近兩年3D打印很熱，一方面研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，3D打印呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢；另一方面已經(jīng)開始呈現(xiàn)出泡沫。中國企業(yè)如何避免同質(zhì)化，布局高端搶占技術(shù)制高點(diǎn)，推動關(guān)鍵零部件核心技術(shù)的突破，推動新應(yīng)用模式，成為焦點(diǎn)。
與國外存在多方面差距
中科院寧波先進(jìn)制造技術(shù)研究所副所長張文武認(rèn)為，我國3D打印與國際先進(jìn)水平存在多方面的差距。首先是原材料受限嚴(yán)重，眾多重要金屬粉體依賴進(jìn)口，國產(chǎn)粉體質(zhì)量有待提高。由于受到廣泛重視，國內(nèi)眾多研究機(jī)構(gòu)大力參與，目前粉體制造的水平在快速提高。其次是國產(chǎn)的激光及激光掃描振鏡等運(yùn)動系統(tǒng)核心元器件質(zhì)量偏低，高端市場基本被國外壟斷。隨著大量海外人才的回歸，這方面有所改觀，但近期內(nèi)仍然是國外占主導(dǎo)。再次，國內(nèi)開發(fā)出了一系列3D打印軟件系統(tǒng)，但與國際知名公司相比，軟件的完整性和實(shí)用性存在差距。最后，雖然國內(nèi)3D打印與國外起步時間相當(dāng)，但原創(chuàng)性工藝幾乎被國外壟斷，中國技術(shù)出口面臨知識產(chǎn)權(quán)危機(jī)。
談及目前中國3D及全球打印產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，賽迪智庫裝備工業(yè)研究所所長左世全坦言，一方面，中國各地積極布局3D產(chǎn)業(yè)，越來越多的企業(yè)進(jìn)入3D打印領(lǐng)域，已經(jīng)開始呈現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)過剩、同質(zhì)化的趨勢。而且各地的3D打印產(chǎn)業(yè)園、3D打印企業(yè)主要集中在低端市場，做組裝工作，核心關(guān)鍵零部件主要依靠進(jìn)口，缺乏對基礎(chǔ)材料的研究。另一方面，全球的3D打印巨頭都在不斷尋求新升級方向，希望進(jìn)一步搶占高端話語權(quán)。
向多維仿生制造演進(jìn)
目前，中國3D打印產(chǎn)業(yè)與國外尚存在差距，而國外產(chǎn)業(yè)巨頭和研究機(jī)構(gòu)又在各個技術(shù)制高點(diǎn)上進(jìn)行新的探索，不斷升級。在這樣的背景下，國內(nèi)企業(yè)如果不加緊在關(guān)鍵點(diǎn)上進(jìn)行布局，未來的差距有可能被進(jìn)一步拉大。
從全球?qū)Ω叨艘约岸嘣?D打印技術(shù)的升級與探索方向來看，出現(xiàn)了以下的趨勢，值得關(guān)注。
一是生物3D打印加速產(chǎn)業(yè)化。清華大學(xué)生物制造中心教授徐弢坦言，生物3D打印技術(shù)以其特有的高精度、對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大成型能力、快速節(jié)能等優(yōu)勢，成為解決組織及器官移植短缺的最有效的方式。從技術(shù)上看，生物3D打印以細(xì)胞、生長因子等組成人體組織和器官基本要素為加工對象，天然地與幾乎所有醫(yī)療產(chǎn)業(yè)高度關(guān)聯(lián)，其在醫(yī)療領(lǐng)域的衍生及滲透性可比擬信息技術(shù)在各個行業(yè)的重要作用，有廣闊的產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景。
二是從3D向4D打印方向推進(jìn)。張文武坦言，目前的3D打印技術(shù)一般只打印三維幾何形體，很少涉及自感知、自報警、自修復(fù)、自愈合等超越三維的智能嵌入。國際上新出現(xiàn)的“4D打印”是超越三維打印技術(shù)的一個前奏。
張文武認(rèn)為，人類的制造技術(shù)一直在向大自然學(xué)習(xí)，3D打印是多維仿生制造的初級階段。4D打印引入時間域的形體和功能變化。相對生物體，人類的制作技術(shù)還只是孩童階段。生命可以自然生滅發(fā)展演化，人類的制造品未來將進(jìn)一步與高級仿生看齊。高端機(jī)器人、智能技術(shù)、智能制造技術(shù)將融合。因此，3D形狀只是制造技術(shù)的當(dāng)前發(fā)展熱點(diǎn)，長遠(yuǎn)的趨勢必定是“多維仿生制造”，仿生則不僅僅是生物打印、活體打印，而是智能的嵌入和演化。
加速布局推動產(chǎn)業(yè)突破
徐弢認(rèn)為，應(yīng)該在以下幾個維度進(jìn)行布局，以推動中國3D打印的產(chǎn)業(yè)突破。在學(xué)術(shù)思想上，從三維到“多維仿生”，3D幾何加智能感知、修復(fù)、執(zhí)行等；從增材到“增益”，以提升功能及功能密度為優(yōu)化目標(biāo)。
在技術(shù)創(chuàng)新上，大力扶持高端原創(chuàng)性技術(shù)、國產(chǎn)化關(guān)鍵核心元器件、高端材料研究；追求理想工程解，全局優(yōu)化工藝、設(shè)計、生產(chǎn)形式。在架構(gòu)與體制設(shè)計上，充分結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、制造網(wǎng)、服務(wù)網(wǎng)，政、產(chǎn)、學(xué)、研、媒、用、金、法八方聯(lián)合，建立國家級創(chuàng)新聯(lián)盟、創(chuàng)新設(shè)計智庫。
中國航空工業(yè)信息中心首席專家寧振波表示，一是要以應(yīng)用為導(dǎo)向來驅(qū)動3D打印技術(shù)的發(fā)展，二是要注重材料等3D打印的基礎(chǔ)。要從軟件、服務(wù)模式、應(yīng)用與生態(tài)鏈等多維度來推動中國3D打印的發(fā)展。
專家觀點(diǎn)
中科院寧波先進(jìn)制造技術(shù)研究所副所長張文武：推動3D打印要關(guān)注可靠性和成本
目前，已經(jīng)有較為成熟的3D打印設(shè)備在市場上批量銷售，但3D打印技術(shù)本身還面臨著一系列的問題，如打印速度偏慢、打印材料性能差、成型裝備和材料成本高、可操作性差、成型精度及質(zhì)量不高等問題。特別是適用于當(dāng)前許多3D打印設(shè)備的打印材料非常有限，打印尺度偏小，很難實(shí)現(xiàn)多維和多尺度的打印。都有待突破。
對增材制造、減材制造、等材制造進(jìn)行融合創(chuàng)新，關(guān)注可靠性與成本，徹底攻破各行業(yè)的準(zhǔn)入門檻，取得核心器件上的突破，是推進(jìn)3D打印不斷前進(jìn)的關(guān)鍵。
清華大學(xué)生物制造中心教授徐弢：各國加速發(fā)展生物3D打印技術(shù)
世界各國正大力發(fā)展生物3D打印技術(shù)，搶占這輪新技術(shù)浪潮制高點(diǎn)。奧巴馬政府將3D打印列為重振美國制造業(yè)的重要技術(shù)，特別是針對生物3D打印技術(shù)，已先后出臺包括《2020年制造技術(shù)的挑戰(zhàn)》、《美國多部門戰(zhàn)略計劃——組織科學(xué)與工程的戰(zhàn)略發(fā)展》、《NSF研究和創(chuàng)新前沿生命與工程系統(tǒng)界面計劃》等多個政策和指南；歐盟委員會也出臺了《制造業(yè)的未來：2015-2020》等以發(fā)展生物3D打印技術(shù)為重要內(nèi)容的戰(zhàn)略報告。
更為緊迫的是，歐美發(fā)達(dá)國家對生物3D打印產(chǎn)業(yè)布局已緊鑼密鼓地展開，借助國家和金融資本對生物3D打印產(chǎn)業(yè)進(jìn)行重點(diǎn)扶持，以美國納斯達(dá)克上市公司Organovo等為代表的一大批生物3D技術(shù)企業(yè)迅速發(fā)展，積極推行專利保護(hù)，加快行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，逐步提高生物3D打印技術(shù)及產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入門檻。
中國科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授史玉升：增材制造有4個發(fā)展方向
增材制造技術(shù)向著如下幾個方向發(fā)展：向日常消費(fèi)品制造方向發(fā)展，向功能零件制造發(fā)展，向智能化裝備發(fā)展，向組織與結(jié)構(gòu)一體化制造發(fā)展。
增材制造技術(shù)的應(yīng)用，為許多新產(chǎn)業(yè)和新技術(shù)的發(fā)展提供了快速響應(yīng)制造技術(shù)。例如，在生物假體與組織工程上的應(yīng)用，為人工定制化假體制造、三維組織支架制造提供了有效的技術(shù)手段。在汽車車型快速開發(fā)和飛機(jī)外形設(shè)計上應(yīng)用增材制造技術(shù)，加快了產(chǎn)品設(shè)計速度。國外增材制造技術(shù)在航空領(lǐng)域應(yīng)用量超過12%，而我國的應(yīng)用量則非常低。增材制造技術(shù)尤其適合于航空航天產(chǎn)品中的零部件單件小批量的制造，具有成本低和效率高的優(yōu)點(diǎn)，在航空發(fā)動機(jī)的空心渦輪葉片、風(fēng)洞模型制造和復(fù)雜精密結(jié)構(gòu)件制造方面具有巨大的應(yīng)用潛力。
用增材制造技術(shù)制造高性能鈦合金零部件是打造高附加值鈦及鈦合金產(chǎn)業(yè)的一個重要方向，在大型客機(jī)、高檔汽車以及生物醫(yī)用等鈦合金零部件市場有廣闊的市場前景。（本報記者李佳師）
來源：中國電子報
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