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中国3D打印亟须建立创新链

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-11-19  来源:新华网   浏览次数:399
  替代传统制造有待时日
 
  3D打印已开始应用于小批量的直接制造,但短期内,难以替代传统制造业,两者会在较长时间内并行融合
 
  3D打印的关注度如此之高,目前,在我国制造业的转型升级中,3D打印应用情况如何?
 
  传统的减材制造是在大尺寸的原材料上进行冲压、切削、钻孔等多个环节后,得到符合要求的零件或产品。比如制作一个涡轮,可能需要用300公斤的原材料,最后制成产品,只有50公斤重。与之相比,增材制造是加法制造,从无到有逐层堆积原材料,直到得到成品。在这个过程中,没有制造工业垃圾,非常环保。据测算,3D打印节约材料大约70%至80%。此外,3D打印在制造模式上也有明显优势。传统制造都是在一个成熟的流水线上进行大批量的生产和加工,而3D打印可以实现个性化定制以及一体化打印,省略了组装环节。
 
  目前,我国3D打印技术主要在“一高一低”两个领域应用比较普遍:“一高”是火电、核电、航空航天、军工等高科技领域。这些行业使用的高端机械,用传统制造模式主要依靠焊接实现零件的结合,但是焊接技术往往引起性能衰退。而3D打印可以实现一体化打印,实现了零件之间的无缝对接,具有很好的强度和精度。因此,3D打印在这些领域得到快速发展。“一低”是指制造成本低、制造周期短,有利于个性化小批量制造的产品。因为3D打印技术可以让数字文件精确复制成实物原型,所以还可以用来制作“独一无二”的创意产品,比如人偶、礼品等。在北京3D打印研究院,记者看到琳琅满目的各种3D打印产品,有动漫公司定制的卡通人物形象,有各种奇思妙想的礼品摆设等。这些都是目前市场上3D打印普及型应用。
 
  此外,在制造业的链条中,快速模型制造也普遍使用3D打印。传统制造做模具,成本高、开发周期长,而3D打印可以快速做出原型,符合要求后,再开模具制造。因此,在汽车业、制鞋业和一些行业的新产品开发中,经常会用3D打印进行原型制造。
 
  赵新表示,目前,3D打印虽然已开始应用于小批量的直接制造,但是受3D打印的时间、精度和材料等限制,3D打印还不可能替代传统制造业,只是利用研发、设计开发优势,为大批量制造业做辅助。“希望媒体的宣传实事求是,有些人对3D打印认识过度,过于理想,到研究院一了解,就会很失望。”赵新说。
 
  北京大学光华管理学院博士后刘江涛认为,3D打印技术在强调个性化、复杂化的小批量生产和模具生产上可以大显身手,同时也将充分发挥3D打印技术兼具智能制造的特点,扩大其在军工、医疗、创意等行业的应用。短期内,3D打印技术难以替代传统制造业,两者会在较长时间内并行融合。但是3D打印技术会提升传统制造业的制造形态,改进流程,提高效率,提升行业水平,实现产业升级。
 
  技术提升需协同创新
 
  3D打印正处于技术的井喷期、产业发展的起步期,需要尽快提升技术水平,建立创新链
 
  3D打印技术是一个支撑,一个工具,它与各个行业相结合,将促进中国制造升级,实现从“中国制造”向“中国智造”的转变。卢秉恒院士表示,增材制造的远景是“创材”,即按照材料基因组,研制出超高强度、超高耐温、超高韧性、超高抗蚀的新材料。目前3D打印已制造出了耐温3315摄氏度的合金,用于“龙飞船2号”,大幅增强了飞船推力。3D打印还从“创材”到“创生”,即打印细胞制造器官,甚至把基因打印在细胞里实现基因变异。
 
  近两年,3D打印出现了一些颠覆性技术,这一领域现在正处于技术的井喷期、产业发展的起步期和企业的跑马圈地期。
 
  从3D打印产业链的构成来看,产业链上游包括创新设计、精密机械、数控技术、材料科学和激光技术,产业链中游主要包括3D打印设备的生产,产业链的下游主要是三维模型设计服务和打印产品应用。
 
  目前,我国3D打印总体技术水平处于模型制作向零部件直接制造的过渡阶段,在直接制造高性能塑料和金属零件方面发展迅速,局部甚至超过国外水平,但总体上还有非常大的提升空间。
 
  产业链上游的创新设计、精密机械、数控技术、材料科学和激光技术的核心技术大多掌握在外国大公司手中。国产的打印材料性能相对差些,可打印材料较少;工业版3D打印机的激光器存在稳定性问题,整个产业还处于起步发展阶段。国内3D打印领域走在前列的公司有陕西恒通、西安铂力特、北航公司、武汉滨湖、无锡易维等,但是总体来说,企业规模、产值、利润都还比较小。由于3D打印技术融合了光机电技术、控制技术、材料技术和软件技术等,目前我国高端装备制造的核心技术尚待加强、机器人和数控机床等底层装备的自动化信息化不够,这些也制约了3D打印技术的提升。
 
  因此,我国3D打印技术的发展,亟须协同创新,学科交叉发展原创,尽快建立创新链。《三生万物—3D打印:第三次工业革命的引擎》的主笔、财政部税政司调研员李旭鸿建议:加快3D打印技术的发展,要实施3D打印“重大技术突破、重要行业应用、重点企业支撑”的“三重战略”。大力加快3D打印专用材料的研发和生产,鼓励发展数字模型、专用工艺软件及控制软件,加速发展3D打印装备及核心器件;大力支持3D打印技术在重点行业应用和推广;大力发展航天、航空、电子、网络平台等领域的3D打印龙头企业。
 

 
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