黃聰

不久前，青島國際機(jī)電五金暨焊接切割與機(jī)器人博覽會開幕。作為日漸火爆的高端科技，3D打印在展會上吸引了眾多人的目光，這其中不乏製造業(yè)專業(yè)人士。他們對3D打印給中國傳統(tǒng)製造業(yè)能帶來哪些變化，提出了許多不解和疑問，這引起了行業(yè)內(nèi)外的深度思考：為什麼3D打印在日漸火爆的環(huán)境下，真正的應(yīng)用行業(yè)，比如工業(yè)製造和智能機(jī)器人行業(yè)，卻鮮有人了解？產(chǎn)業(yè)鏈中到底缺失了什麼？3D打印與這些行業(yè)的對接上出現(xiàn)了哪些問題？為何沒能真正實現(xiàn)行業(yè)驅(qū)動？

製造業(yè)是一個國家工業(yè)強(qiáng)弱的標(biāo)誌，3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域雖然在不斷拓寬，但如果僅僅是打印一個人像、一個玩偶、打印一把吉他，停留在桌面級應(yīng)用層面，它又能體現(xiàn)多少價值，出路又在何方？

3D打印驅(qū)動工業(yè)製造是趨勢

3D打印技術(shù)發(fā)端於美國，隨後在世界各地開花結(jié)果。3D打印技術(shù)帶來的分散化生產(chǎn)及消費(fèi)者多元化的需求，正逐步影響著傳統(tǒng)製造業(yè)的國際分工格局。3D打印與工業(yè)製造的對接融合引起了越來越多國家的重視。

2013年德國政府提出了「工業(yè)4.0」戰(zhàn)略，其中提出的重大任務(wù)就是聚焦於「智能工廠」和「智能生產(chǎn)」。之所以選擇這兩個主題，主要在於推進(jìn)工廠智能化，不僅能夠創(chuàng)造前所未有的產(chǎn)品、大幅提高生產(chǎn)效率，還能夠解決當(dāng)前社會面臨的許多問題。為了對接德國《工業(yè)4.0》政策，歐盟發(fā)佈了最新「3D打印標(biāo)準(zhǔn)化路線圖」，以規(guī)整3D打印技術(shù)在發(fā)展戰(zhàn)略中的位置及方向。美國政府更是充分認(rèn)識到3D打印技術(shù)在推動傳統(tǒng)製造業(yè)轉(zhuǎn)型升級中的重要性，並在重振美國製造業(yè)的一系列發(fā)展方案中，將3D打印列為11項重要技術(shù)之一。另外，日本著力推動3D打印產(chǎn)業(yè)鏈後端，不斷嘗試將本國已取得的技術(shù)成果在工業(yè)中進(jìn)行推廣和應(yīng)用。南非政府將目光投向大型3D印表機(jī)設(shè)備的研製和開發(fā)，將核心鐳射設(shè)備研製與扶持鐳射技術(shù)協(xié)同發(fā)展。

可以說，在國際環(huán)境下，用3D打印驅(qū)動工業(yè)製造已在眾多國家形成了共識，並逐漸成為一個發(fā)展趨勢。

初級階段 大陸3D打印應(yīng)用市場基礎(chǔ)薄弱

2015年，《國家增材製造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計畫（2015～2016年）》以及《中國製造2025》相繼出臺，彰顯了大陸對於發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)的決心。在不久前李克強(qiáng)總理主持的國務(wù)院專題講座中，更是提到3D打印是製造業(yè)有代表性的顛覆性技術(shù)，具有重大價值。要促進(jìn)「中國製造」上水平，既要在改造傳統(tǒng)製造上「補(bǔ)課」，同時還要瞄準(zhǔn)世界產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展前沿，要加快3D打印、高檔數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等新技術(shù)、新裝備的運(yùn)用和製造。

3D印表機(jī)分桌面級和工業(yè)級，前者以民用為主，後者偏向工業(yè)應(yīng)用。數(shù)據(jù)顯示，與發(fā)達(dá)國家相比，中國大陸的3D打印還停留在概念層面，尚無成熟的商業(yè)模式。從應(yīng)用層面來講，低端FDM型3D打印運(yùn)用已經(jīng)趨於飽和，工業(yè)級應(yīng)用則由於成本高、技術(shù)欠缺等問題，市場占比不足三成。

從實際發(fā)展情況來看，目前大陸3D打印產(chǎn)業(yè)無論從企業(yè)規(guī)模、研發(fā)投入、產(chǎn)品成熟度、市場開發(fā)、材料開發(fā)等多個角度來看，依然處於起步階段，從設(shè)備到產(chǎn)品再到服務(wù)仍停留在「高級玩具」階段。

3D打印技術(shù)在大陸還處於成長期，產(chǎn)業(yè)體量相對較小，3D打印企業(yè)還是主要以中小企業(yè)形式存在。同時，中國大陸製造業(yè)的各個環(huán)節(jié)對3D打印技術(shù)的認(rèn)識還存在欠缺，原因或是推廣不到位，或是技術(shù)限制，或是創(chuàng)新觀念的僵化，這就導(dǎo)致3D打印在工業(yè)製造領(lǐng)域的整體市場需求不足。

另外，在工業(yè)製造應(yīng)用上，3D打印技術(shù)仍欠缺強(qiáng)度和精度，而且工業(yè)級3D印表機(jī)的設(shè)備和原材料都比較昂貴。因此在產(chǎn)業(yè)化初期，這項技術(shù)更為適合新產(chǎn)品的開發(fā)和小批量零件的生產(chǎn)。

3D打印+工業(yè)製造牽手易相戀難

3D打印在製造領(lǐng)域已展露了頭角，像工業(yè)設(shè)計、模具製造、零部件製造都會看到3D打印的身影，牽手製造業(yè)已非難事。但要真正廣泛地融入到製造業(yè)中，實現(xiàn)中國智能製造的驅(qū)動，還有很長的一段路要走。

在《中國製造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃發(fā)佈後，業(yè)內(nèi)分析未來3D打印將成為中國智能製造發(fā)展的一個支柱產(chǎn)業(yè)。但根據(jù)市場反應(yīng)來看，在產(chǎn)品製造過程中，僅僅依靠3D打印的單打獨(dú)鬥是不行的。受材料和技術(shù)的影響，目前3D打印產(chǎn)品仍無法滿足零件應(yīng)用上某些指標(biāo)要求。即便3D打印能夠保證金屬產(chǎn)品的強(qiáng)度指標(biāo)，但這也僅僅是滿足了工業(yè)製造的基本要求。成本高、效率不高、技術(shù)不成熟等問題仍然存在，並且它的製造精度尚不能與傳統(tǒng)的超精度加工技術(shù)相提並論。

桌面級3D印表機(jī)的爆發(fā)和工業(yè)級3D印表機(jī)的相對缺失，也導(dǎo)致3D打印與製造領(lǐng)域的融合速度放慢，整個工業(yè)應(yīng)用也缺乏市場整合開拓。目前環(huán)境下，3D打印在工業(yè)領(lǐng)域還談不上顛覆或取代傳統(tǒng)工業(yè)製造；只有3D打印與傳統(tǒng)製造技術(shù)真正結(jié)合起來，才能推動製造業(yè)的升級轉(zhuǎn)型，才能實現(xiàn)「中國製造」向「中國智造」的轉(zhuǎn)變。

3D打印融入機(jī)床領(lǐng)域或成主流趨勢

數(shù)控機(jī)床位於整個製造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的上端，下游行業(yè)主要包括汽車工業(yè)、國防軍工、航太航空、電子資訊產(chǎn)業(yè)等。3D打印與數(shù)控機(jī)床兩者並無本質(zhì)差別，區(qū)別在於兩者的製造方式和工藝。機(jī)床是減法製造，3D打印是加法製造。雖然3D打印作為一項顛覆性技術(shù)登上舞臺，但兩者在當(dāng)前一段時間還將處於共存狀態(tài)。隨著技術(shù)的推動，將3D打印技術(shù)融入到機(jī)床領(lǐng)域，二者取長補(bǔ)短，將會是目前工業(yè)製造的主流趨勢。

當(dāng)前，3D技術(shù)已開始向機(jī)床領(lǐng)域邁進(jìn)。美國就將傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)備升級，使其能夠採用鐳射工程化淨(jìng)成形（LENS）實現(xiàn)金屬3D打印。DMG MORI公司也將銑削加工技術(shù)與鐳射金屬沉積加工工藝結(jié)合在了一起，應(yīng)用到了一臺具有完整銑削功能的鐳射熔覆加工機(jī)床上，打造了金屬3D打印複合5軸加工機(jī)床。該工藝採用了一套粉末噴嘴，其在粉末床中的加工速度要比鐳射燒結(jié)加工技術(shù)快20倍。

在《中國製造2025》中，3D打印和高端數(shù)控機(jī)床被擺放在了相當(dāng)重要的位置。若3D打印技術(shù)能融入機(jī)床領(lǐng)域，對數(shù)控機(jī)床來說，無疑是如虎添翼。不僅可以使生產(chǎn)製造效率提高，還可以破解許多製造難題，這也將會給數(shù)控機(jī)床帶來一個跳躍式的發(fā)展！

3D打印與傳統(tǒng)製造業(yè)互利共進(jìn)

中國大陸未來是以資訊技術(shù)與製造技術(shù)深度融合為特徵的智能製造模式，這也正在引發(fā)整個製造業(yè)的深刻變革。3D打印是製造業(yè)有代表性的顛覆性技術(shù)，實現(xiàn)了製造從等材、減材到增材的重大轉(zhuǎn)變，改變了傳統(tǒng)製造的理念和模式，具有重大價值。正如李克強(qiáng)總理所言，促進(jìn)中國製造上水平，既要在改造傳統(tǒng)製造上「補(bǔ)課」，同時還要瞄準(zhǔn)世界產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展前沿。

打鐵還需自身硬，及時跟蹤和了解國際同行的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展方向，並加大科研投入，引導(dǎo)科研與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級相結(jié)合是一堂必修課。加強(qiáng)共性技術(shù)研究，實現(xiàn)產(chǎn)研學(xué)三方在市場機(jī)制下的合作互補(bǔ)，並充分發(fā)揮市場機(jī)制的作用，尋找一個更成熟度商業(yè)模式，讓3D打印與傳統(tǒng)製造業(yè)互利共進(jìn)。