加快发展3D打印技术对我国具有重要意义.doc

加快发展3D打印技术对我国具有重要意义赛迪方略城市经济顾问有限公司 黄磊3D打印（即三维打印）作为年内全球热议的一个话题，严格来说并不算一项新技术。其诞生于20世纪80年代后期，也称作快速成型技术（RapidPrototype），或增材制造技术，是基于材料累加原理的快速成型操作过程，将计算机中的三维模型通过向物品分层添加材料来创造出实物的一种叠层制造技术，具有不受零件复杂程度限制，完全数字化控制等特点。2012年4月英国经济学人杂志曾刊文指出：3D打印作为打破传统机械化集约生产方式的技术，将在第三次工业革命中发挥核心引领的作用，带动全球制造业升级发展。尽管新一轮工业革命是否就此开启新篇章还是没有定论，但是3D打印技术在国内的广阔发展前景和应用问题却值得引起我国政府、科研院所以及工业企业的重视。过去几年里，3D打印技术通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段结合，已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车摩托车、家电、生物医学等领域得到了广泛应用，对改善制造业的产品设计和制造水平起到了巨大作用。例如彪马公司近年来应用以色列Objet公司提供的3D打印机，使其运动鞋模型生产时间缩短了四分之三。在应用领域上，目前3D打印技术在航空器和医学及牙科领域的应用增速最快，在2009至2011年的3年间，应用于航空器制造领域的设备市场份额由9.9%上升到了12.1%，医学和牙科的市场份额由13.6%上升到了15.1%。到2011年，全球3D打印技术市场规模达17.1亿美元，较上年增长29%，预计到2015年全球市场规模将达50亿美元。我国3D打印技术研究始于1991年，在近年来取得了飞速发展，已研制出与国外SLA、LOM、SLS、FDM等工艺方法相似的设备，并逐步实现了商品化，其性能达到了国际水平。清华大学最先引进了美国3D公司的 SLA- 250 设备与技术并进行研究与开发，现已开发出“M-RPMS-II”型多功能快速成型制造系统；华中科技大学研制出以纸为成型材料的基于分层实体制造法（LOM）的HRP系统，并研究出一种复膜技术快速制造铸模，翻制出了铝合金模具和铸铁模块；西安交通大学开发了基于立体印刷法（SLA）的LPS和CPS系统；南京航空航天大学开发了基于选择性激光烧结法（SLS）的RAP系统；北京隆源公司推出了基于选择性激光烧结法（SLS）的AFS系统；在基于快速成型技术的快速制造模具方面，上海交通大学开发了具有我国自主知识产权的铸造模样计算机辅助快速制造系统，为汽车行业制造了多种模具。尽管目前部分国产设备已接近或达到美国公司同类产品的水平，价格也便宜得多，但目前设备商品化水平欠佳，且可应用于3D打印的材料仍存在众多产业化难题，基本依赖进口且价格昂贵，这也使得目前3D打印设备推广难、技术应用难的问题较为突出。无论当前应用推广存在何种困难，我们仍需清楚认识到，3D打印技术对中国工业升级发展具有一系列重大意义。首先，3D打印技术是制造史上的巨大突破，可促进工业更好更快发展。利用 3D打印技术加工零件，是利用激光、电能、热能等手段，将液态材料固化、粉末态材料烧结、聚合，进而完成造型过程。这种新的制造方式可免除制造刀具、夹具和模具的过程，直接进行产品加工，降低加工成本，减少加工时产生的噪声。其次，3D打印技术可以优化新产品设计开发过程，有效缩短新产品研发周期，确保新产品投放市场时间，是快速市场响应的重要保证。传统意义上的新产品开发，因要完成产品设计、工装夹具设计及加工、模具设计及加工等一系列的步骤，用户一般要等待 5-6 个月才能看到新产品的样件，而且样品成型后才能真正进行设计验证，不能保证百分百的成功率。运用 3D打印技术进行新产品开发，可使得产品开发周期可大大缩短。而且，在开发过程中，可以应用3D打印技术得到不同阶段的试件原型，不断地对原型进行评价修改，并随时得到用户的反馈，及时更正每个设计阶段发现的错误。这样，利用3D打印技术，可以在很短的时间内（几小时或几天内）精确地生产出新产品的原型，使模型的制造时间缩短数倍甚至数十倍。第三，3D打印产品在设计阶段可进行功能试验并接受设计评估与校审，提升产品水平。传统的新产品开发，只能利用软件进行物理、力学等功能验证，存在一定的风险性。3D打印技术所使用的新型光敏树脂材料等制成的试件原型具有足够的强度，可用于物理、工程力学、材料力学、流体力学等方面的试验。在产品设计阶段，同步制作出样件模型，进行相应功能试验，使新产品的设计开发更可靠，产品水平得到大幅提升。第四，3D打印未来在中国将具有广阔的发展空间，是万亿级的战略性新兴产业。一方面，从国外的实践来看，3D打印不仅能快速制造出高精密与结构复杂的模具与零部件产品，还将能革新目前众多劳动密集型制造业的生产方式，包括文教体育用品、工艺美术品、纺织服装、化学纤维、橡胶、塑料制品、家具等（2011年上述国内产业产值已超过7万亿元）。随着3D打印技术的不断成熟，未来即使只有10%的上述产业运用3D打印技术进行生产，也将形成数万亿级的3D打印消费品市场。在不远的未来，3D打印机将可能与家用电脑一样普遍，孕育出巨大的消费市场。而另一方面，我国制造业面临着紧迫的转型升级任务，每年上万亿元的技术改造投资在促进企业向智能制造、绿色制造、服务型制造等方向升级。3D打印技术作为集成了智能、节材等优点的快速制造技术，国内外的应用实践纷纷表明了其在推动制造业升级中的重要作用，将可在工业企业技术改造中占据重要地位。因此，尽管短期内受技术尚未成熟、设备价格偏高、材料成本较大等因素影响，国内3D打印设备及服务的推广还面临较多瓶颈，但发展3D打印技术并推动其广泛应用无疑是大势