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我国3D打印技术发展态势及影响分析
发布时间:2013-07-11  来源:中国行业研究网 

  用打印机可以打出一个杯子、一台发动机,甚至一辆汽车?这不是天方夜谭,而是当前炙手可热的3D打印技术。今年以来,3D打印技术在国内掀起热潮,3D打印机亮相各大展会,3D打印概念股票价格猛涨。在堪称“魔幻”的技术特性背后,3D打印到底能给我国制造业和百姓生活带来哪些改变?

  当电影照进现实

  普通人对3D打印最直观的印象,来自今年的贺岁片《十二生肖》。电影里,成龙扮演的国际大盗用扫描手套获取了兽首模型的三维数据,传输到远程电脑上,与电脑连接的打印机很快就打出一个个与原型一致的复制品。

  从电影里可以看出,3D打印有别于传统制造对原材料进行切削等“减材工艺”。它是一种“增材制造”,即以三维模型为基础,以粉末为原料,通过逐层堆积来构造物体。

  由于3D打印不需要事先开发模具,也不会浪费材料,并且制造过程比较省时,因此,它也被称为“快速成型”技术。

  3D打印虽然神奇,但这项技术其实并不新。早在上世纪80年代,美国就诞生了3D打印。上世纪90年代,国内的一些高校也开始研究这项技术。但是,此后很长一段时间,3D打印一直默默无闻。

  华中科技大学快速制造中心主任史玉升,是国内最早研究3D打印的学者之一。他回忆,当年在山东推广3D打印技术时,自己被认为是“骗子”“大忽悠”。

  与当年的落寞相比,3D打印现在可谓红得发紫。国内3D打印技术领军人物、北京航空航天大学教授王华明,今年5月参加首届中国国际技术进出口交易会时曾感慨,3D打印走红的速度令人始料未及。

  3D打印为什么这样红?时代背景很重要。近年来,美国总统奥巴马多次强调3D打印的重要性,把它和机器人、人工智能并列为美国制造的关键技术;英国《经济学人》杂志认为,3D打印等数字化生产模式将推动第三次工业革命。

  我国经济正由“要素驱动”转向“创新驱动”。中国工程院院士卢秉恒说,3D打印的一大特点是“所想即所得”,只要能在电脑里设计出三维模型,3D打印机就能帮你变成现实,“这可以大大缩短新产品的开发周期,帮助我国企业从制造走向创造”。

  产业化路途尚远

  3D打印有这么多技术优点,让不少人惊呼它将“颠覆传统制造业”。国内不少企业也摩拳擦掌,欲从中分得一块蛋糕。

  资本市场的反应最为灵敏。早在去年年末,3D打印概念股中航重机和南风股份就进入上行通道,迄今为止的涨幅分别达到170%和70%。在这种示范效应下,几乎每隔一段时间,就有上市公司宣布介入3D打印业务。

  电子商务企业也跃跃欲试。京东商城已试水3D打印机网购。登录京东网站可看到,其出售的是一款美国产小型3D打印机,尺寸和一台烤箱差不多,可以打印最大不超过14×14×14(厘米)的物品。打印机售价14999元,如果配齐七种颜色的塑料耗材(单价699元),总花费近2万元。

  看上去,3D打印机似乎要和电脑一样,走进千家万户了。但实际上,3D打印技术在大规模产业化上,还面临较多的限制。

  首先是打印材料。一般的3D打印材料包括石膏粉、光敏树脂和塑料等,而工业级应用的金属材料仅有钛、不锈钢和金银等寥寥数种,需要进一步扩展。

  亚洲制造业协会CEO罗军指出,用3D打印技术制造很多产品都不存在技术上的障碍,关键是材料。我国在材料领域还处于比较被动的局面,而产品的功能与材料密切相关。

  其次是应用。3D打印的优势体现在小批次、设计复杂的物件制造上,但制造大型、结构简单和大批量的物件,相比传统工艺仍处于劣势。这和普通打印机一样,打印几张纸,用打印机很快,但如果要印一批书,还是到印刷厂做成模板再印,效率更高、成本也更低。 此外,卢秉恒指出,3D打印技术本身也有需要提升的地方。如目前的打印精度不能令人满意,只能和铸件相当。如果提高精度,又会限制打印效率。打印材料高温熔化后再冷却,产品强度会不会受影响,目前还缺乏相关标准。

  最后是在商业化推广上。与美国已经出现3DSystems和Stratasys两大3D打印机上市公司不同,我国的3D打印技术起源于西安交通大学、华中科技大学和清华大学等高校,相关的技术转化集中在校办企业,如武汉滨湖机电技术产业有限公司依托于华中科大,陕西恒通智能机器有限公司则拥有西安交大的背景。

  “高校系”公司的特点是科研能力较强,但商业化推广能力偏弱。中科院的袁志彬博士指出,按照发达国家经验,大学应主要进行基础研究,科研院所侧重于共性技术研究,企业则致力于最后的产品化,如此产学研三方才能合作互补。

  谨防重蹈光伏覆辙

  有研究显示,国内3D打印产业目前的市场规模约10亿元。即使按照比较乐观的预计,3年后能增长到100亿元,离产业化还是有较远的距离。

  不过,这项技术的“魔幻”特性已经调动起了很多地方的热情。当王华明教授亮相中国国际技术进出口交易会时,立刻引来不少开发区招商人员的追逐。

  目前,已有南京、青岛、武汉和东莞等多个城市表态要在3D打印上有所作为。今年3月,国内首个3D打印技术产业创新中心落户南京。按照规划,这个中心涵盖3D打印应。

  “整体上讲,今年订单比去年好一些,但是现在还不能说复苏,因为国内维持不下去的中小企业在增加,破产危机在加剧。”中国船舶工业行业协会秘书长王锦连表示。他认为,当前造船业面临生存危机的主要原因是全球经济持续疲软,航运不景气,船东的生存都成问题,哪还有钱去再造船。

  针对造船企业“无工可开”的问题,去年国家发改委、财政部和工信部等相关部委已经开始研究出台“振兴船舶工业未来三年行动计划”。该计划将对重点船舶企业给予政策支持,其中一项重要内容是将15年以上船龄的老旧船舶提前报废,国家财政将给予20%的补贴,鼓励中国船东在国内建造新船,推动中国造船业的健康发展。

  三部委船舶工业“救助计划”得到航运界的大力欢迎。他们认为,受前几年航运高峰期运力盲目扩张的影响,加之货主船队迅速增加和船舶大型化发展等因素,运力严重过剩的状况在近两年内无法得到较大改善,航运市场的形势依然十分严峻,航运企业的经营仍然异常困难。而促进航运市场尽早复苏的关键在于维持市场供需总体平衡。在目前运输需求难以大幅增长的情况下,提前淘汰老旧船舶是提振和维护航运市场有序发展的有效手段。

  从全球来看,造船厂的生存可谓每况愈下。日前,韩国21世纪船厂宣告破产。6月25日,STX(大连)债券团协议会呼吁,STX大连造船厂的合作公司实际上遇到较严重的情况,非常需要政府及金融界的扶持项目。

  STX(大连)造船有限公司是世界排名第四的STX集团在中国建立的大规模造船生产基地。

  5月7日,江苏连云港港口股份有限公司发布“关于解散参股公司连云港中远船务工程有限公司的公告”称,中远船务修造船等业务严重滑坡,经营业绩出现连续严重亏损,股东双方最终达成了解散中远船务公司的决议。

  王锦连认为,当前有些船厂已经开始转向海工领域,但是海工门槛高,中小企业很难进入,按照市场规律,这次估计会淘汰一批中小船厂。

  中国船舶工业行业协会发布的统计数据显示,今年1至5月,全国造船完工1719万载重吨,同比下降23.7%;承接新船订单1375万载重吨,同比增长44.2%。5月底,手持船舶订单10351万载重吨,同比下降23%,比2012年底下降3.2%。

  新承接船舶订单虽在大幅增加,但造船完工量和手持订单数却在继续下降,并且营业收入和利润收入也在下降。数据显示,1至5月,船舶行业80家重点监测企业,完成工业总产值1357亿元,同比下降17.5%;完成出口交货值644亿元,同比下降24.4%;实现主营业务收入841亿元,同比下降22.4%,实现利润总额24.7亿元,同比下降59.3%。

  “振兴船舶工业的未来三年行动计划”一旦实施,将有效缓解市场运力供需严重失衡的局面,帮助国有航运企业以及相关企业共同渡过难关,促使航运市场尽早复苏;同时,能有力提升我国沿海和港口的航行安全状况。

  尴尬的是,有些船东不愿拆旧造新。河北远洋运输集团董事局主席高彦明表示,国际航运界和世界海事机构公认20年以上船舶为“老龄船”,现在20年以上老龄船约占世界船队总量的25%。

  “才15年的船就拆了有点可惜,虽然有国家补贴,但是船东还是要支付大笔资金,成本高于旧船。”某航运公司负责人告诉记者,旧船的折旧已经折完了,除了支付的燃油、人员工资及维护,旧船没有其他成本了。

  相比于拆旧造新,高彦明认为,我国应尽快采取措施,在国际航线上禁止8万吨以上、超过20年(含20年)和8万吨以下、超过23年(含23年)的老龄干散货船进入我国港口,这对于缓解运力过剩可能见效更快。

  消息人士表示“振兴船舶工业的未来三年行动计划”去年就基本完成制定了,迟迟不能出台,可能是各方还没有达成一致意见。另外,计划受益最大的还是国有船东和国有船厂,民企估计享受的优惠不大。

  然而,对此份计划有些专家表示出不同意见。“政府应该摆正位置,对国企的父爱主义不能泛滥,市场自有其规律,不能一出现危机了就马上出手救助。企业应为自己的激进付出代价,而不是由政府来埋单。”一位不愿透露姓名的专家表示。

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