高軍

摘? 要：基于3D打印技術(shù)發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題，為促進(jìn)3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的更好應(yīng)用，提出發(fā)展對(duì)策與建議：加強(qiáng)3D打印技術(shù)研發(fā)，促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品量產(chǎn);降低3D打印機(jī)價(jià)格，解決購(gòu)買成本過(guò)高、部分機(jī)械制造企業(yè)3D打印接受度不高等問(wèn)題，采取措施提升創(chuàng)業(yè)者基于3D打印技術(shù)創(chuàng)業(yè)的信心。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);機(jī)械制造;量產(chǎn);價(jià)格;創(chuàng)業(yè)信心

中圖分類號(hào)：TH162? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：2096-3769（2020）05-043-04

一、 3D打印技術(shù)及其政策發(fā)展背景

（一） 3D打印技術(shù)的內(nèi)涵

3D打印為快速成型技術(shù)的重要分支，業(yè)界又稱之為“增材制造”或“快速成型技術(shù)”，被譽(yù)為第三次工業(yè)革命最具標(biāo)志性的生產(chǎn)工具。3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)將如下技術(shù)有機(jī)融合在一起：即數(shù)字制造技術(shù)、先進(jìn)材料技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，儼然已逐步發(fā)展成為“工業(yè)4.0”的核心制造技術(shù)之一，必然會(huì)給傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)一系列變個(gè)性的影響[1]。加快3D打印技術(shù)發(fā)展，對(duì)推進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)與發(fā)展具有極為重要的意義。

（二） 3D打印技術(shù)的政策發(fā)展背景

目前，世界工業(yè)強(qiáng)國(guó)紛紛將3D打印技術(shù)作為未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)加以培育，制定了發(fā)展3D打印技術(shù)的國(guó)家戰(zhàn)略和具體推動(dòng)措施，力爭(zhēng)搶占未來(lái)科技和產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。例如，美國(guó)“國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”計(jì)劃，將3D打印技術(shù)作為主要支持領(lǐng)域;歐盟“第七框架計(jì)劃”為數(shù)十個(gè)3D打印技術(shù)聯(lián)合研究項(xiàng)目提供支持等等。

與此同時(shí)，我國(guó)近年來(lái)不斷加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效升級(jí)，推動(dòng)以3D打印技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。例如，國(guó)務(wù)院發(fā)布的《中國(guó)制造2025》提出加快發(fā)展3D打印技術(shù)在內(nèi)的智能制造裝備和產(chǎn)品以及制造過(guò)程智能化，加快增材制造等前沿技術(shù)和裝備的研發(fā)。工信部等三部委發(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“把培育和發(fā)展3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為推進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的一項(xiàng)重要任務(wù)，加大政策引導(dǎo)和扶持力度，營(yíng)造良好的發(fā)展環(huán)境，促進(jìn)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展”，并制定了材料、工藝、裝備、標(biāo)準(zhǔn)、示范等5個(gè)方面的具體推進(jìn)計(jì)劃?？萍疾俊秶?guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）以及國(guó)家科技支撐計(jì)劃制造領(lǐng)域2014年度備選項(xiàng)目征集指南》也將3D打印技術(shù)首次列入國(guó)家重點(diǎn)扶持領(lǐng)域。北京、江蘇、浙江、福建、四川等省市也紛紛出臺(tái)促進(jìn)3D打印技術(shù)發(fā)展的推進(jìn)計(jì)劃、實(shí)施方案、路線圖、工作意見等，加快3D打印技術(shù)科技創(chuàng)新、行業(yè)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展[2]。

除此之外，廣東省也將3D打印技術(shù)列為省重點(diǎn)培育和發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，并發(fā)布《加快3D打印技術(shù)和應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施方案》等系列文件，提出以產(chǎn)品示范應(yīng)用為核心，以重大項(xiàng)目培育為抓手，逐步提升全省3D打印技術(shù)創(chuàng)新能力和產(chǎn)品應(yīng)用水平。組織實(shí)施重點(diǎn)領(lǐng)域3D打印技術(shù)應(yīng)用示范工程，完善技術(shù)創(chuàng)新和公共服務(wù)平臺(tái)體系，在關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和儲(chǔ)備、產(chǎn)品示范和應(yīng)用推廣等方面取得突破，建設(shè)一批省級(jí)以上創(chuàng)新平臺(tái)，積極打造全球重要的3D打印技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)集聚地，推動(dòng)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

二、3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

（一） 3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中應(yīng)用取得的成績(jī)

與傳統(tǒng)技術(shù)相較而言，3D打印技術(shù)具有打印過(guò)程更快、更便宜、更安全等典型特點(diǎn)[3]。研究表明，金屬3D打印的成本也相對(duì)較低，僅為傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)成本的十分之一左右，且在很多方面的性能優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)。正因如此，3D打印技術(shù)早已在機(jī)械制造領(lǐng)域中應(yīng)用。目前3D打印技術(shù)在機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用取得的成績(jī)主要表現(xiàn)有：

1.大幅提升機(jī)械制造成品率

眾所周知，傳統(tǒng)機(jī)械制造生產(chǎn)必須經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、模具、造型及澆注等諸多工序，制造過(guò)程極為復(fù)雜。如若制造一些小型且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件，成品率也相對(duì)較低。一般而言，其成品率往往只能達(dá)到20～30%。將3D打印技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造當(dāng)中，可大幅提升機(jī)械制造成品率，有些機(jī)械制造成品率可達(dá)100.0%[4]。

2.可切實(shí)確保產(chǎn)品的質(zhì)量

運(yùn)用3D打印技術(shù)提升機(jī)械制造成品率仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在此基礎(chǔ)上還應(yīng)切實(shí)確保產(chǎn)品質(zhì)量。這一點(diǎn)，3D打印技術(shù)也完全能夠做到。在打印機(jī)械零件產(chǎn)品過(guò)程中，所用材料包括鋁、鈷、鉻、銅、不銹鋼、鈦和鎢，打印出來(lái)的機(jī)械零件產(chǎn)品為致密的燒結(jié)金屬，其材質(zhì)不僅具有更高的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)還具有較強(qiáng)柔韌性[5]?？偠灾?D打印技術(shù)可切實(shí)確保機(jī)械零件產(chǎn)品的質(zhì)量。

3.助力機(jī)械制造的產(chǎn)業(yè)發(fā)展

3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用可有效助力機(jī)械業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這一點(diǎn)毋庸置疑。例如，2018北京車展，XEV制造的首款量產(chǎn)3D打印電動(dòng)車LSEV正式亮相。由于3D打印技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，電動(dòng)車LSEV在整個(gè)生產(chǎn)制造過(guò)程中不僅不用模具，也無(wú)需焊接、沖壓等步驟，整個(gè)打印周期所需時(shí)間僅僅只為傳統(tǒng)汽車制造的三分之一左右。

（二）3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用過(guò)程中存在的主要問(wèn)題

隨著3D打印技術(shù)的廣泛應(yīng)用，未來(lái)必然會(huì)影響整個(gè)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)格局[6]。發(fā)展至今，3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用雖取得一定成績(jī)，但問(wèn)題也隨之產(chǎn)生，主要有：

1.傳統(tǒng)3D打印速度慢，限制量產(chǎn)可行性

業(yè)內(nèi)人士均明晰，3D打印技術(shù)如今并未在機(jī)械制造領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。原因?yàn)閭鹘y(tǒng)3D打印速度過(guò)慢，限制了量產(chǎn)的可行性[7]。從本質(zhì)上，3D打印技術(shù)原理并不復(fù)雜，不過(guò)要讓材料、軟件及硬件做到完美協(xié)同，快速生產(chǎn)機(jī)械零件產(chǎn)品，需要在技術(shù)研發(fā)方面加強(qiáng)投入。在與一名機(jī)械制造企業(yè)負(fù)責(zé)人進(jìn)行交談時(shí)，他說(shuō)到：“3D打印技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品制造是可行的，但依目前的3D打印技術(shù)而言，由于打印速度過(guò)慢，因此還遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足量產(chǎn)的需要?！彪S著3D打印技術(shù)的持續(xù)不斷發(fā)展，相信在不久的將來(lái)，其打印速度必然會(huì)在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上越來(lái)越快，為機(jī)械產(chǎn)品的量產(chǎn)提供保障。但是此過(guò)程究竟要經(jīng)歷多長(zhǎng)時(shí)間目前還是個(gè)未知數(shù)。

2.3D打印機(jī)成本高是必須解決的關(guān)鍵點(diǎn)

應(yīng)用3D打印技術(shù)生產(chǎn)機(jī)械零部件產(chǎn)品需要依托3D打印機(jī)，但目前市場(chǎng)上能夠用于機(jī)械零部件產(chǎn)品打印的3D打印機(jī)價(jià)格不菲，機(jī)械制造企業(yè)購(gòu)買少量3D打印機(jī)用于加工少量機(jī)械零部件還是可行的，但如若大規(guī)模應(yīng)用于生產(chǎn)，顯然會(huì)給企業(yè)運(yùn)營(yíng)增加巨大經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。正因如此，目前很多機(jī)械制造企業(yè)不得不放棄購(gòu)買3D打印機(jī)用于機(jī)械零部件生產(chǎn)。在對(duì)23名機(jī)械產(chǎn)品制造企業(yè)負(fù)責(zé)人進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查時(shí)，100.0%的人認(rèn)為目前可用于機(jī)械零部件生產(chǎn)的3D打印機(jī)價(jià)格過(guò)高。

3.部分機(jī)械制造企業(yè)的3D打印接受度不高

3D打印技術(shù)再先進(jìn)，也需要有機(jī)械生產(chǎn)制造企業(yè)應(yīng)用才具有價(jià)值。在實(shí)地調(diào)查走訪過(guò)程中了解到，目前只有一些大型機(jī)械生產(chǎn)制造企業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)表現(xiàn)出濃厚興趣，部分中小型機(jī)械生產(chǎn)制造企業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)的接受度相對(duì)較低。之所以產(chǎn)生此種情況，主要緣于這部分機(jī)械生產(chǎn)制造企業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造的優(yōu)勢(shì)并不了解。在部分機(jī)械生產(chǎn)制造企業(yè)眼中，3D打印技術(shù)只不過(guò)是“花架子”，遠(yuǎn)沒有傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)制造技術(shù)來(lái)得可靠。此種情況的存在對(duì)3D打印技術(shù)在機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的推廣與普及顯然不利。

4.創(chuàng)業(yè)者對(duì)基于3D打印技術(shù)創(chuàng)業(yè)信心不足

在3D打印技術(shù)快速發(fā)展且在機(jī)械生產(chǎn)制造領(lǐng)域得以有效應(yīng)用的大背景下，創(chuàng)業(yè)者基于3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)無(wú)疑是一大良好機(jī)遇。但由于諸多方面原因，創(chuàng)業(yè)者對(duì)基于3D打印技術(shù)創(chuàng)業(yè)的信心普遍表現(xiàn)不足。在對(duì)即將著手在機(jī)械制造領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)業(yè)的部分創(chuàng)業(yè)者進(jìn)行訪談時(shí)發(fā)現(xiàn)，他們對(duì)基于3D打印技術(shù)創(chuàng)業(yè)表現(xiàn)得非常迷茫。這種情況在某種程度上亦會(huì)影響3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用。

三、促進(jìn)3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域得以更好應(yīng)用的對(duì)策與建議

基于3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用過(guò)程中存在的上述問(wèn)題，為促進(jìn)3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的更好應(yīng)用，提出如下發(fā)展對(duì)策與建議：

（一）加強(qiáng)3D打印技術(shù)研發(fā)，促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品量產(chǎn)

3D打印速度過(guò)慢限制了機(jī)械產(chǎn)品量產(chǎn)，為解決此問(wèn)題，未來(lái)需進(jìn)一步加強(qiáng)3D打印技術(shù)研發(fā)，從而更好促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品量產(chǎn)[8]。為實(shí)現(xiàn)此點(diǎn)，我國(guó)政府應(yīng)制定相關(guān)方面的政策措施，鼓勵(lì)3D打印技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)、高校及相關(guān)企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，提升3D打印速度。具體可采取如下措施：第一，構(gòu)建3D打印技術(shù)的新型創(chuàng)新載體。構(gòu)建全新的3D打印技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，是全面促進(jìn)3D打印技術(shù)創(chuàng)新的重要途徑。面向3D打印技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的重大需求，可積極借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的戰(zhàn)略部署和成功經(jīng)驗(yàn)，以孵化器、加速器等創(chuàng)新載體建設(shè)為途徑，搭建3D打印技術(shù)公共服務(wù)平臺(tái)，促進(jìn)3D打印技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)。同時(shí)，還應(yīng)打通技術(shù)、商業(yè)、資本之間的分割與壁壘，構(gòu)建新型3D打印技術(shù)創(chuàng)新孵化平臺(tái)。第二，給予3D打印技術(shù)創(chuàng)新更多的財(cái)政支持。對(duì)于致力3D打印技術(shù)研發(fā)的機(jī)構(gòu)、高校及相關(guān)企業(yè)，政府可考慮從財(cái)政中撥付一部分資金，用于支持和鼓勵(lì)其加強(qiáng)3D打印技術(shù)研發(fā)。當(dāng)3D打印技術(shù)愈發(fā)趨于成熟與完善后，打印速度不斷提升，運(yùn)用3D打印技術(shù)規(guī)模化生產(chǎn)制造機(jī)械產(chǎn)品也必然會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。

（二）降低3D打印機(jī)價(jià)格，解決購(gòu)買成本過(guò)高問(wèn)題

可用于機(jī)械零部件產(chǎn)品生產(chǎn)的3D打印機(jī)價(jià)格過(guò)高同樣不利于機(jī)械零部件產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)，很多機(jī)械制造企業(yè)均會(huì)因?yàn)?D打印機(jī)價(jià)格過(guò)高望而卻步。所以，未來(lái)還需加強(qiáng)3D打印技術(shù)研發(fā)，降低可用于規(guī)?；a(chǎn)的3D打印機(jī)生產(chǎn)成本。但短時(shí)間內(nèi)降低3D打印機(jī)成本并不現(xiàn)實(shí)。最可行的是：政府為可用于機(jī)械零部件生產(chǎn)的3D打印機(jī)生產(chǎn)企業(yè)提供補(bǔ)貼，如同之前的新能源汽車補(bǔ)貼一樣，通過(guò)補(bǔ)貼降低3D打印機(jī)售價(jià)。除此之外，還可以對(duì)購(gòu)買3D打印機(jī)用于規(guī)模化生產(chǎn)機(jī)械零部件產(chǎn)品的企業(yè)，實(shí)施現(xiàn)金補(bǔ)貼和稅費(fèi)減免。例如，可規(guī)定購(gòu)買3D打印機(jī)達(dá)到一定數(shù)量后，減免相關(guān)企業(yè)的稅費(fèi)。此做法可變相降低機(jī)械制造企業(yè)的3D打印機(jī)購(gòu)買成本，利于激發(fā)其購(gòu)買3D打印機(jī)用于機(jī)械零部件產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)的積極性。在國(guó)家大力鼓勵(lì)發(fā)展3D打印技術(shù)的大背景下，隨著3D打印技術(shù)的愈發(fā)成熟，可用于機(jī)械生產(chǎn)的3D打印機(jī)售價(jià)也必然會(huì)逐步降低。

（三）解決部分機(jī)械制造企業(yè)3D打印接受度不高問(wèn)題

為促進(jìn)3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的更好應(yīng)用，還需提高部分機(jī)械制造企業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)接受度。具體可采取如下措施：第一，政府構(gòu)建3D打印技術(shù)示范中心，邀請(qǐng)機(jī)械制造企業(yè)參觀體驗(yàn)。3D打印技術(shù)示范中心下設(shè)四大中心：（1）模型設(shè)計(jì)中心：提供3D打印創(chuàng)新設(shè)計(jì)、產(chǎn)品優(yōu)化、快速原型、模具開發(fā)等服務(wù)。（2）加工服務(wù)中心：提供3D打印產(chǎn)品定制、批量生產(chǎn)服務(wù)。（3）檢測(cè)中心：提供3D打印模型檢測(cè)、產(chǎn)品檢測(cè)等服務(wù)。（4）展示體驗(yàn)中心：提供3D打印技術(shù)、產(chǎn)品展覽展示和應(yīng)用體驗(yàn)。通過(guò)參觀體驗(yàn)，機(jī)械制造企業(yè)可零距離體驗(yàn)3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，建立應(yīng)用3D打印技術(shù)生產(chǎn)機(jī)械零部件產(chǎn)品的信心。第二，定期或不定期舉辦3D打印技術(shù)行業(yè)座談會(huì)，并積極邀請(qǐng)機(jī)械制造企業(yè)負(fù)責(zé)人參加。通過(guò)座談會(huì)對(duì)更多機(jī)械制造企業(yè)負(fù)責(zé)人產(chǎn)生影響，提升3D打印技術(shù)的接受度。第三，可組織部分機(jī)械生產(chǎn)制造企業(yè)到國(guó)外參觀訪問(wèn)，了解國(guó)外機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)用3D打印技術(shù)的現(xiàn)狀。通過(guò)上述舉措的綜合應(yīng)用，必然可有效提升機(jī)械制造企業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)的整體接受度。

（四）采取措施提升創(chuàng)業(yè)者基于3D打印技術(shù)創(chuàng)業(yè)的信心

第一，政府構(gòu)建創(chuàng)業(yè)苗圃。依托共享研發(fā)設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)體系，培育基于3D打印技術(shù)的機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)業(yè)企業(yè)，為其提供集辦公設(shè)施、產(chǎn)品開發(fā)支持、孵化服務(wù)等功能為一體的創(chuàng)新載體，具體可包括：辦公場(chǎng)所與設(shè)備;研發(fā)設(shè)備與技術(shù)支持、產(chǎn)品定制與批量生產(chǎn);創(chuàng)業(yè)咨詢及代辦、創(chuàng)業(yè)輔導(dǎo)，以及項(xiàng)目路演、風(fēng)投基金對(duì)接活動(dòng)等服務(wù)。除此之外，還應(yīng)重點(diǎn)聚焦3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，打造如下四大創(chuàng)業(yè)苗圃即，模型設(shè)計(jì)軟件苗圃、新型材料苗圃、制造工藝技術(shù)苗圃、增材制造行業(yè)應(yīng)用苗圃。第二，成立3D打印技術(shù)天使基金。在加速器內(nèi)孵化和培育3D打印技術(shù)軟件、材料、工藝、機(jī)械制造行業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域的科技創(chuàng)業(yè)企業(yè)（成立天使基金的目的是通過(guò)投資更好地培育基于3D打印技術(shù)的機(jī)械制造領(lǐng)域創(chuàng)新企業(yè)，重點(diǎn)不在于盈利。但是，天使投資本身的收益也很可觀，據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)一半以上天使投資回報(bào)率在30%以上，18%的天使投資回報(bào)率超過(guò)200%。）。有了創(chuàng)業(yè)苗圃和天使基金的大力支持，創(chuàng)業(yè)者基于3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)的信心必然會(huì)不斷增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

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