书城计算机网络中国3D打印的未来
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第8章 关于3D打印(5)

综合各种因素可知,3D打印技术突然间成为国际热议的话题,有“时势造英雄”的意味,并不是3D打印技术突然间取得了某些重大技术突破(有专家认为,3D打印技术的进步带动了3D打印技术突然间热起来,但是技术的进步和完善是一个长期过程,今天的3D打印技术与10年前比较并没有发生根本性的变化),而是2008年全球金融危机爆发之后,人们对全球经济复苏抱有无限期望,3D打印技术能否引领全球经济的新一轮起飞被寄予厚望,这才是3D打印引起社会各界广泛关注的根本动因。当然,这仅仅是我个人的观点,也许还有其他诸多的解释,都存在合理的一面,我们不能否认。但有一点需要强调的是,技术只有被需求的时候,才是它大发展的机遇期。

我国3D打印与国外的差距

我国3D打印技术起步于20世纪90年代初期,目前与全球3D打印行业一样,还处于产业化的起步阶段。因此,有很多专家很自豪地说,与发达国家比较,我国可能唯一能够与世界先进技术保持同步的就是“3D打印技术”。

事实的表象的确如此。从我们和国外科研单位进入3D打印研究的时间表和产业化进程来看,3D打印技术总体上都还并不成熟,整体处在萌芽期,我们的差距并不明显。但是,深入研究以后,我发现这个观点并不完全准确。我们和国外的差距实际还不小,以时间论算,也不并像外界评价的那样只差三五年,应该是更久,甚至可能是十年时间。

最近,当我全身心投入到3D打印技术的推广和创新中心的建设中时,很现实的一个问题浮出水面。规划建设中的中国3D打印技术产业创新中心在满足科普和教育培训的同时,还要担负“加工和服务”的角色,究竟是买哪些企业的设备来做加工服务?

一开始我向几位有意进入3D打印行业投资的企业推销3D打印创新中心的理念时,他们热情高涨,但是,随后谈到设备采购时,我们的分歧就加大了。他们的观点很明确,建设3D打印创新服务中心是一个很好的平台,但是这个平台首先要考虑盈利能力。而盈利首先要考虑设备是否先进,是否是最好的。那么,究竟以购买国产设备为主还是国外设备为主?如此看来,投资商对国产设备和国外设备还是做了许多比较和深入调研的。国产设备在加工服务方面的功能达不到国外设备的精度和稳定性,这点大家都明白。所以他们强烈要求以购买国外设备为主。但是,从我的角度来讲,不能这样做。

我是代表整个中国3D打印技术产业联盟来做这件事情,代表的是国内3D打印行业的整体利益,所以首先要考虑购买国内会员企业的设备,要给他们创造更多机会。如果我们联盟自身都不把国内会员企业的利益放在首位,谁还会考虑他们的利益?如果我们联盟自己都不愿意使用国产设备,谁还会采购国产设备?这会让联盟失去存在的意义。

投资商的心情我们非常理解,钱花出去要有后续的回报,不可能花钱买一堆废铁放在那里不能用。而我代表的是中国3D打印技术产业联盟的整体利益,我明明知道国产设备和国外还有不少差距,但是职责要求我们不能一股脑儿去买国外设备,而将国产设备边缘化。因此,我坚持我们规划建设的3D打印创新服务中心要以扶持和培育国产3D打印技术为主,同时,也要兼顾购买国外会员企业的设备。

当然,对于我的想法投资商也是理解的,不过他们的参与积极性明显开始下降。

行动上的支持,对新兴经济的意义远胜于精神上的支持。不要求短期内的回报,而从长远考虑产业发展集群带来的推动效应,政府在这个时候,需要担当自己的责任。单纯从利益回报的角度来看,我们可以寻求地方政府的配套支持,来弥补投资商的损失,我觉得这个想法是可以实现的。但是,这是一个比较艰难的推进过程。很多城市的市长都认为3D打印技术将带来庞大的产业链,将成为地方政府新的支柱产业,很热情地找到我们,希望我们组织会员企业去投资建厂。可是,他们并不知道3D打印的市场在哪里。

直面国内外技术差距后,投资人对国内技术信心不足、缺乏明晰的市场分析,这些都使3D打印行业存在的困难和问题暴露无遗。我国3D打印行业与国际同行的差距,目前主要体现在装备的稳定性、精密度和材料方面,这是因为我国工业化基础薄弱和工业化革命没有完成导致的。但是,我们相信,随着市场应用的成熟,产品需求增加以后,这些差距都能够在一定时期内缩小,甚至超越。当前,全球3D打印技术整体上都还处于起步阶段,我国与国外的市场规模和技术差距比较,还是有机会迎头赶上的。

未来全球3D打印技术的竞争,关键是应用市场,谁的应用市场最先打开,将来谁就可能跑在产业化的最前面,谁就可能主导未来3D打印技术的产业发展。而差距是什么?是3D打印技术在应用过程中的不断完善和积累。

如果没有足够的应用,再好的技术也不可能完善。就好比我们在实验室设计出的汽车,纵然有许多优点,如果不在高速公路上奔驰,是不可能发现问题的,也不可能针对这些问题进行改进。因此,作为中国3D打印技术产业联盟的发展思路,我认为应该是将3D打印技术的国内应用市场率先打开,找到更多需求。促进3D打印技术与传统产业有更为紧密的结合,是当前和今后较长一段时间的主要任务。

3D打印带给我们哪些机遇

每一轮新技术革命,之所以有少数企业会脱颖而出,就在于它们总能率先发现机会,掌握先机。

作为制造业领域的一次颠覆性的技术革命,3D打印技术对产业的带动和辐射作用不可小觑,它对我们经济社会的影响是巨大的,只是目前我们对它的认识还比较模糊。但是一旦等到大家都看明白了,巨大能量发挥出来了的时候,我们也就失去了最好的发展机遇。

这一点,距离我们最近的物联网技术是个很好的例证。

2008年前后,物联网概念被提及,由于当时各界缺乏对这个概念的清晰认知,大多数地方和企业并未行动,但无锡市政府却走在了前面,他们通过引进领军人才,建立无锡物联网产业研究院,使无锡市在物联网领域迈出实质性步伐,逐渐得到中央的高度重视,并将地方战略上升为国家战略,成为全国物联网示范基地和应用基地。现在,国家的物联网研发基地、工信部的物联网研发基地、几大电信运营商的物联网研发基地全都放在无锡。我们可以肯定的是,物联网这个产业虽然目前还不能完全产业化,但是预计未来5~10年,物联网这个产业逐步成熟起来以后,对经济和社会的贡献将是数千万亿级的,对无锡市当地GDP的贡献也将是空前的。无锡无疑将最先分享到物联网产业的巨大成果。

我始终认为,一个地方经济的发展关键是培养龙头产业和龙头企业,形成具有绝对优势的产业集群。当别人已经形成气候的时候,你再去追,必定会落在别人后面。

对于3D打印技术来讲,的确有很多地方还无从下手。虽然目前国内从事3D打印技术生产或研发的企业和研究机构大大小小有三四十家,但是却星星点点散布在全国各地,规模都不大,因此对当地政府来讲,看不到3D打印技术对当地GDP的贡献有多大,对当地产业的带动有多大。

不可否认,这从客观上影响了一些地方政府的信心和积极性。

从我们规划建设中国3D打印技术产业创新中心的情况来看,青岛、珠海、潍坊、南京、成都、绵阳等党政主要领导对3D打印技术的认识已经上升到一个比较高的层面,它们的书记市长并不要求我们在三五年内实现多大的产值和税收,而是要突出3D打印技术在当地的科普、应用,对传统产业升级和结构调整的引领作用。由于有共同的理念和思路,我们很快达成共识,并计划在2014年内建好一个旗舰型3D打印创新中心,三年内建好10个3D打印创新中心,在全国形成一张完整的应用网络。

传统产业的发展通常遵循固有模式:先引进技术,再投资建厂或搞研发中心。但是,抢占制高点需要创新思维,抢抓3D打印技术的先机,不能沿袭走传统产业发展的老路,需要创新,需要寻找新的结合点。对于一项重大的、标志性的新兴产业的引进和培育,需要我们以创新思维,从战略高度认识新事物,接纳新事物,并在政策、资金、人才、技术等多方面给予配套扶持。

机会不是每天都有,要想跨越式发展,就必须学会抢抓各种机会,而且能够把握住机会。只有这样,才有希望实现超越,才能够站得更高,看得更远。

国内3D打印发展现状

与国外3D打印技术发展水平相比,我国仍存在一定差距,但也不用因此气馁,我们也有我们在这个行业的长处和优势。

我国涉足3D打印技术的研究早在20世纪90年代初就已开始,研究力量主要集中在清华大学、华中科技大学、北京航空航天大学、西北工业大学和西安交通大学、华南理工大学、上海大学、中国科学院系统。目前,这几所高校仍是我国3D打印技术的研究重地,其中华中科技大学的优势在于激光粉末烧结技术,清华大学侧重塑料堆积技术和生物医学领域,北京航空航天大学和西北工业大学主要集中在金属3D打印机领域,西安交通大学则主要集中在光固化领域。

在整个3D打印领域,国内外的发展也有同有异。

设备生产方面,我国生产的3D打印机装备功能已经接近国际同行水平,两者的差距主要体现在装备的可靠性和材料研发上。比如,国内部分3D打印机的关键器件如激光头等需从国外进口。此外,我国在材料质量和品种上还远不如美国、德国丰富,许多用于研发的实验材料也需要进口。

更大的差距体现在应用上。在国外,3D打印技术已经在新产品开发、生物医疗、航空航天、影视教育、文化创意等方面有较多应用,而我国还局限于模具模型、文化创意产品等少数领域。

在西方国家,利用3D打印技术可以打印出个性化的义齿、义肢,在医疗健康领域已经取得成效。不过,“假”的东西并不能让人们满足。未来3D打印技术一个前沿方向是研究如何打印“活”的人体“零件”。只要能找出与人体相容的活性材料,打印出网状物,再把人体的细胞放上去培养,就能制造出真正的人体组织了。不过,当前打印人体器官还只是一种科学愿景,这依赖于打印材料和技术上的突破,并需要开展生物、医学、计算机等多学科交叉研究。

尽管我们和国外还有一定差距,但也不必悲观,我们一定要充分整合优势资源,将3D打印技术与传统产业有机结合起来,拓展3D打印技术的应用空间。如此一来,赶超也是有机会的。很多基础性的工作我们还需要进一步做细做实。现在一个最大的优势就是,国内对3D打印的普及率比较高,远远超过美国。2013年6月我应邀赴美国访问,在与南部的几所大学交流3D打印的时候,他们的老师居然还没有听说过3D打印,让我简直不敢相信。在国内几乎谁都在谈3D打印,谁都知道3D打印,当然很多人也只是知道有这个概念。普及需要一个过程,在大众普及的基础上,还需要精准定位。

虽然还有不小差距,但3D打印技术已经算是我国制造行业与国外先进水平差距很小的技术之一,部分领域几乎同步或超越,在某些方面还具有自身特色和一定的优势。

我们有我们的长处,我们要有足够信心。

3D打印前景

现在行业发展迹象显示,桌面级3D打印机可能在2016年迎来第一轮爆发式增长:3D打印机进入学校、进入家庭将在大中城市基本实现;打印机的价格将普遍降低,应该在三四千元范围内,或者在三千元以下,成本控制在两千元以下,这种价位普通的家庭和学校都可以接受;此外,材料品种更多,价格更为低廉;社会各界,特别是学校和家庭对3D打印技术的认识增强,希望借此培养孩子动手、动脑能力。与此同时,桌面级3D打印机的普及将带动文化创意产业的发展,激发更多3D打印爱好者和创客对3D打印的热情。

以此为契机,未来3~5年是3D打印技术发展的关键时期,工业级3D打印的应用空间将最为明显,大量的传统制造业企业基本上都能够找到与3D打印技术的结合点。模具铸造行业将最为普及,并在很大程度上提升传统模具行业的工艺水平和效能。工业设计、工业创意、新产品的开发将变得更为简单直接。个性化零部件的直接打印也将更为广泛。工业级3D打印机的普及将带动软件、材料产业的快速发展。

生物医药领域的应用依然最被看好。可以预见,未来几年,生物医学级3D打印机将会有新的突破,打印牙齿、骨骼修复等技术将常态化、标准化、普及化。活性生物材料将有新的突破,未来的重点是人体细胞和器官的培育,在技术层面将会实现新的突破。

美国3D打印创客网站Thingiverse上刊载的3D打印设计数量的统计,从2008年起呈大幅度上升趋势

要说美国在3D打印方面有哪些经验值得我们借鉴,我想主要有两点值得重视:一方面,我们需要投入更多精力注重原始创新,而不是抄袭或者模仿。我们的研发投入、研发人才严重短缺,我们需要深入研究,需要更多投入。另一方面,3D打印的应用面要尽快打开,比如,美国在个性化定制方面就做得很不错。

3D打印的发展,将使个性化定制业务迅速普及。个性化定制看起来虽是个小业务,其实却是件大事情。首先,通过个性化定制,我们培养了大批3D打印爱好者、追随者,达到了科普科教的目的。其次,通过个性化定制,能够使3D打印更好地接地气,能够第一时间了解市场需求,有利于我们在广泛的实践中不断开发3D打印新技术。目前,国内在个性化定制方面也已经有一些尝试,3D打印照相馆就是其中之一。