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中國3d打印如何創(chuàng)業(yè)
3D system 公司是全球最大的3D打印公司，地處美國波士頓市郊，外觀雖不起眼，但給參觀者以實實在在的巨大心理沖擊。財政部稅政司調(diào)研員李旭鴻博士就是其中一位。2013年8月，赴美參加共青團中央、中國國際青年交流中心等組織的“青年領(lǐng)導(dǎo)人公共管理創(chuàng)新建設(shè)培訓(xùn)項目”的李旭鴻，在此看到了被稱為“萬能制造機”的家用和工業(yè)用3D打印機的工作過程，觸摸了3D打印的漢堡包、巧克力、吉他、甚至中國的青花瓷瓶，還觀察到全球的消費者通過互聯(lián)網(wǎng)可以上傳照片到公司，然后收到3D打印的人像玩偶……這家納斯達克上市公司，從2013年到2014年，市值增長900%。
3D打印正在重塑全球制造業(yè)競爭格局，將會對“世界工廠”中國的制造業(yè)以及外貿(mào)出口等產(chǎn)生怎樣的沖擊?中國應(yīng)該制定什么樣的發(fā)展3D技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略和政策?一種責任和使命讓他心潮澎湃�；貒螅钚聒櫫⒓粗纸M建了跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的研究團隊，歷時一年，出版《3生萬物—3D打印：第三次工業(yè)革命的引擎》一書，得到了有關(guān)方面高度肯定。全國政協(xié)副主席厲無畏教授、中國工程院盧秉恒院士、薛群基院士、中國科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院常務(wù)副院長王元作序，北京大學(xué)、財政部科研所、中央電視臺、微軟公司、北大縱橫專家等稱贊是綜合3D打印技術(shù)、生活、產(chǎn)業(yè)、戰(zhàn)略、政策和法律研究的開創(chuàng)性著作。1月18日，在北京字里行間書店舉辦的《新常態(tài)、新技術(shù)、新變革3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展高端沙龍》上，李旭鴻作為3D打印研究專家，被“萬眾創(chuàng)業(yè)”點燃投資激情的人們圍住，咨詢各類3D打印話題。他不禁感嘆：國人對3D打印技術(shù)和產(chǎn)業(yè)如饑似渴的求知，以及追求共享3D打印財富的熱度超出了想象!
3D打印產(chǎn)業(yè) 一塊待挖掘的寶藏
李旭鴻的故事是中國3D產(chǎn)業(yè)熱中的一朵浪花。中國3D打印業(yè)界正在進入高度活躍期。與3D打印相關(guān)的新聞和概念頻頻出現(xiàn)在公眾視野中，越來越多的民眾開始了解3D打印，越來越多的企業(yè)家和創(chuàng)業(yè)者也聚焦此領(lǐng)域。股市也刮3D打印板塊風(fēng)潮。大恒科技、鳳凰光學(xué)、中航重機、金運激光、利達光電、中海達等帶有3D打印概念的個股都表現(xiàn)不俗。
3D打印技術(shù)學(xué)名為“增材制造”(Additive Manufacturing)，是在現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計算機數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)以及新材料等技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來的一項數(shù)字化制造技術(shù)，采用“分層制造，逐層疊加”的原理由傳統(tǒng)制造的“去除法”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;增長法”，能將設(shè)計模型轉(zhuǎn)化為三維實體，具有廣泛應(yīng)用市場。
3D打印技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計、航空航天、地理信息、軍工、醫(yī)療和消費電子產(chǎn)品等多個領(lǐng)域都大有用武之地。有關(guān)資料表明，增材制造技術(shù)主要應(yīng)用功能是功能模型、快速制造、裝配模型、快速模型原型、直接教具、金屬鑄造模型、展示模型、科研教育和工具模具模型，分別占19%、15%、13%、12%、9%、8%、6%和3%。
權(quán)威報告《2014沃勒斯報告》數(shù)據(jù)顯示：2013年全球3D打印產(chǎn)品和服務(wù)市場增長34.9%，達到30.7億美元，這是3D打印行業(yè)最近17年來增長速度最高的一年。而過去26年的平均年增長率為27%，最近三年的年復(fù)合增長率為32.3%，顯示出爆發(fā)式增長態(tài)勢。
北京大學(xué)光華管理學(xué)院博士后劉江濤介紹，近年來，歐美發(fā)達國家紛紛加大支持力度，推出發(fā)展增材制造技術(shù)的國家戰(zhàn)略和規(guī)劃。2012年，美國宣布振興美國制造業(yè)的新舉措，投資10億美金幫助美國制造體系的改革，鼓勵優(yōu)先發(fā)展增材制造為代表的數(shù)字化制造技術(shù);英國政府自2011年開始持續(xù)增大對增材制造技術(shù)的研發(fā)經(jīng)費投入，目前已在多個大學(xué)建立了增材制造研究中心。德國建立了增材制造研究中心，主要研究和推動增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域中結(jié)構(gòu)輕量化方面的應(yīng)用。日本一直重視增材制造技術(shù)，研制和應(yīng)用水平走在了亞洲前列。韓國已經(jīng)發(fā)展增材制造作為國家戰(zhàn)略，成立了部際工作機制，并計劃培訓(xùn)1000萬3D打印技術(shù)和應(yīng)用人才。
目前，在3D打印應(yīng)用方面，消費商品和電子領(lǐng)域仍占主導(dǎo)地位，航空器制造和醫(yī)學(xué)應(yīng)用是過去幾年增長最快的應(yīng)用領(lǐng)域。
中國航空工業(yè)特種加工技術(shù)首席技術(shù)專家、北京航空制造工程研究所副總工程師鞏水利接受《經(jīng)濟日報》記者采訪時介紹，目前3D打印技術(shù)開始用于航天航空等方面高性能零部件的直接制造。如英國制造了世界上第一架“3D打印”無人駕駛飛機。還用于高性能零件修復(fù)和再制造，如應(yīng)用于戰(zhàn)斗機機翼梁修復(fù)，航空發(fā)動機葉片修復(fù)等。也廣泛用于生物醫(yī)療中個性化結(jié)構(gòu)的快速定制。比如，與生物醫(yī)療技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于牙齒、骨骼等“人體零部件”修復(fù)或植入手術(shù)中。在過去的10余年，增材制造在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用比重約為占全部應(yīng)用的15%。此外，與電子制造技術(shù)相融合，應(yīng)用于有機發(fā)光二極管、薄膜太陽能電池、無芯片RFID標簽、柔性顯示器等微納尺度功能性器件的“三維打印”也方興未艾。
北京大學(xué)光華管理學(xué)院博士后張永升介紹，目前國際上3D打印行業(yè)出現(xiàn)三大趨勢：一是裝備向?qū)I(yè)化發(fā)展。二是裝備從科研和工業(yè)高端型向大眾消費型拓展，促使增材制造技術(shù)從實驗室和工廠走向辦公室甚至是家庭。三是形成了相對完整的包含裝備制造、材料制備、軟件開發(fā)及應(yīng)用服務(wù)等環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。
我國3D打印起步不晚，興起于上個世紀八九十年代。清華大學(xué)顏永年教授和西安交通大學(xué)、中國工程院院士盧秉恒教授是業(yè)內(nèi)先驅(qū)。中國在3D打印產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域大踏步前進，速度驚人。目前依托于若干高校和研究單位，在國家項目資助下研制成功了一批各具特色的系列增材制造裝備。代表性單位有：西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中航工業(yè)北京航空制造工程研究所、西北工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、華南理工大學(xué)、西北有色金屬研究院等。
目前，我國總體技術(shù)水平處于模型制作向零部件直接制造過渡，在直接制造高性能塑料和金屬零件方面發(fā)展非�？�，局部甚至超過國外水平，但總體上還有非常大的提升空間。國內(nèi)企業(yè)也日益重視3D打印技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用。比如應(yīng)用制作飛機風(fēng)洞模型，輔助新型飛機結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計與快速開發(fā);用于汽車、家電和數(shù)碼等快速更新?lián)Q代行業(yè)中新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的快速驗證，如海爾等重要企業(yè)均建立了增材制造技術(shù)中心;為發(fā)展輔助汽車發(fā)動機缸體缸蓋等復(fù)雜鑄件蠟型和砂型的快速制造，二汽、玉柴等相關(guān)企業(yè)均設(shè)立了專門的增材制造部門。北京大學(xué)光華管理學(xué)院博士后田惠敏介紹,在應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)方面，我國還沒有形成較完整的產(chǎn)業(yè)鏈;缺乏類似于國外的增材制造用材料、軟件及服務(wù)的產(chǎn)業(yè)鏈。
3D打印產(chǎn)業(yè)，風(fēng)口在哪里
一個業(yè)內(nèi)專家形容3D產(chǎn)業(yè)：“這就像是在做一個拼圖，你看得到每一塊碎片，但要看到整個圖景尚須時間。”作為一個帶有未來色彩的新技術(shù)，你能感受到3D打印產(chǎn)業(yè)的風(fēng)來了，但是風(fēng)口具體在哪里，似乎不是那么清晰。3D打印汽車、3D打印皮膚、心臟……這些神奇的應(yīng)用在大眾媒體報道里層出不窮。但是我們身邊和3D打印相關(guān)的應(yīng)用和商機都有哪些?李旭鴻認為，風(fēng)口就是“附加值”最大的地方，一個能讓“豬”飛起來的地方。風(fēng)口在哪里，尚需要摸索。
從3D打印產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成來看，產(chǎn)業(yè)鏈的上游包括精密機械、數(shù)控技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)和激光技術(shù)，產(chǎn)業(yè)鏈中游包括3D打印設(shè)備、打印材料的生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)鏈的下游主要有三維模型設(shè)計服務(wù)、打印服務(wù)和打印產(chǎn)品應(yīng)用等。目前產(chǎn)業(yè)鏈上游的精密機械、信息技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)和激光技術(shù)的核心技術(shù)大多掌握在外國大公司手中。我國業(yè)內(nèi)企業(yè)規(guī)模普遍較小，具有高校背景的3D打印企業(yè)大都專注于產(chǎn)業(yè)鏈的中游，從行業(yè)容量來看，未來3D打印行業(yè)上游材料和下游服務(wù)的空間較大，而中游3D打印機的空間相對較小。
北京大學(xué)光華管理學(xué)院博士后、工信部賽迪研究院張建倫認為，從全景看，風(fēng)口首先是3D打印機制造。在全球3D打印機市場中，美國3D Systems 和Stratasys公司兩家巨頭的工業(yè)級打印機出貨量，占到全球市場份額的75%。截止2011年底，我國增材制造裝備使用量占全球份額的9%，裝備產(chǎn)量僅占世界總量的4%。說明有超過一半依賴于進口。
做為“世界工廠”的中國，3D打印技術(shù)正在努力趕超。比如2015年1月分布式3D打印平臺3D Hubs公司發(fā)布的趨勢報告顯示：中國廠商太爾時代的一款3D打印機名列全球第10位，而在評分最高的3D打印機評比中，中國珠海西通電子的一款產(chǎn)品獲得第二名。李旭鴻認為，依托中國現(xiàn)有的強大制造能力和綜合成本優(yōu)勢，以及逐漸增強的創(chuàng)新能力以及廣闊市場，相信在不久的將來，中國本土的制造商們將會在這一領(lǐng)域具備非常強大的實力。
10年前，一臺3D打印機賣到十幾萬美元。如今一臺家用3D打印機價格國際市場上大約2000美元。未來五年，3D打印機價格將降低到400美元左右，從而可以真正實現(xiàn)3D打印的大眾化和產(chǎn)業(yè)化，我們每個人都可以共享3D打印技術(shù)的神奇。
北京原點智匯科技有限公司方案總監(jiān)趙雪雁認可這個預(yù)測。她介紹其公司制造的“奧德萊”牌3D打印機，已經(jīng)批量生產(chǎn)，年銷售額1000多萬。一臺長寬高分別為24厘米、24厘米、26厘米的家用3D打印機，帶SD儲存卡，傻瓜式操作，售價11800元，目前公司客戶主要分布在工業(yè)和藝術(shù)設(shè)計師群體、教育、醫(yī)療、珠寶等領(lǐng)域。他們還和清華大學(xué)附屬中學(xué)合作，在學(xué)校建立“3D打印教育中心”。
此外，3D打印的產(chǎn)業(yè)瓶頸之一是耗材受限。雖然3D打印材料已經(jīng)擴充到金屬、陶瓷、混凝土、玻璃、細胞、食品等，但仍然難以滿足市場對多種功能材料的需求。因此，3D打印耗材研發(fā)是一片藍海。3D打印不僅是一場制造革命，也是一場原材料革命。石油化工行業(yè)既能生產(chǎn)合成樹脂、塑料等3D打印所需要的原材料，同時石油機械、化工裝備的制造與修復(fù)也是3D打印的應(yīng)用行業(yè)之一。因此，國際石化公司看到了3D打印材料市場帶來的巨大商機，紛紛介入3D打印行業(yè)：杜邦公司推出商業(yè)化樹脂用于3D打印;巴斯夫成立了全球3D打印研發(fā)部門;韓國LG公司與世界第二大3D打印公司Stratasys協(xié)商供應(yīng)高附加合成樹脂ABS等。近日，中石化也宣布進軍3D打印，加入逐鹿戰(zhàn)團。
除了打印技術(shù)和耗材研究，3D打印應(yīng)用也是各路資本進軍的焦點。目前，我國增材制造應(yīng)用涉及航空航天、汽車、模具、生物醫(yī)療、電子、建筑等制造領(lǐng)域，也開始滲透到消費品、辦公、教育等大眾化領(lǐng)域。在高端民用方面，3D打印假牙在國內(nèi)已成現(xiàn)實，不過目前價格尚貴，據(jù)了解，一顆鈦合金牙齒1萬多元。3D打印顱骨修復(fù)體，人體關(guān)節(jié)金屬修復(fù)體，也已獲臨床應(yīng)用。
而最為大眾所熟悉的當屬“3D打印照相館”。不過，一位業(yè)內(nèi)人士向記者講述他的迷惑：全球領(lǐng)先的3D打印公司紛紛將目光瞄準“打印出可以直接使用的工業(yè)零部件”，但中國3D打印設(shè)備公司則更愿意把精力投入到“3D照相館”、售價幾千元的家庭玩具等業(yè)務(wù)拓展中。“這是因為社會缺乏創(chuàng)新意識嗎?”在北京朝陽公園附近的藍色港灣，有一家3D照相館。記者進去看到店里生意不是太火。店家用三維掃描儀對客戶進行全身掃描后，得到三維數(shù)據(jù)后進行建模，然后打印一個按比例縮小的15厘米高小人，價格為2000元。價格貴是一方面，另一方面也不夠逼真，頭發(fā)不是成絲狀而是成片狀。營業(yè)員表示，打印原材料貴，導(dǎo)致成本高，消費者需求量的確不大。北京創(chuàng)新紀元影像技術(shù)有限公司市場經(jīng)理李婧敏表示，做3D影像，用三維掃描儀的技術(shù)路徑，成本高，運營效果普遍不理想。更有市場前景的是高級制衣應(yīng)用等工業(yè)應(yīng)用，3D打印的下游服務(wù)值得創(chuàng)造性挖掘。目前她們公司和中央美院合作探索藝術(shù)設(shè)計服務(wù)，已獲得創(chuàng)投公司的投資。
北京3D打印研究院副院長趙新接受記者采訪表示：基本上國內(nèi)90%的3D打印機在打印模型。至于為什么要這么打?打出來干什么?少有人關(guān)心。3D打印產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人物盧秉恒院士認為不能只做設(shè)備，而要把設(shè)備變成一種文化，為文化服務(wù)。趙新深以為是。他認為在個性定制化時代，一定要加上文化創(chuàng)意，要通過3D打印來實現(xiàn)創(chuàng)造。目前，北京3D打印研究院正和國際工業(yè)設(shè)計協(xié)會現(xiàn)任主席、韓國設(shè)計大師李淳寅合作，建立“東方文化與3D打印國際研究中心”，以期聚焦3D打印技術(shù)在文化創(chuàng)意領(lǐng)域的應(yīng)用研發(fā)及推廣。
可以說，中國3D打印技術(shù)目前正在從概念炒作的高峰階段轉(zhuǎn)向內(nèi)在價值發(fā)掘階段，其技術(shù)還有待充分成熟，主流應(yīng)用市場也有待進一步發(fā)掘和培育。
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