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区域3D打印家当发展政策研讨

发布时间:2019-01-12 01:06:03 文章来源:未来智讯    
    区域3D打印家当发展政策研讨作者: 杨钊   [摘 要]3D 打印是制造业领域迅速发展起来的一项快速成型技能,目前正吸引社会公众的广泛关注。从梳理3D 打印的技能概况和家当特点入手,在分析了国内外3D打印家当发展现状的基础上,以家当调查资料为依据对 3D 打印家当发展前景作出预见性分析,并从天津滨海新区的实际情况起程对3D 打印家当发展提出具体建议。
  关键词?演天津滨海新区;3D打印;政策建议
  中图分类号?演F407 ?眼文献标识码?演A ?眼文章编号?演1673-0461(2013)12-0068-05
  一、引 言
  2012年4月,英国《经济学人》杂志刊载封面文章《第三次工业革命》,将 3D 打印作为第三次工业革命的重要标志。同一时期,美国《时代》周刊将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”。这一系列标志性事件,将3D打印技能推上前台,引发了世人的广泛关注。
  二、3D打印技能概况及家当特点
  (一)3D打印技能概况
  3D打印技能是指通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技能,综合了数字建模技能、机电抑制技能、信息技能、材料科学与化学等诸多方面的前沿技能知识,具有很高的科技含量。与切削等材料“去除法”不同,3D打印技能的主要流程是应用计算机软件设计出立体的加工样式,运用特定的成型设备,将粉末、液体、片状等离散材料逐层堆积,“打印”出产品(如图1所示), 因此又称为添加制造(AM,Additive Manufacturing)。
  3D打印技能常在模具制造、工业设计等领域用于制造模型,如今正逐步用于一些产品的直接制造,已经有使用该技能打印而成的零部件。在汽车,航空航天、医疗家当、工业设计、建筑、教育、地理信息系统、土木工程以及其他领域都有所应用。
  (二)3D打印家当特点
  虽然3D打印技能出现已有十几年的历史,但3D打印家当仍处于发展阶段的初期,业态尚不丰富,行业成熟度低,但未来的成长性相当好,从整个家当来看具有以下两个特点。
  家当链长,辐射带动效应显著。3D打印家当涉及材料技能、信息技能、装备制造、生产性服务业等诸多领域。仅耗材一项,就包括7个大类30余种工艺设备、几百种打印材料。家当应用辐射面极广,是制造业与服务业融合的典型家当,可以催生大批新兴家当。无论是从技能还是应用角度来看,3D打印相关技能及设备都属于机械工程、自动抑制、激光、计算机、新材料等多个领域的交叉融合。从家当链角度来看,3D打印技能领域与上下游相关行业领域关联十分紧密,带动作用很强。
  科技含量高,带动制造业数字化变革。3D打印技能的应用大大缩短了新产品研制周期,可以迅速提升复杂零件的制造能力,使复杂模型的大略直接制造成为可能。3D打印技能显著提高了新产品投产的成功率,大大降低了新产品的研发成本。目前,一个预测观点在家当界广为流传,观点认为:未来的制造业,人力、资金、设备等生产要素大规模集中化的工场式生产方式将被摒弃,替代的将是更加灵活、所需要加入更少的3D打印生产方式。英国《经济学人》杂志将这种趋势称之为“社会化制造”,认为它将“与其他数字化生产模式一同推动实现第三次工业革命”。
  三、3D打印家当发展现状与发展趋势
  (一)国外3D打印家当发展现状
  当前,全球正兴起新一轮数字化制造浪潮。发达国家为解决其制造业竞争力降落的难题,倡导“再工业化、再制造化”战略,提出智能机器人、人工智能、3D 打印技能是实现数字化制造的关键技能,希望通过这三项数字化制造技能的突破,巩固和提升其制造业主导权。3D打印技能随着工艺、材料与装备的逐步成熟,引起了世界范围的广泛重视。美国是全球3D打印技能和应用的领导者。2012年3月,美国在“全美制造业创新网络”打算中对3D打印家当作出重点部署。据美国权威3D打印行业咨询机构Wohlers提供的数据,截至2011年底,全球3D打印机累计装机台数超过5万台,其中美国累计装机台数约占全球总量的50%,美国制造商所占全球市场份额超过70%。美国3D打印服务提供商Shapeways表示,他们已经“打印”了75万种产品,材料已经涵盖塑料、不锈钢、银、陶瓷和玻璃等。
  除美国外,其他国家也在不时加强3D打印技能的研发及应用。澳大利亚在2013年制定了金属3D打印技能路线;南非正在扶持基于激光的大型3D打印机器的开发;日本着力推动3D打印技能的推广应用。表1为2011年各国和地区3D打印技能应用的市场份额。
  (二)我国3D打印家当发展现状
  我国3D打印技能研讨起步较早,20世纪90年代初就起初对快速成形技能及设备进行研发,初具家当发展基础。已有西安交通大学、华中科技大学、清华大学、北京航空航天大学等多家研讨单位自主开发了成形设备并实现家当化,拥有自主知识产权。其中,局部便携式桌面3D打印机已具备国际竞争力,进入了欧美市场。我国是继美国、日本、德国之后第四个拥有3D打印设备的国家。但整体看来,国内缺乏可以制造工业级3D打印机的企业;一些核心部件,如激光器、光路系统等仍依赖国外技能;打印材料单一,与国外材料的品种和本能等方面有差距;缺少原创性的3D打印新技能及装备;应用宽度和深度不够,与量大面广的产品制造进程相比,还不具备价格优势。
  2012年10月,亚洲制造业协会结合华中科技大学、北京航空航天大学、清华大学等权威科研机构和3D行业领先企业成立了中国3D打印技能家当联盟。鉴于3D打印技能的战略意义,工信部、科技部也正在组织专家对我国3D打印技能的发展开展专项研讨,制定规划,在全国进行重点布局。
  国内局部地区正积极绘制3D打印家当的发展蓝图。2013年3月,江苏省发布《江苏省三维打印技能发展及家当化推进方案(2013-2015年)》,并组建三维打印家当技能创新联盟,推进3D打印家当发展。南京市与中国3D家当联盟签署中国3D打印技能家当总部基地和中国3D打印技能家当创新中心合作协议,建设3D打印应用中心、示范中心以及科普、教育、培训、加工等中心。武汉市争先成立了“中国首个3D打印工业园”。东莞市将3D打印作为战略性新兴家当写入了2013年的《政府事务汇报》。此外,成都、重庆、长沙、青岛等地正在建设或筹建3D打印家当园。   (三)3D打印家当发展趋势
  虽然3D 打印等数字化制造的核心技能仍处在发展的初级阶段,家当还不成熟,但在产品设计、复杂和特殊产品生产、个性化服务等方面已显示其独特优势,家当链已初具出行,总体家当发展迅速,其发展趋势具有以下两个特点。
  市场前景辽阔,未来发展潜力巨大。3D打印技能以操作大略、成形精准、高效低耗等特点著称,拥有广泛的市场前景。据美国消费者电子协会最新发布的年度汇报显示,随着汽车、航空航天、工业和医疗保健等领域市场需求的增加,3D打印服务的社会需求量将逐年增长,到2017年有望增长至50亿美元。近20年来,3D打印家当市场规模正以每年超过17%的速率递增(如图2所示),沃勒斯(Wohlers)最新汇报显示,2012年3D打印全球市场规模为22亿美元,同比增长了29%;其中3D打印机的销售量同比上升了25%,其中有38%产自美国,8.5%来自中国。
  家当集中度不时提升,垄断局势正在变成。美国上市公司3D Systems和Stratasys,Z Corpration公司、Solidscape公司以及德国的EOS公司、以色列 OBJET Geometries等公司,是目前全球3D打印家当的领军企业。近几年,3D打印设备制造企业正在一轮洗牌。美国Stratasys公司收购了OBJECT Geometries公司;3D Systems公司在2012年初收购了Z Corporation 公司和Vidar Systems公司。目前,Stratasys公司和3D Systems公司成为行业内两大巨头,Stratasys公司2011年拥有41.5%的市场份额。表2为国际最主要的5个3D打印企业或研发团队以及它们的技能优势。
  四、天津滨海新区3D打印家当发展基础
  天津滨海新区是新世纪我国改革开放的最前沿,近年来凭借区位、政策优势,发展势头迅猛,滨海新区具备发展3D打印家当的良好基础:
  一是具有相应的研发基础。天津市拥有“天津快速成形技能工程中心”和“天津市激光技能工程中心”等快速成形技能研发单位。其中天津快速成形技能工程中心是国内最早起初此项业务的科研单位之一,在激光快速成形、快速制模、快速铸造、快速测量、液压及光机电产品开发、内燃机事务过程仿真、强度和流场计算、光弹应力分析、CAD/CFD /CAE/ CAM技能集成及产品优化设计等方面拥有较强研发实力。同时河北区的快速模具创新研发基地、塘沽海洋高新区滨海国际工业设计园等家当园区等也提出集合一批3D打印企业。
  二是拥有一定市场规模。目前天津市电子信息、装备制造、汽车、医疗器械、新能源、模具等行业对3D打印技能有一定的认知。全市已有超过200家企业应用了3D打印技能。滨海新区在3D打印技能应用方面的企业,主要有霍尼韦尔、富士通、亚安科技、新巨升电子等企业。在3D打印技能研发方面的企业,有滨海高新区天津微深科技公司、天津滨海雷克斯激光等企业。
  三是具备家当链向下延伸优势。随着技能的不时发展,3D打印已经逐渐应用于制造业的各个领域。从近十年3D打印设备下游应用行业分布来看,个人消费品(以电子行业为主)和交通运输设备占据主要份额;同时,医疗方面的占比在持续提升。而3D打印设备在航空航天领域的应用也稳中有升。而上述几类家当恰是滨海新区大力推进的优势家当,3D打印技能服务相关家当在新区发展,拥有辽阔的潜在指标客户群,前景十分看好。
  五、天津滨海新区发展3D打印家当的政策建议
  根据3D打印家当的特点和未来发展趋势,联合滨海新区的实际情况,滨海新区推进3D打印技能及家当的发展,需要从以下几个方面入手:
  一是做好3D打印技能与家当发展的顶层设计。通过深入调研区域内医疗行业、食品业、汽车制造业、航空航天制造业等相关行业未来对3D打印应用的市场需求,明确滨海新区3D打印家当发展思绪,找出突破口,制定3D打印家当发展规划,编制发布滨海新区3D打印技能发展及家当化推进方案,制定新区3D打印家当发展路线图。
  二是加强技能攻关,促进家当化。设立3D打印技能攻关和家当化专项,开展相关软件、工艺、材料、装备、应用、标准及家当化的系统性攻关。推进建设3D打印技能与其他先进制造技能融合的新型数字化制造体系。重点围绕3D打印工艺优化和制件本能提升技能、高效打印制造技能、精度抑制技能、适合材料零件制造技能、智能制造技能、超限制造技能、生物组织打印制造技能等技能领域,加大项目资助力度。设立3D打印家当发展投资基金,探索税收优惠政策。
  三是建设高水平研发转化平台。为促进3D打印技能家当化,中国3D打印技能家当联盟拟选择10个工业城市集中建设3D打印技能家当创新中心,投资2 000万元,地方政府按照1∶1配套扶持。滨海新区应抓住这个机会,积极争取创新中心落户,借力亚洲制造业协会和中国3D打印技能家当联盟,推动新区3D打印尽快走上家当化道路。同时,吸引清华、华中科技、西安交大、北航等研发机构在新区设立研发基地、检测试验平台,开展科研成果转化,率先布局3D打印技能及服务集合区。
  四是组建3D打印家当技能创新联盟。依托天津市快速成型技能工程中心、天津市激光技能工程中心、天津大学、天津工业大学、天津职业技能师范大学、天津滨海雷克斯激光、天津微深科技公司等高校、企业,并邀请清华、北航、西安交大、华中科大、江苏紫金电子、杭州先临三维科技等3D打印技能研讨和应用的领军者,组建滨海新区3D打印家当技能创新联盟。依托联盟,策划举办国家级3D打印高峰论坛,发布3D打印家当年度发展汇报,举办产学研合作洽谈会、研发成果信息发布会、企业需求对接会等,推动3D打印技能家当化。
  五是培育3D打印家当龙头企业。目前,滨海新区在3D打印方面关键装备研发制造能力不足是制约家当发展的主要瓶颈。因此,需要充分发挥滨海新区科技创新资源集合优势,通过开展3D打印技能专题招商引智活动,吸引海外3D Systems、Stratasys、Solidscape、Shapeways、EOS等跨国公司,以及国内南京紫金立德、湖南华曙高科、杭州先临三维、深圳光韵达、北京隆源、上海联泰、无锡飞而康等企业,补救新区在3D打印设备研发制造能力的不足。   六是进一步发挥试点示范的带动作用。建设3D打印技能研发和家当示范基地,推动3D打印技能应用和家当发展。重点在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域分步骤、分层次开展示范应用,变成通用性、标准化、自主知识产权的应用平台,在示范过程中制定相关行业标准,加快推进滨海新区3D打印技能、家当与应用协同发展,探索和积累3D打印机的运营和管理经验。
  七是促进 3D 打印技能的社会化推广。从区域层面起程,营造良好的3D打印技能相关家当发展氛围。强化3D打印方面的教育培训,将 3D 打印相关技能纳入相应学科建设体系,加快培养 3D 打印技能相关人才。依靠相关行业协会、博览会、论坛等组织形式来进行 3D 打印技能和应用的培训,并宣传、推广3D 打印技能,使更多的人可以接触3D打印技能,产生兴趣,并逐渐接受和使用相关技能。在科技馆、文化艺术中心、青少年活动中心等公共机构进行 3D 打印技能的展示、宣传和推广。发展 3D 打印服务机构,推广 3D 打印技能应用,为发展 3D 打印家当积累应用经验。
  六、结 语
  最近,全球正在兴起新一轮数字化智能化制造浪潮。发达国家为解决制造业竞争力降落难题,大力倡导“再工业化、再制造化”战略,提出智能机器人、人工智能、3D 打印技能是实现数字化制造的关键技能,并希望通过这三大数字化制造技能的突破,巩固和提升其在制造业的主导权。虽然以3D 打印技能为首的数字化制造核心技能仍处在发展的初级阶段,家当还不成熟,但在产品设计、复杂和特殊产品生产、个性化服务等方面已显示出独特优势。所以,我们应充分认识智能制造、数字化制造对我国的深刻影响,在区域发展尤其是转变经济发展方式中,跟紧全球技能前沿,抓住这一制造业加快发展的机遇,深入研讨以 3D 打印技能相关家当为代表的新型数字化智能制造家当发展规律,融入数字化智能化制造业发展浪潮,从而加快推动我国由“工业大国”向“工业强国”转变。
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  A Policy Research on the Regional Development of the 3D Printing Industry
  ——A Case Study of Tianjin Binhai New Area
  Yang Zhao
  (Binhai Research Institute in Tianjin,Tianjin 300456,China)
  Abstract:3D printing is a rapid prototyping manufacturing technology,which has been swiftly developed by the manufacturing industry in recent years. Currently,it is also attracting extensive public attentions. Begin with a brief introduction of this technology and the features of the 3D industry,after analyzing both domestic and overseas development status of this industry,the article conducted a predictive analysis of the 3D printing industry,which was made on the basis of investigating relevant industrial documents. Then,considering the facts of Tianjin Binhai New Area,it proposed specific suggestions on the regional development of the 3D printing industry.
  Key words:Binhai new area;3D printing;policy research
  (责任编辑:张改兰)
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