中國(guó)3D打印經(jīng)過20多年的發(fā)展，與歐美等先進(jìn)國(guó)家相比，其產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上的差距不僅沒有縮小，反而在不斷拉大。
3D打印技術(shù)究竟能夠做什么？它在“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略中將扮演什么樣的角色？
這幾乎是每一個(gè)3D打印從業(yè)者和研究者都會(huì)被問到，也時(shí)常在思考的問題。然而，答案總是模糊而迷茫的。這也是世界3D打印技術(shù)產(chǎn)生30年來，在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上的常態(tài)。
“無論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，對(duì)于3D打印的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用都還在探索，都不是特別清晰。”世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席執(zhí)行官羅軍在接受《瞭望東方周刊》采訪時(shí)表示。
他告訴本刊記者，2014年全球3D打印市場(chǎng)規(guī)模為60億美元，是2013年的1.5倍，但仍然不如一家大型企業(yè)的年產(chǎn)值。
事實(shí)上，3D打印技術(shù)產(chǎn)生30年來，其產(chǎn)業(yè)應(yīng)用始終推進(jìn)緩慢。尤其是在中國(guó)，3D打印經(jīng)過20多年的發(fā)展，與國(guó)外的差距不僅沒有縮小，反而在不斷拉大。
越來越大的差距
1986年，3D 打印技術(shù)的發(fā)明者Charles Hull開發(fā)了第一臺(tái)商業(yè)3D 打印機(jī)，開啟了全球的3D 打印時(shí)代，那時(shí)還沒有3D 打印的稱謂，還叫快速成型。
上個(gè)世紀(jì)90年代初，清華大學(xué)教授顏永年等赴美訪問期間，參觀了美國(guó)的3D 打印科研機(jī)構(gòu)。那是中國(guó)專家第一次接觸3D 打印技術(shù)，顏永年也因此被業(yè)界譽(yù)為“中國(guó)3D 打印第一人”。
細(xì)究起來，中美兩國(guó)進(jìn)入該領(lǐng)域的時(shí)間僅相隔五六年。因此有研究者認(rèn)為，中國(guó)與世界3D 打印行業(yè)一樣，都處于產(chǎn)業(yè)化的起步階段，面臨同樣的困難，存在同樣的問題，差別不大。甚至有評(píng)論認(rèn)為，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，3D 打印是中國(guó)唯一能夠與世界先進(jìn)技術(shù)保持同步的領(lǐng)域。
然而，數(shù)據(jù)顯示，2013年中國(guó)的3D打印市場(chǎng)規(guī)模為3億美元，而美國(guó)則為15億美元。
在羅軍看來，雙方的差距十分明顯。更重要的是，近幾年這種差距不僅沒有縮小，反而在不斷拉大。
“比如，目前關(guān)于3D 打印的重要原創(chuàng)技術(shù)，沒有一項(xiàng)是在中國(guó)人手里的。”羅軍說，近年來，中國(guó)在3D 打印技術(shù)上幾乎沒有取得任何重大突破。
一位不愿透露姓名的業(yè)內(nèi)人士對(duì)此深有同感。他告訴《瞭望東方周刊》，“目前，金屬3D打印的設(shè)備和材料幾乎全部控制在國(guó)外制造商手中，這也是一些復(fù)雜的3D打印產(chǎn)品價(jià)格昂貴的主要原因。”
世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示，目前新加入3D打印領(lǐng)域的企業(yè)中，80％以上都是從事最基礎(chǔ)的桌面機(jī)生產(chǎn)。
而造成差距擴(kuò)大的原因主要還是人才和資金投入的缺乏。
與國(guó)外相比，中國(guó)少有專業(yè)的3D打印團(tuán)隊(duì)和人才進(jìn)行長(zhǎng)期研究，而企業(yè)也鮮少在科研上進(jìn)行持續(xù)、有計(jì)劃的投入。
“2014年以2億元人民幣的年銷量成為當(dāng)年銷售額最大的某3D打印企業(yè)，竟未在產(chǎn)品研發(fā)上進(jìn)行任何投入。”羅軍說。
而在美國(guó)、德國(guó)等3D打印技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家，不僅有專業(yè)的研究機(jī)構(gòu)和人員進(jìn)行長(zhǎng)期專業(yè)的研究，一些大企業(yè)每年都要投入上億美元進(jìn)行產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā)。
實(shí)際上，目前中國(guó)90%以上的3D打印企業(yè)都是在售賣機(jī)器設(shè)備，而這其中又以技術(shù)含量不高的桌面機(jī)為主。
“目前中國(guó)3D打印行業(yè)所處的時(shí)代，同當(dāng)年的電腦組裝時(shí)代一樣，用的都是國(guó)外過了30年專利保護(hù)期的淘汰產(chǎn)品。”羅軍說。
“進(jìn)口3D打印機(jī)的精度和穩(wěn)定性確實(shí)要比國(guó)產(chǎn)的好得多。”顏永年告訴《瞭望東方周刊》，以穩(wěn)定性而言，一般進(jìn)口3D打印機(jī)連續(xù)工作的時(shí)間能達(dá)到400小時(shí)，而國(guó)產(chǎn)的一半都做不到。因此，中國(guó)做3D打印加工和服務(wù)的投資商們也更愿意購(gòu)買國(guó)外設(shè)備。這就使得目前中國(guó)市場(chǎng)90%以上的3D打印設(shè)備銷售商在賣中高端的進(jìn)口設(shè)備。
在3D 打印技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用中，材料問題也越來越突出。以工業(yè)打印為例，其需要專門的金屬粉末材料才能打印出各種金屬零件，而目前中國(guó)的金屬粉末材料大都依靠進(jìn)口。
但是，顏永年認(rèn)為，中國(guó)的3D打印技術(shù)之所以不及歐美國(guó)家，更多的是因?yàn)檎麄€(gè)技術(shù)不系統(tǒng)，所有的突破都是一個(gè)一個(gè)的點(diǎn)，沒有連成線、形成面。
先機(jī)已失
科研和技術(shù)上的差距，必然會(huì)制約3D打印在商業(yè)應(yīng)用上的發(fā)展。
由于應(yīng)用面少，應(yīng)用渠道沒有打開，3D 打印在其技術(shù)產(chǎn)生后的20多年時(shí)間里，一直作為一種高端而神秘的存在，默默發(fā)展，尤其是在工業(yè)和大眾消費(fèi)的應(yīng)用領(lǐng)域。
直到2012年，美國(guó)奧巴馬政府將3D 打印技術(shù)作為美國(guó)未來15個(gè)制造業(yè)創(chuàng)新中心的首個(gè)項(xiàng)目推出；而英國(guó)的《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志則認(rèn)為，3D 打印技術(shù)將成為推動(dòng)第三次工業(yè)革命的重要力量。
政府的推動(dòng)和媒體的關(guān)注，使得3D 打印迅速火爆，成為全球熱點(diǎn)。
在中國(guó)，2015年2月，工信部等三部委聯(lián)合發(fā)布《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015～2016年）》，提出了3D 打印行業(yè)的推進(jìn)意見；5月發(fā)布的“中國(guó)制造2015戰(zhàn)略”，再次肯定了3D 打印在智能制造中的重要作用。
政策層面的重大利好刺激，和對(duì)行業(yè)未來發(fā)展的信心，使各路資本紛紛進(jìn)入，從而帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用迅速發(fā)展。
世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提供給《瞭望東方周刊》的數(shù)據(jù)顯示：2014年全球3D打印行業(yè)的產(chǎn)值是60億美元，比2013年增長(zhǎng)了50%；其中2014年時(shí)，中國(guó)3D打印的產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)能夠占世界規(guī)模的10%，同樣比2013年增長(zhǎng)了50%左右。
從數(shù)字上來看，中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)正在與世界同步快速增長(zhǎng)。
然而，事實(shí)上，受困于核心技術(shù)的缺乏和材料問題的障礙，中國(guó)已經(jīng)失去了產(chǎn)業(yè)應(yīng)用發(fā)展的先機(jī)。如2014年中國(guó)3D打印行業(yè)40億元的產(chǎn)值，國(guó)內(nèi)3D打印企業(yè)僅占不到15億元的份額。
羅軍介紹說，美國(guó)、德國(guó)等3D打印技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的企業(yè)規(guī)模一般較大，年銷售收入在10億元左右。其中有十多家大企業(yè)已經(jīng)完成了在中國(guó)主要城市的戰(zhàn)略布局，“目前，歐洲的幾家大型3D打印企業(yè)在中國(guó)的各主要城市都有自己的代理商。”羅軍說。
未來一旦中國(guó)3D打印應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展起來，這些企業(yè)依靠其品牌影響力和已經(jīng)搭建好的銷售渠道及網(wǎng)絡(luò)，就可以迅速實(shí)現(xiàn)對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的占領(lǐng)，屆時(shí)中國(guó)企業(yè)再想發(fā)展便是難上加難。
反觀中國(guó)，大部分3D 打印企業(yè)的銷售規(guī)模都保持在2000萬～3000萬元的水平，而且沒有一家企業(yè)完成全國(guó)市場(chǎng)的戰(zhàn)略布局，更遑論走出國(guó)門了。
商業(yè)模式單一
與傳統(tǒng)工業(yè)不同，個(gè)性化才是3D打印技術(shù)的精髓。其本身就不是替代性很強(qiáng)的技術(shù)，要解決的也不是替代傳統(tǒng)制造業(yè)，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的問題，而是要解決復(fù)雜的高難度制造難題。
這就決定了3D打印不可能成為一個(gè)大眾市場(chǎng)，其商業(yè)應(yīng)用面也十分有限，目前已經(jīng)明確的應(yīng)用領(lǐng)域有大眾消費(fèi)領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域和生物工程領(lǐng)域。
即便是在這些業(yè)已明確的應(yīng)用領(lǐng)域，目前仍然缺乏成熟的商業(yè)模式。
“在商業(yè)模式上，中國(guó)3D打印行業(yè)的發(fā)展還是沿襲的傳統(tǒng)工業(yè)的老路。”羅軍說，盡管國(guó)外也大多是同樣的模式，但他們掌握有核心技術(shù)。
所謂傳統(tǒng)工業(yè)的老路就是生產(chǎn)設(shè)備、賣設(shè)備。上游的設(shè)備生產(chǎn)者不管用戶市場(chǎng)是否打開了，更多地是想把自己的設(shè)備生產(chǎn)出來，賣出去。
據(jù)羅軍介紹，目前中國(guó)100多家3D打印相關(guān)的企業(yè)中，95%以上的是在售賣設(shè)備，只有不到5%的企業(yè)在做加工和服務(wù)。而銷售的3D打印設(shè)備又以進(jìn)口機(jī)為主。
公開數(shù)據(jù)顯示，截止到2011年，全球累計(jì)銷售的工業(yè)3D打印機(jī)有4.9萬臺(tái)，其中近75%是由美國(guó)制造，中國(guó)生產(chǎn)的僅占3.6%。
與傳統(tǒng)工業(yè)不同的是，3D打印技術(shù)雖然已經(jīng)產(chǎn)生了30年，但是事實(shí)上很多下游的設(shè)備買家只知道3D打印的概念，而并不了解3D打印技術(shù)，也不懂如何更好地使用這些設(shè)備。
“一臺(tái)工業(yè)打印機(jī)動(dòng)輒數(shù)百萬元，甚至上千萬元，誰也不會(huì)在不了解如何使用的情況去購(gòu)買。這也是我們的用戶市場(chǎng)打不開的原因。”羅軍說。
單一的商業(yè)模式下，上游把風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)給下游，而下游的設(shè)備使用者同樣不愿承擔(dān)這種風(fēng)險(xiǎn)，最終影響的是整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。
這使得目前3D打印從業(yè)者既對(duì)行業(yè)前景充滿信心，又看不到眼前的市場(chǎng)在哪里。
因此，在羅軍看來，行業(yè)發(fā)展還有許多基礎(chǔ)性的工作需要完成。在歐美國(guó)家，一般是通過建立3D打印技術(shù)服務(wù)中心，通過提供3D打印的加工服務(wù)來擴(kuò)大科普力度，啟動(dòng)市場(chǎng)需求，探索更多的3D打印應(yīng)用領(lǐng)域。
“只有市場(chǎng)需求起來了，行業(yè)才能發(fā)展。”羅軍說。
目前，世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟已經(jīng)在探索更豐富的3D打印生態(tài)圈，希望通過推動(dòng)建立3D打印技術(shù)推廣平臺(tái)，將服務(wù)前置，通過技術(shù)分享，讓下游的市場(chǎng)用戶更多地了解3D打印技術(shù)，形成推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的需求力量，打破目前3D打印行業(yè)“看得見遠(yuǎn)景，摸不著市場(chǎng)”的迷局。
附：3D打印，將打垮傳統(tǒng)制造業(yè)而打出未來
1、使用激光3D打印技術(shù)制作的水龍頭
衛(wèi)浴產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)商美標(biāo)的DXV系列金屬水龍頭是由激光燒結(jié)這一3D打印技術(shù)制造而成。其制造原理是通過由計(jì)算機(jī)控制的激光束利用高溫和高壓把金屬粉末熔化成型。這種工藝可使水龍頭的設(shè)計(jì)多變、造型獨(dú)特。
2、3D打印而成的鋼架橋
初創(chuàng)公司MX3D、軟件開發(fā)商Autodesk與荷蘭建筑工程公司Heijmans將在荷蘭阿姆斯特丹的中心聯(lián)手打造一座3D打印而成的鋼架橋。大橋?qū)⒉捎糜衫锼?middot;拉曼實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的復(fù)雜幾何圖案。該項(xiàng)目旨在通過創(chuàng)新型的建造方式實(shí)現(xiàn)更為自動(dòng)化的施工途徑。
3、選擇性激光燒結(jié)的限量版高跟鞋
2015年米蘭設(shè)計(jì)周期間，創(chuàng)意設(shè)計(jì)女鞋品牌United Nude展出了一些建筑風(fēng)格系列的鞋品，其中包括五雙獨(dú)特的3D打印鞋。這幾款高跟鞋由一些著名建筑師和設(shè)計(jì)師共同設(shè)計(jì)，采用了選擇性激光燒結(jié)這一3D打印技術(shù)以及硬尼龍和軟質(zhì)橡膠材料。每款鞋僅制作50雙限量版。
4、多倫多設(shè)計(jì)博物館3D打印作品
多倫多設(shè)計(jì)博物館的DX|設(shè)計(jì)交流展覽展出了極具創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性的3D打印作品，涵蓋了設(shè)計(jì)、科學(xué)、建筑施工等一系列領(lǐng)域。這場(chǎng)名為3DXL的大型3D打印體驗(yàn)活動(dòng)詳細(xì)闡述了目前一些流行技術(shù)的發(fā)展歷程以及機(jī)械細(xì)節(jié)，旨在展現(xiàn)3D打印在設(shè)計(jì)、建筑、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的重要性。
5、獲吉尼斯世界紀(jì)錄的世界最大3D打印建筑結(jié)構(gòu)VULCAN
2015年北京設(shè)計(jì)周期間，獲吉尼斯世界紀(jì)錄的世界最大3D打印建筑結(jié)構(gòu)VULCAN與世人見面了。僑福芳草地在LG2中庭廣場(chǎng)中展出的VULCAN呈延展開的拱形結(jié)構(gòu)。LCD實(shí)驗(yàn)室結(jié)合了3D打印技術(shù)以及新穎的設(shè)計(jì)理念和施工方法打造了這一作品。
6、阿迪達(dá)斯使用海洋塑料垃圾制成3D打印運(yùn)動(dòng)鞋
阿迪達(dá)斯聯(lián)手海洋環(huán)保組織Parley For The Oceans使用海洋塑料垃圾制成3D打印運(yùn)動(dòng)鞋，為制鞋業(yè)展示了如何重新考慮設(shè)計(jì)思路、選用可持續(xù)材料、應(yīng)用創(chuàng)新方法。
7、 MIT媒體實(shí)驗(yàn)室精密玻璃3D打印技術(shù)
MIT媒體實(shí)驗(yàn)室等研究機(jī)構(gòu)研發(fā)了一種打印花瓶的創(chuàng)新方式。這種精密玻璃3D打印(G3DP)技術(shù)使用的添加劑制造平臺(tái)專為打印光學(xué)透明玻璃而設(shè)計(jì)。這種方法從幾何形狀、透明度以及色彩著手，可為玻璃制品帶來多樣化的設(shè)計(jì)選擇。
8、直接3D打印的服裝
在籌備研究生畢業(yè)設(shè)計(jì)展時(shí)，Danit Peleg不打算使用縫紉機(jī)和布料，而是直接采用3D打印機(jī)。雖然一開始她對(duì)這一技術(shù)一無所知，但她設(shè)法通過家庭級(jí)3D打印機(jī)制作出她的第一件3D作品——紅色外套。結(jié)合Blender這種3D渲染軟件，她嘗試了不同的耗材，最終選定了PLA(聚乳酸)這種耗材。
9、奧迪3D金屬打印技術(shù)制造的迷你款賽車
奧迪已通過3D金屬打印技術(shù)制造了一輛迷你款的1936年版Grand Prix賽車。該公司目前正研究金屬打印機(jī)能否用于制造更為復(fù)雜的零部件。
10、建筑師把房屋制作成直觀的3D打印模型
為了展示設(shè)計(jì)效果，建筑師們常把CAD建筑設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)化為更為直觀的3D打印模型。一款由hsbLABS工作室研究和開發(fā)的軟件應(yīng)用hsbCAD就可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，并且制成的建筑模型還可通過連接塊快速組裝。
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