目前,國內3D打印主要有清華大學、華中科技大學、西安交通大學、華南理工大學、北京航空航天大學等高校教授帶領的科研團隊。在他們的引領下,中國3D打印取得了一定的成效,不少3D打印聯盟相繼成立,3D打印企業也層出不窮,3D打印也能打印出無人駕駛小型飛機、文物、小零件、食物、自行車、小建筑等,令人耳目一新。
在深圳舉行的中國3D打印產業發展與技術應用論壇上,來自政府、企業以及科研機構的各界人士均表示看好國內3D打印產業發展前景,但也有部分人士指出,目前國內3D打印技術的應用范圍較窄,產業規模相對較小。
3D打印熱潮將帶動國內激光產業
國內的3D打印由清華大學的顏永年教授引入我國研發雖有20余年,但是由于相關部門重視不夠,政府財政支持不足,基本沒有推進3D打印技術的研發工作。直到2012年12月14日,工信部副部長蘇波在增材制造技術國際論壇上透露,中國將提速3D打印技術的研發和產業化,并將組織研究制定3D打印技術路線圖、中長期發展戰略,推動完善3D打印技術規范和標準制定,研究制定3D打印產業發展的專項財稅政策,這標志著3D打印正式納入中國工業主管部門的視野。
據悉,深圳激光產業從一片空白到形成產業帶,從毫無產業概念到成長了大批的從業人員,已經走過了不平凡的30年。目前,深圳已經成為繼武漢之后國內第二的激光產業聚集地,有200多家激光企業,產業規模達100億元,約占全國35%。
激光技術比較抽象,但是它已經成為我們生活中必不可少的技術手段。據介紹,蘋果手機80%的制造技術與激光有關,奔馳、寶馬、F16戰斗機、天宮一號等大型裝備都離不開激光技術。因此,有業內人士將激光、核聚變、集成電路、計算機并稱為上世紀四大核心技術發現。
深圳的激光企業主要集中在南山、寶安、龍崗三個區,包括大族激光、光韻達、聯贏激光、光大激光、木森科技、創鑫激光、瑞豐恒、奧瑞那等一批激光企業,其中大族激光、光韻達屬于上市企業(武漢激光上市企業也僅有兩家)。大族激光去年的業績高達43億元,為亞洲產值規模最大、全球第二的激光企業,占深圳激光產業的40%多。
深圳高新技術產業發達,在材料技術、控制技術、光機電技術、軟件技術等領域有著較為突出的技術優勢和行業龍頭。一些企業憑借自身的技術優勢進入了3D打印領域,主要進行手板模型、產品磨具的批量制造:例如今年年初,擁有聚酰亞胺產業鏈的深圳惠程表示,公司有意憑借材料優勢進軍航空航天3D打印市場;而上市公司光韻達已經從德國引進一整套3D打印設備和解決方案,光韻達高管表示,公司未來業務方向將會落腳在3D打印應用上;桌面級3D領域,目前已經有維示泰克、茂登等公司展開自主研發,實現了3D打印機的整機生產和銷售。
其次,3D打印產業在深圳擁有龐大的市場需求,這體現在深度行業應用上:以華為、中興為代表的電信設備企業,以創維、TCL、康佳等為代表的數碼家電企業,還有如深圳的儀器儀表、安防制造、工業設計、珠寶首飾、文化創意等優勢細分產業,都是3D打印技術運用的目標范疇――而它們在深圳已經有了體量龐大的產業集群。
用于軍事裝備制造 3D打印應威力具大
殲-15項目率先采用了數字化協同設計理念:三維數字化設計改變了設計流程,提高了試制效率;五級成熟度管理模式,沖破設計和制造的組織壁壘,而這與3D打印技術關系緊密。他透露,鈦合金和M100鋼的3D打印技術已應用于新機試制過程,主要是主承力部分。
在傳統的戰斗機制造流程當中,飛機的3D模型設計好后,需要進行長期的投入來制造水壓成型設備,而使用3D打印這種增材制造技術后,零件的成型速度、應用速度得以大幅度提高。如果不是采用3D打印的增材制造技術,殲-15戰斗機至今能否首飛都很難講。我國鈦合金3D打印技術已用于新機研制,于2012年10月至11月首飛成功的機型,廣泛使用了3D打印技術制造鈦合金主承力部分,包括整個前起落架。2002年,3D打印技術剛萌芽時,我們就進行相關技術研發,通過與北航的合作,目前已具備一定產業能力。
用3D打印技術制造戰機,中國并不是第一家。1984年,美國開發出從數字數據打印出3D物體的技術,并在2年后開發出第一臺商業3D打印機。美國空軍一下子就被這種新技術吸引,他們認為,如果將這種技術用在武器制造上,產生的威力將是驚人的。在航空工業上廣泛被使用的一種金屬是鈦,它的密度只有鋼鐵的一半,強度卻遠勝于絕大多數合金,如果通過激光將鈦熔化并一層層噴出飛機來,無疑將大大提高美國戰機的制造速度。為此,1985年,在五角大樓主導下,美國秘密開始了鈦合金激光成形技術研究,1992年這項技術才公之于眾。
不過,由于在制造過程中鈦合金變形、斷裂的技術難題無法解決,美國始終無法生產高強度、大尺寸的激光成形鈦合金構件。2005年,美國從事鈦合金激光成型制造業務的商業公司Aeromet由于始終無法生產出性能滿足主承力要求的大尺寸復雜鈦合金構件,沒能實現有價值的市場應用而倒閉。美國的其他國家實驗室也無法攻克這一難題,只能進行小尺寸鈦合金部件的打印或進行鈦合金零件表面修復。
近年來,我國在飛機鈦合金大型整體結構件的激光快速成形方面取得了重要突破,有效解決了激光快速成形鈦合金大型整體結構件的變形開裂及內部質量控制兩大技術難題,通過對鈦合金零件凝固組織的有效控制,所成形的飛機鈦合金結構件的綜合力學性能達到或超過鈦合金模鍛件,已通過裝機評審并得到應用。
眾多企業蜂擁進入3D打印產業
3D打印,是一種以三維模型為基礎,以粉末為原料,通過逐層堆積來構造物體的技術。與傳統制造相比,它不需要冗長的模具開發過程,也省去了繁瑣的切削加工,亦不占用大面積的場地,在家里就能夠輕松完成。
3D打印產業
專家表示,只要能在電腦里設計出三維模型,3D打印機就能幫你實現產品制造。這大大縮短新產品的開發周期,幫助中國企業從制造走向創造。目前,3D打印已應用到消費品、航空航天和醫學等領域。
隨著3D打印概念股在資本市場上演火爆行情,這一產業逐漸吸引了人們關注的目光。一些企業則已經成功將概念產業化,維示泰克就是代表。該公司目前已實現3D打印機的整機生產和銷售。
3D打印將帶來制造業,尤其是裝備制造業革命性的變化已經得到了業內人士的廣泛認同。但是作為一項尚不成熟的技術,在其向制造業滲透的過程中還有諸多難題需要解決。
以3D打印技術為基礎的智能制造為我國追趕先發國家打開了一扇“機會窗口”。目前,各國3D打印產業基本處于同一起跑線,發達國家在3D打印產業有優勢,但我國的差距并不很大,為此,我國應當實施先發戰略,著力以3D打印引領智能制造,實現趕超。
全球3D打印行業從產值從0到10億花了20年的時間,從10億到20億花了5年時間。其中,工業級3D打印機從1993年到2011年總共只賣出了4.9萬臺,桌面級3D打印機在2011年一年就賣了2.3萬臺,在全球的桌面3D打印市場中,美國市場份額占了81.46%,中國現在占到22%。正是對產業市場前景普遍看好,不少企業蜂擁進入3D打印產業。
深圳科技創新委副主任劉錦在致辭中表示,按照市委市政府的部署,科技創新委正在密切跟蹤、研究和部署有關支持3D打印產業鏈的工作,具體包括三類支持計劃。攻關計劃是支持重大項目,創新計劃是支持中小企業項目,創業計劃是支持剛起步的企業項目。她說,深圳在3D打印產業鏈的上下游現在均有企業布局,其中,在三維軟件領域、在打印機設備和相關材料領域,都已經誕生活躍的企業。