在大眾媒體報(bào)道里層出不窮。但是我們身邊和3D打印相關(guān)的應(yīng)用和商機(jī)都有哪些?李旭鴻認(rèn)為，風(fēng)口就是“附加值”最大的地方，一個(gè)能讓“豬”飛起來(lái)的地方。風(fēng)口在哪里，尚需要摸索。
從3D打印產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成來(lái)看，產(chǎn)業(yè)鏈的上游包括精密機(jī)械、數(shù)控技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)和激光技術(shù)，產(chǎn)業(yè)鏈中游包括3D打印設(shè)備、打印材料的生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)鏈的下游主要有三維模型設(shè)計(jì)服務(wù)、打印服務(wù)和打印產(chǎn)品應(yīng)用等。目前產(chǎn)業(yè)鏈上游的精密機(jī)械、信息技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)和激光技術(shù)的核心技術(shù)大多掌握在外國(guó)大公司手中。我國(guó)業(yè)內(nèi)企業(yè)規(guī)模普遍較小，具有高校背景的3D打印企業(yè)大都專注于產(chǎn)業(yè)鏈的中游，從行業(yè)容量來(lái)看，未來(lái)3D打印行業(yè)上游材料和下游服務(wù)的空間較大，而中游3D打印機(jī)的空間相對(duì)較小。
北京大學(xué)光華管理學(xué)院博士后、工信部賽迪研究院張建倫認(rèn)為，從全景看，風(fēng)口首先是3D打印機(jī)制造。在全球3D打印機(jī)市場(chǎng)中，美國(guó)3D Systems 和Stratasys公司兩家巨頭的工業(yè)級(jí)打印機(jī)出貨量，占到全球市場(chǎng)份額的75%。截止2011年底，我國(guó)增材制造裝備使用量占全球份額的9%，裝備產(chǎn)量?jī)H占世界總量的4%。說(shuō)明有超過(guò)一半依賴于進(jìn)口。
做為“世界工廠”的中國(guó)，3D打印技術(shù)正在努力趕超。比如2015年1月分布式3D打印平臺(tái)3D Hubs公司發(fā)布的趨勢(shì)報(bào)告顯示：中國(guó)廠商太爾時(shí)代的一款3D打印機(jī)名列全球第10位，而在評(píng)分最高的3D打印機(jī)評(píng)比中，中國(guó)珠海西通電子的一款產(chǎn)品獲得第二名。李旭鴻認(rèn)為，依托中國(guó)現(xiàn)有的強(qiáng)大制造能力和綜合成本優(yōu)勢(shì)，以及逐漸增強(qiáng)的創(chuàng)新能力以及廣闊市場(chǎng)，相信在不久的將來(lái)，中國(guó)本土的制造商們將會(huì)在這一領(lǐng)域具備非常強(qiáng)大的實(shí)力。
10年前，一臺(tái)3D打印機(jī)賣到十幾萬(wàn)美元。如今一臺(tái)家用3D打印機(jī)價(jià)格國(guó)際市場(chǎng)上大約2000美元。未來(lái)五年，3D打印機(jī)價(jià)格將降低到400美元左右，從而可以真正實(shí)現(xiàn)3D打印的大眾化和產(chǎn)業(yè)化，我們每個(gè)人都可以共享3D打印技術(shù)的神奇。
北京原點(diǎn)智匯科技有限公司方案總監(jiān)趙雪雁認(rèn)可這個(gè)預(yù)測(cè)。她介紹其公司制造的“奧德萊”牌3D打印機(jī)，已經(jīng)批量生產(chǎn)，年銷售額1000多萬(wàn)。一臺(tái)長(zhǎng)寬高分別為24厘米、24厘米、26厘米的家用3D打印機(jī)，帶SD儲(chǔ)存卡，傻瓜式操作，售價(jià)11800元，目前公司客戶主要分布在工業(yè)和藝術(shù)設(shè)計(jì)師群體、教育、醫(yī)療、珠寶等領(lǐng)域。他們還和清華大學(xué)附屬中學(xué)合作，在學(xué)校建立“3D打印教育中心”。
此外，3D打印的產(chǎn)業(yè)瓶頸之一是耗材受限。雖然3D打印材料已經(jīng)擴(kuò)充到金屬、陶瓷、混凝土、玻璃、細(xì)胞、食品等，但仍然難以滿足市場(chǎng)對(duì)多種功能材料的需求。因此，3D打印耗材研發(fā)是一片藍(lán)海。3D打印不僅是一場(chǎng)制造革命，也是一場(chǎng)原材料革命。石油化工行業(yè)既能生產(chǎn)合成樹(shù)脂、塑料等3D打印所需要的原材料，同時(shí)石油機(jī)械、化工裝備的制造與修復(fù)也是3D打印的應(yīng)用行業(yè)之一。因此，國(guó)際石化公司看到了3D打印材料市場(chǎng)帶來(lái)的巨大商機(jī)，紛紛介入3D打印行業(yè)：杜邦公司推出商業(yè)化樹(shù)脂用于3D打印;巴斯夫成立了全球3D打印研發(fā)部門;韓國(guó)LG公司與世界第二大3D打印公司Stratasys協(xié)商供應(yīng)高附加合成樹(shù)脂ABS等。近日，中石化也宣布進(jìn)軍3D打印，加入逐鹿戰(zhàn)團(tuán)。
除了打印技術(shù)和耗材研究，3D打印應(yīng)用也是各路資本進(jìn)軍的焦點(diǎn)。目前，我國(guó)增材制造應(yīng)用涉及航空航天、汽車、模具、生物醫(yī)療、電子、建筑等制造領(lǐng)域，也開(kāi)始滲透到消費(fèi)品、辦公、教育等大眾化領(lǐng)域。在高端民用方面，3D打印假牙在國(guó)內(nèi)已成現(xiàn)實(shí)，不過(guò)目前價(jià)格尚貴，據(jù)了解，一顆鈦合金牙齒1萬(wàn)多元。3D打印顱骨修復(fù)體，人體關(guān)節(jié)金屬修復(fù)體，也已獲臨床應(yīng)用。
而最為大眾所熟悉的當(dāng)屬“3D打印照相館”。不過(guò)，一位業(yè)內(nèi)人士向記者講述他的迷惑：全球領(lǐng)先的3D打印公司紛紛將目光瞄準(zhǔn)“打印出可以直接使用的工業(yè)零部件”，但中國(guó)3D打印設(shè)備公司則更愿意把精力投入到“3D照相館”、售價(jià)幾千元的家庭玩具等業(yè)務(wù)拓展中。“這是因?yàn)樯鐣?huì)缺乏創(chuàng)新意識(shí)嗎?”在北京朝陽(yáng)公園附近的藍(lán)色港灣，有一家3D照相館。記者進(jìn)去看到店里生意不是太火。店家用三維掃描儀對(duì)客戶進(jìn)行全身掃描后，得到三維數(shù)據(jù)后進(jìn)行建模，然后打印一個(gè)按比例縮小的15厘米高小人，價(jià)格為2000元。價(jià)格貴是一方面，另一方面也不夠逼真，頭發(fā)不是成絲狀而是成片狀。營(yíng)業(yè)員表示，打印原材料貴，導(dǎo)致成本高，消費(fèi)者需求量的確不大。北京創(chuàng)新紀(jì)元影像技術(shù)有限公司市場(chǎng)經(jīng)理李婧敏表示，做3D影像，用三維掃描儀的技術(shù)路徑，成本高，運(yùn)營(yíng)效果普遍不理想。更有市場(chǎng)前景的是高級(jí)制衣應(yīng)用等工業(yè)應(yīng)用，3D打印的下游服務(wù)值得創(chuàng)造性挖掘。目前她們公司和中央美院合作探索藝術(shù)設(shè)計(jì)服務(wù)，已獲得創(chuàng)投公司的投資。
北京3D打印研究院副院長(zhǎng)趙新接受記者采訪表示：基本上國(guó)內(nèi)90%的3D打印機(jī)在打印模型。至于為什么要這么打?打出來(lái)干什么?少有人關(guān)心。3D打印產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人物盧秉恒院士認(rèn)為不能只做設(shè)備，而要把設(shè)備變成一種文化，為文化服務(wù)。趙新深以為是。他認(rèn)為在個(gè)性定制化時(shí)代，一定要加上文化創(chuàng)意，要通過(guò)3D打印來(lái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造。目前，北京3D打印研究院正和國(guó)際工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)現(xiàn)任主席、韓國(guó)設(shè)計(jì)大師李淳寅合作，建立“東方文化與3D打印國(guó)際研究中心”，以期聚焦3D打印技術(shù)在文化創(chuàng)意領(lǐng)域的應(yīng)用研發(fā)及推廣。
可以說(shuō)，中國(guó)3D打印技術(shù)目前正在從概念炒作的高峰階段轉(zhuǎn)向內(nèi)在價(jià)值發(fā)掘階段，其技術(shù)還有待充分成熟，主流應(yīng)用市場(chǎng)也有待進(jìn)一步發(fā)掘和培育。
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