【21世纪经济报道】3D打印批量化生产真的来了吗?

2018-06-17来源:21世纪经济报道作者: 倪雨晴

生产速度、成本、材料等难题待解。

6月17日,在第五届世界3D打印技术产业大会上,多位与会专家认为,3D打印批量化制造已经成为新的发展趋势。就在6月16日,以提供“批量化定制服务”为核心的广东(大沥)3D打印协同创新平台在佛山大沥正式对外开放,3D打印批量化定制中心也正式落户大沥。

3D打印作为新型的制造加工工艺,并不难理解。简单来说,计算机建立3D模型后,运用金属等原材料直接打印出三维立体的物品。由于打印过程中,实物的各个面都是由材料一层层叠加起来,3D打印也被称为增材制造、积层制造(Additive Manufacturing)。

相比传统工艺,3D打印在及时制造、复杂制造、个性化制造、特殊环境下制造、任意制造等方面具有优势,因此3D打印被认为是高端制造的重要引擎。但是,近年来国际龙头的表现并不那么尽人意,以Stratasys、3D Systems为例,2015年以来一直处于亏损状态。

中国3D打印技术产业联盟执行理事长、广东兰湾智能科技有限公司董事长罗军指出,3D打印表面上看起来一直没有发展起来,实际上是因为我们对它的认识和应用才刚刚开始。诞生才30多年,其应用已经发生很多改变,先是打印模型和样件,后来随着技术进步和材料的增多,逐步开始打印一些功能性产品。现在由于一些新兴技术的不断涌现,3D打印的速度大幅提升,精度和强度显著改变后,3D打印正在迈向一个更新的台阶,那就是批量化制造,直接参与传统制造业的正面竞争。

批量化试水

不过,目前看来3D打印的应用规模还较小。根据国际数据公司(IDC)的报告,全球3D打印技术相关支出在2018年预计将达到120亿美元,比2017年支出增长19.9%。到2021年,预计全球3D打印行业的支出将达到200亿美元,五年复合增长率达到20.5%,虽然规模不大,但是3D打印行业保持着高增长。

其中尤以金属3D打印增速最快,Wohlers Associates的行业报告指出,2017年金属3D打印设备销量约1768台,增长80%,3D打印行业整体增长21%,增长主要由于改进工艺监控和质量保证措施。

那么,如何将产业规模继续扩大?3D打印给大众的普遍印象是“定制化”,根据DIY建模实现各种复杂产品的生产。但是要进一步普及3D打印,就需要“批量化”生产,让实验室技术进一步落地到应用场景中。目前来看,由于消费级3D打印设备推广困难,工业级3D打印设备仍是业内焦点。

此次佛山南海区3D打印批量化定制中心就是一次尝试,据介绍,定制中心的几十台打印机由惠普提供,设备名为Jet Fusion。英国皇家工程院院士李琳告诉21世纪经济报道记者,现在该中心主要生产塑料器件,包括原型和实用产品,比如传统塑胶注入方法比较麻烦的产品就可以用3D打印。但是,现在还是小批量的生产,同一种器件的生产量在1000个以下,如果是上万个器件的生产,成本还是太高。

一方面,3D打印可以结合佛山传统制造业进一步落地,助力南海区大沥镇的商贸、内衣、铝型材等传统产业进行升级,此前广东3D打印应用技术创新中心已经在2015年落户南海区,峰华卓立、中南机械等本土企业将前沿的3D打印技术投入产业化应用中。

另一方面,惠普进一步扩大中国的工业3D打印市场,惠普3D打印总裁Stephen Nigro在现场演讲中透露,惠普每年生产140多套3D打印设备,主要在中国市场进行销售。

痛点:成本和速度

目前3D打印落地的案例主要是To B的商用市场,覆盖了航空、医疗、消费品等制造领域。

美国研究公司Gartner的报告预测,到2021年,将有75%的商用飞机使用3D打印部件。比如,GE航空公司的高级涡轮螺旋桨发动机设计,该设计已将855个传统工艺制造的零件转换成12个3D打印零件以及波音的一些3D打印飞机零件。目前,波音飞机正在使用的3D打印部件多达50000余个。

在医疗方面,Gartner表示,目前大多数技术都是以教学医院和专业中心为主,Gartner称之为“后台实验室”。而越来越多的医疗设备也要求医生加强对3D打印模型的驾驭能力,预计到2021年,将有25%的医生会通过3D打印模型进行一些术前的准备工作。 

李琳在演讲中指出,3D打印作为新的制造技术,在欧洲和美国发展都很快,一是技术工艺本身已经与前几年相比不可同日而语,速度、精度、强度都有了非常大的改进,一些新的工艺、材料、商业模式不断涌现;二是应用越来越广,尤其是在航空航天和军工领域基本全覆盖,在医疗康复、教育领域几乎全覆盖。相比国内,低水平重复建设的多,核心技术研发的少,应用面也不是很广。

同时,他也告诉记者,3D打印主要还是应用在高价值产业,因为现在设备“又慢又贵”,成本和打印的速度是发展的两大难点。

全球3D打印的应用市场几乎一半在美国,30%在欧洲,我国不足10%。就国内而言,表面上看起来我国3D打印阵容强大,但是却难掩缺乏核心技术、核心人才的窘境。罗军认为,缺乏顶层设计、缺乏核心人才、缺乏深度应用。他表示推动我国3D打印发展要从三个方面入手,一是从应用入手,促进3D打印与传统产业深度融合;二是从教育入手,在职业院校开设3D打印专业,大量培养3D打印卓越工程师、技术大能手;三是从基础研究入手,加强国际合作,共建国际性研发中心、联合实验室。

 

(编辑:李清宇)


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