中國3D打印技術應用前景光明

    1、激光快速成型——全球制造技術的一場革命

    激光快速成型制造（3D打印）是利用激光、CAX、自動控制等技術，直接采用“堆積”制成三維立體模型的一種新型加工工藝。由于加工過程省去了開模、削切等中間流程，激光快速成型在小批量、結構復雜的實體加工方面具有得天獨厚的優勢，據測算可以縮短加工周期70%以上、節省材料90%以上、降低一般制造費用50%以上，被譽為全球制造技術的一場革命。

    3D打印技術源于美國，以3DSystems和DTM公司為代表的一批中小科技公司在20世紀80年代末-90年代初相繼研發出立體光固成型（SLA）、選擇性激光燒結（SLS）和熔絲沉積造型（FDM）等主流技術路線，經過20多年的沉淀和不斷完善已經日臻成熟。

    根據統計，2011年全球3D打印產品（設備+服務）的銷售總額已經達到16.8億美元，近十年時間里以年均27%的速度高速增長。未來5-10年全球快速成型市場將繼續以年均20%的速度膨脹，2019年可達66.5億美元的體量。

    從應用的行業和功能來看，3D打印設備已經廣泛地應用于航空航天、汽車、消費電子、工業、醫療、建筑等領域，功能從最早的展示、教學拓展到工業模具的制造，乃至零部件的直接制造。3D打印直接用于零部件制造的比例由2003年的不到4%躍升到了2011年的24%。3D打印越來越接近于工業用途的趨勢，體現了這項新興的制造技術正在逐漸從“小眾”市場走向“大眾”市場，未來可能深刻地改變世界制造業的格局。

    2、3D打印并非萬能，但代表全球制造業一種發展方向

    在當前的技術條件下，3D打印的應用仍然具有一定的局限性，主要體現在兩個方面：

    1）材料技術亟需突破：一般3D打印的材料包括石膏、無機料粉、光敏樹脂、塑料等，但工業級應用的金屬粉末僅有鈦、不銹鋼、金銀等寥寥數種，材料種類亟需擴展；

    2）批量生產經濟性不高、控制難度高：快速成型設備的成本和效率優勢體現在小批次、設計復雜的物件制造上，但制造大型、結構簡單、大批量的零件相比于數控機床具有劣勢，不僅成本較高，而且由于收縮率的影響、尺寸精度難以控制。

    雖然所謂3D打印大規模替代傳統制造的“第三次工業革命”還比較遙遠，但在航天軍工、汽車等高端制造領域以及模具試制方面的應用已經非常成熟，并且隨著性能和效率的進步，3D打印的可達市場也在迅速膨脹。以汽車行業為例，5年前全球車身磨具的平均開發時間大致是24個月，而目前3D打印技術的進步已經幫助發達國家汽車制造商縮短到8-12個月。而在航天軍工領域，近十年時間里激光快速成型已經成為美軍新一代殲擊機（F18、F22、F31等）鈦合金結構件的主要制造技術。

    3D打印技術雖然并非萬能，對傳統的制造方式的沖擊與日俱增，它確確實實地代表了當今全球制造業的一種變革方向。作為“制造業回歸”政策的一項舉措，2011年6月美國總統奧巴馬宣布將向3D打印產業支出5億美元以期減少制造業對人口紅利的依賴，未來重奪制造業領先地位。一個非常明顯的趨勢是：未來在3D打印領域率先實現突破的國家，將可能占領世界制造業版圖的制高點。

3D打印行業應用示例圖

    3、3D打印技術是中國制造業升級的重要一環

    激光快速成型產業在國外發展得如火如荼，但在中國尚處于初級階段。世界范圍內，高端制造業發達國家美國、德國和日本擁有數量最多的3D打印設備。其中，僅美國一國就占到全球保有量的約40%。反觀中國，僅占到不足9%，以制造業總附加值衡量的使用密度僅為美國的約22.6%，這與中國世界第一制造業大國的地位嚴重不符。從經濟轉型的角度來看，未來中國制造業將可能面臨人口紅利衰退和全球技術進步的夾擊，發展更集約、更高效、更自動化的先進制造業是大勢所趨。3D打印作為最為前沿的制造技術之一，將擁有巨大的產業化空間。

    在產業政策層面上，2012年底工信部高層在“技術國際論壇”上的表態支持，以及國內3D打印科研的領軍人物王華明教授獲得2012年國家發明技術一等獎，已經明確釋放出政府將大力促進3D打印產業化的信號。后期政府將可能在頂層設計、產業規劃、財稅引導等多個方面出臺相關產業扶持政策。