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3D打印技术的终极目的是直接打印出产品,无需机械加工或任何模具。图为3D打印出来的公仔。
■行业聚焦
在中科院云计算中心东莞研究院有这样一款3D打印机,固体的线状塑料慢慢溶解成粉末进入打印喷头,打印喷头在编程的指导下,按照每层0.1毫米的厚度,一层一层地将事先扫描好的人像模型完整打印出来,待产品冷却,即大功告成。
这是目前3D打印技术中一种最广泛的应用,这种技术,有的企业打印模型为观赏用,有的企业利用它制作模具手板。利用3D打印做成真正的一体模具,是人们对3D打印想象的完美蓝图,但是当下的技术还远远达不到这种境界。
在东莞,一些企业已经开始试水3D打印技术,在一定程度上节省了人力。上个月中旬,东莞市3D打印技术产业联盟在横沥模具产业协同创新中心正式成立。联盟设立之初的设想是,集合东莞已知的十多家3D打印技术企业协同发展。没想到的是,却发掘出30多家涉及3D打印产业的单位,且涵盖了研发、设计、制造、材料、扫描和应用等各个环节,产业链的完整度已具备。
2013年,3D打印产业在全国的产值已达10亿元,而根据经信部门的估算,东莞3D打印在2013年的产值仅2000万元左右。这一产值在东莞5000多亿元的GDP面前显得微不足道。但是,无论是东莞企业界,还是政界人士都看好3D打印的未来。尽早介入,东莞的3D打印产业才能像物联网、云计算一样,从无到有,从小到大,用“小力量”实现“大爆发”。
成本高,应用问题难破解
在电影《十二生肖》中,国际大盗用高科技扫描手套获取了实验室内摆放1∶1兽首模型的三维数据,远程传输到另一端同伙的电脑上,几秒钟就从电脑连接的打印机上复制出与实验室完全一致的立体铜兽首。
“这种打印的效率和效果在30年后才能实现。”中科院云计算中心自动化所东莞研究院项目经理陈阳说。在陈阳的3D打印实验室,一个巴掌大的人体半身模型的打印就需要花费二三个小时的时间,这个小模型的价格也不菲,在1万元左右,且打印机寿命也是有限的。
横沥镇和长安镇是模具企业聚集的镇街,被认为是东莞发展3D打印技术的最佳市场。当下东莞的模具企业运用3D打印技术,主要集中在样品的生产上,3D打印更多是辅助生产的工具,主要应用于研发阶段。
陈阳在项目推广和寻求科研合作的过程中接触了很多模具企业。但是动辄几十万元、上百万元的3D打印的设备、昂贵的材料、不尽如人意的精度,3D打印技术在模具行业的市场接受度并不高。
陈阳说,传统的手工开模或半自动开模成本比较昂贵,设计出一款模具后,可能存在很多缺陷,需要多次反复设计,反复修改。复杂的模具制造暂且不谈,以最简单的汽车玩具模型为例,用3D打印制作一个汽车模型,成本可能需要几百元或几千元,甚至更多,但如果传统工厂的大批量生产,成本只需要几十元,而且在时间上,3D打印由于是逐层制造,所耗时间少则几个小时,多则几天,而传统的流水线作业,几分钟甚至可以做出很多件产品来。陈阳又说,虽然目前3D打印的速度和打印机还跟不上,3D打印大规模在工厂应用还不太现实,但是3D打印可以事先通过三维建模,规避很多设计弊端,数量少,速度更快,未来成本会更低,在工业设计领域还是很有优势的。
例如人工成本的减少,一台3D打印机最少可以抵得上六七台数控机器,而且3D打印设计好了之后全部自动生产,生产过程基本无需人看守,节省的人工费用每年可以达到三四十万元。此外就是对材料的节省。以前是拿整块材料切割成产品,而3D打印在制造过程中,只有激光扫描到的地方才会用掉材料,没扫描到的地方仍然是粉末材料,可以循环利用。陈阳说,理论上3D打印对原材料的应用率可达到100%。
是东莞制造业的机遇,也是挑战
3D打印被认为是制造业智能化革命的一项重大突破,企业界在摸索,东莞的政界和学界也频繁聚焦3D打印。在今年的东莞政府工作报告中,东莞首次提出要扶持3D打印技术。在东莞3D打印技术产业联盟成立的第二天,东莞市委书记徐建华就到横沥镇调研3D打印产业,强调横沥镇要跳出横沥谋划3D打印产业,推动3D打印产业发展壮大。
东莞市经信局副局长刘炯贤说,目前,东莞3D打印的工业化生产占比还很小,但是东莞要看到3D打印产业作为战略新兴产业的发展趋势和前景。“最不容小觑的是3D打印对东莞其他产业的带动作用,这将是支持3D打印企业发展,为资源整合提供平台的首要目标。”他说。
随着东莞3D打印技术产业联盟的成立,东莞3D打印产业真正进入抱团发展时期。通过内部资源的整合,实现资源共享,加强产业链上下游合作,共同推动3D打印的技术进步和产业发展,并进一步推动3D打印产业园的成型,为产业发展寻找更大的市场空间。
“3D打印产业是东莞制造业转型升级的一次机遇,但也是挑战。”中科院云计算产业技术创新与育成中心主任季统凯说,3D打印的要求跟原来制造业规模化生产不一样,而是通过互联网和知识积累进行融合的先进制造。3D打印产业在东莞的兴起,必将淘汰一批原有制造产业,产生一些新的制造模式和产业。
东莞战略性新兴产业研究中心通过调研认为,3D打印将对东莞传统制造业带来巨大冲击,随着3D打印市场化步伐加快,到2020年,东莞八大支柱产业中的大部分都会受到冲击。模具行业被认为是目前东莞运用3D打印最多的行业,也将是可能受到最大冲击的行业。调研估计,未来5到10年内,模具行业将有30%的市场会被3D打印取代。
季统凯同时认为,目前还存在很多不确定性,因为3D打印在全世界也没有形成大规模的产业化。对于东莞,其中的机会就是,很多企业已经感受到3D打印可能带来的冲击,就会主动寻求机会,利用3D打印技术研发新产品,提供更高价值的服务。同时3D打印技术也将衍生出一些新的产业,像3D打印产品设计,3D打印材料供应,以及3D打印云服务等企业。
扶持3D打印要遵循产业规律
3D打印技术的终极目的是直接打印出产品,无需机械加工或任何模具。中科院云计算中心博士熊刚在描述3D打印前景时,提及这样一个场景:以后每个家庭有一台3D打印机,就如电脑一样普及,家里需要杯子、孩子需要玩具、想做一双新鞋,直接用3D打印机就都可以打印出来,甚至根据自己的爱好,亲身参与杯子、玩具、鞋的设计。或者,你也可以凭空建模,通过电脑或手机APP传送到互联网,在互联网终端的设备上打印出来,对方采用快递配送到你家里。目前,中科院云计算中心旗下的国云科技已经开发了这样一个汇集全世界已公开的3D建模数据的云平台。
熊刚说,这样一个云服务平台在未来显然更有用,虽然目前的商业运营模式还不太懂,目标客户群还不知道是谁。但是先将平台开发出来,未来随着3D打印产业的发展,商业模式的成熟,或许就是一门全球性的生意。
通过以上产业发展方向可以看出,东莞3D打印产业的发展,具备得天独厚的三大要素:一是雄厚的制造业基础,二是3D打印完整的产业链优势,三是云计算技术平台的数据支撑服务。三者缺一不可,让东莞在3D打印产业的未来发展中有实力冲击领先地位。
3D打印技术正快速成长,东莞如何后来居上?
市经信局电子信息产业科科长梁东明说,全国各大城市在高精3D打印技术方面,还是一片空白状态,这对所有城市而言,几乎都在同一起跑线。因此,东莞提出,先成立联盟,通过联盟和政府的力量,先在模具产学研基地引进上游核心技术企业和科研机构,逐步建成3D打印产业园区,加快3D打印产业和社会制造产业集聚。最重要的是加大招商引资力度,引进并培育3D打印的龙头企业,促进本土3D打印企业服务和技术进步,发挥龙头企业对3D打印产业的带动效应。
“经信部门也在加紧调研,产业规划和扶持政策也将出台。但是,政府也不会投入太多。”梁东明说,3D打印产业的发展和成熟最终还要借助市场。他说,通过一段时间的宣传,3D打印产业在东莞已经成为一个热门产业,但不要看他表面那么热,就以为它的产业化会很容易。
“对3D打印产业的扶持要一步步按产业规律来。”梁东明说,目前的3D打印难以实现产业化,主要是因为成本高,难以形成良性的市场和相匹配的产业容量,但是3D打印产业是高增长产业,至少还需要5年以上培育期,政府先做好预判和规划,对应用市场的逐渐打开形成引导作用。而随着应用增多,产量也会增多,进而成本下降,促进产业发展。
梁东明说,在对3D打印产业的扶持上,宣传要热,头脑不能热,要审慎乐观。“政府主要发挥营造环境的作用,战术上要热,战略上要冷静。
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