3 我國3D 打印制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

　　3. 1 我國已形成3D 打印制造技術(shù)的研發(fā)力量，并研發(fā)了3D 打印的相關(guān)工藝和裝備

　　20 多年來，我國在多項(xiàng)科研計(jì)劃中對3D 打印制造技術(shù)進(jìn)行了持續(xù)支持，建成了華中科技大學(xué)材料成形與模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、西安交通大學(xué)快速制造國家工程研究中心，形成初步研發(fā)基礎(chǔ)。其中，華中科技大學(xué)的選擇性激光燒結(jié)技術(shù)在玉柴、東風(fēng)汽車等公司的發(fā)動(dòng)機(jī)鋼鐵缸蓋等復(fù)雜鑄件蠟?zāi)：蜕靶涂焖僦圃熘羞M(jìn)行了應(yīng)用，提升了企業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研發(fā)能力; 西安交通大學(xué)利用光固化成形方法制作飛機(jī)風(fēng)洞模型，促進(jìn)了飛機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與開發(fā);北京航空航天大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué)利用激光燒結(jié)成形技術(shù)制造出鈦合金飛機(jī)大型結(jié)構(gòu)件，在C919 機(jī)頭的樣機(jī)/樣件中得到了應(yīng)用，并且北京航空航天大學(xué)王華明團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形”技術(shù)成果獲得2012 年國家科技發(fā)明一等獎(jiǎng)，代表著增材制造技術(shù)和重大裝備高性能關(guān)鍵金屬構(gòu)件制造技術(shù)的國際戰(zhàn)略競爭制高點(diǎn)。

　　3. 2 我國成立3D 打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和技術(shù)創(chuàng)新中心，推動(dòng)3D 打印技術(shù)在我國的產(chǎn)業(yè)化、市場化進(jìn)程我國工業(yè)和信息化部積極推動(dòng)3D 打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，并著手制定3D 打印技術(shù)發(fā)展路線圖和中長期發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)3D 打印技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)制定。為推動(dòng)我國3D 打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、市場化進(jìn)程，促進(jìn)3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，2012 年10月，亞洲制造業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)及相關(guān)企業(yè)成立“中國3D 打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”，從平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)、投融資等方面推進(jìn)我國的3D 打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。2013年3 月，中國3D 打印技術(shù)創(chuàng)新中心在南京成立，為積聚3D 打印技術(shù)上下游資源，引進(jìn)和培育3D 打印技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化打下了良好的基礎(chǔ)。

　　3. 3 我國在3D 打印制造技術(shù)研究開發(fā)和應(yīng)用方面與國外還存在一定差距

　　截止2012 年底，全球大約1 /4 的3D 打印設(shè)備都在亞洲使用，其中，日本約占亞洲的一半，中國約占1 /4。這個(gè)趨勢表明，3D 打印產(chǎn)品價(jià)值鏈的低端已經(jīng)向亞洲移動(dòng)，主要是3D 打印技術(shù)的應(yīng)用，而非創(chuàng)新。同時(shí)，在我國整個(gè)3D 打印產(chǎn)業(yè)缺少龍頭產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)作用，整體產(chǎn)業(yè)體量較小。另一方面，中國制造業(yè)還處于粗放形式，各個(gè)環(huán)節(jié)對3D 打印技術(shù)帶來的沖擊認(rèn)識(shí)不足。此外，在裝備制造和工藝控制方面，工藝控制、工藝穩(wěn)定性、核心元器件等關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品有待突破; 在材料制備方面，材料特性研究、材料制備裝備開發(fā)有待加強(qiáng); 在科研和產(chǎn)業(yè)化的組織方面，以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的組織模式需進(jìn)一步完善。

4 3D 打印制造技術(shù)對世界經(jīng)濟(jì)的影響

　　當(dāng)前規(guī)模經(jīng)濟(jì)是制造業(yè)的典型特征，制造以規(guī)?；笊a(chǎn)方式進(jìn)行，需要大量的固定工廠和設(shè)備投資，但是資源的制約、成本的提升使得規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢下降。而現(xiàn)實(shí)中，由于物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的發(fā)展，能源與信息共同驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，分布式成為新興模式的代表，從分布式能源到云計(jì)算、從工業(yè)機(jī)器人到3D 打印，這些都是分布式的具體應(yīng)用，而通過分布式之后重新組合的規(guī)模經(jīng)濟(jì)提升了資源利用率，降低了成本開銷，可以說是下一次工業(yè)革命的基本形態(tài)。

　　4. 1 3D 打印制造技術(shù)有可能從各個(gè)方面徹底影響全球制造業(yè)，使工廠化生產(chǎn)轉(zhuǎn)向社會(huì)化生產(chǎn)，大規(guī)模批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)向本地化、個(gè)性化定制生產(chǎn)3D 打印技術(shù)是個(gè)體化的最好體現(xiàn)，也是制造業(yè)可以采用的生產(chǎn)方式，它不是在某一個(gè)地方生產(chǎn)產(chǎn)品后再運(yùn)至世界各地，而是能夠通過互聯(lián)網(wǎng)即時(shí)發(fā)送設(shè)計(jì)圖，并在需求所在地制造產(chǎn)品，拋棄了工廠大規(guī)模制造的雷同形式，具有個(gè)性化、小型化、節(jié)約化的特點(diǎn)。其真正革命之處在于它能在世界各地生產(chǎn)個(gè)性化的定制產(chǎn)品，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)被不同時(shí)間和空間細(xì)分，從而呈現(xiàn)出社會(huì)化特征，而且設(shè)計(jì)和制造過程的聯(lián)系將更加緊密。今后，制造一個(gè)產(chǎn)品并不難，難的是誰能夠設(shè)計(jì)出來，這種設(shè)計(jì)變成一種個(gè)性化互動(dòng)式的，變成創(chuàng)新與市場聯(lián)動(dòng)，市場需要什么就設(shè)計(jì)什么，或者是設(shè)計(jì)新的產(chǎn)品很快被市場接受，不僅大規(guī)模壟斷的生產(chǎn)模式會(huì)發(fā)生改變，需求多樣化、生產(chǎn)制造多樣化，而且精密制造會(huì)深入到千家萬戶，任何人都可以享受到精密制造的產(chǎn)品，它全面超越了傳統(tǒng)集中型的生產(chǎn)體系結(jié)構(gòu)。

　　4. 2 3D 打印制造技術(shù)將創(chuàng)造新的商業(yè)模式，并改變現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

　　目前，3D 打印技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)設(shè)計(jì)、模具制造等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。隨著大規(guī)模批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)向本地化、個(gè)性化定制生產(chǎn)，3D 打印不僅會(huì)減少交通和物流成本，還會(huì)大幅降低固定資產(chǎn)投資，減少產(chǎn)品碳足跡和碳排放。3D 打印可以使“及時(shí)生產(chǎn)方式”取代“及時(shí)物流”，使商業(yè)流程更節(jié)省成本并且更便捷，這有可能從根本上改變?nèi)蚬?yīng)鏈，造成工作崗位的重新分布，并改變企業(yè)與用戶之間的互動(dòng)方式。這意味著一些制造業(yè)可以遠(yuǎn)離低成本勞動(dòng)力聚集地，重返更靠近消費(fèi)者的地方。這些變化都在不同程度上改變了經(jīng)濟(jì)模式，成為未來新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

　　4. 3 3D 打印制造技術(shù)可能會(huì)帶來巨大的市場機(jī)遇，并成為未來經(jīng)濟(jì)增長的重要源泉

　　3D 打印技術(shù)帶來的機(jī)遇是巨大的，它會(huì)成為經(jīng)濟(jì)增長的重要源泉，可能使就業(yè)崗位向歐美發(fā)達(dá)國家回流。通過大量減少全球貨物運(yùn)輸，使用可持續(xù)的新材料，它也會(huì)帶來顯著的環(huán)境效益; 能大幅減少制造業(yè)的資本成本，使企業(yè)家更加輕松地推出新創(chuàng)意; 能根據(jù)客戶及環(huán)境的需求定制產(chǎn)品，使客戶擁有前所未有的選擇度。據(jù)分析，未來最重要、最有希望的3D 打印市場包括: 設(shè)計(jì)( 全球性的數(shù)字化設(shè)計(jì)市場，通用設(shè)計(jì)圖和定制設(shè)計(jì)服務(wù)) 、家用三維打印( 從數(shù)字化設(shè)計(jì)目錄直接打印家用簡單物品，材料供應(yīng)和三維打印機(jī)維修服務(wù)) 、定制生產(chǎn)服務(wù)( 零售、生產(chǎn)與定制服務(wù)相融合) 、三維打印機(jī)( 生產(chǎn)與服務(wù)) 和材料( 開發(fā)新材料，從以石油為原料的丙烯酸塑料向更加可持續(xù)和更高質(zhì)量的材料轉(zhuǎn)變)

　　4. 4 3D 打印制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)成熟產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)還需要較長時(shí)間去克服技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)層面的種種挑戰(zhàn)

　　3D 打印技術(shù)有可能是未來一二十年里最具顛覆性的技術(shù)之一，但是將新技術(shù)轉(zhuǎn)化為新市場、新增長和新就業(yè)的過程是復(fù)雜的，有一系列的非技術(shù)障礙需要克服，包括從消費(fèi)者信任的建立到有效的標(biāo)準(zhǔn)。而且，3D 打印技術(shù)生產(chǎn)過程慢，難以快速生產(chǎn)大批量產(chǎn)品，而未來復(fù)制有形產(chǎn)品的成本會(huì)更低，這有可能會(huì)打消企業(yè)開展3D 打印研發(fā)和設(shè)計(jì)的積極性，需要大力激勵(lì)企業(yè)在設(shè)計(jì)和申請專利的創(chuàng)意上進(jìn)行投資，加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。此外，3D 打印引起的顛覆性效果很可能因行業(yè)而異，如在服裝、工藝品和生活消費(fèi)品等價(jià)值相對較低的制造業(yè)，3D 打印制造技術(shù)在近期內(nèi)能夠與大批量生產(chǎn)方式競爭; 而更加復(fù)雜的制造業(yè)部門則可能不會(huì)輕易地拋棄生產(chǎn)裝配線，如在汽車行業(yè)，3D 打印會(huì)在零部件制造中發(fā)揮作用，但不大可能終結(jié)大規(guī)模生產(chǎn)方式。

5 3D 打印制造技術(shù)對我國結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的影響

　　5. 1 3D 打印制造技術(shù)對我國傳統(tǒng)制造業(yè)造成較大壓力

　　第三次工業(yè)革命帶來的數(shù)字化制造旨在降低產(chǎn)品成本，基于3D 打印技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的全球云制造模式將體現(xiàn)出更廉價(jià)、更快捷并且更綠色環(huán)保的優(yōu)勢，我國廉價(jià)勞動(dòng)力的優(yōu)勢將隨之消失; 同時(shí)，3D 打印的廣泛應(yīng)用使得整個(gè)產(chǎn)品研發(fā)過程都可以在企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行，這將使研發(fā)周期縮短并且很好地保護(hù)了設(shè)計(jì)方案，然而，對于大量依靠模仿而生存且缺乏原創(chuàng)設(shè)計(jì)力量的中國微小企業(yè)來說這非常不利。面對第三次工業(yè)革命的挑戰(zhàn)，在3D 打印制造技術(shù)成熟之前，規(guī)模制造型企業(yè)、以勞動(dòng)力和大型設(shè)備等為依托的傳統(tǒng)制造業(yè)地位還會(huì)存續(xù)一段時(shí)間，但隨著制造業(yè)數(shù)字化進(jìn)程加速，不具備創(chuàng)新能力的企業(yè)將面臨淘汰。除了當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的資源、環(huán)境、人力成本都在上升這一因素外，金融危機(jī)之后，發(fā)達(dá)國家提出的“再工業(yè)化”計(jì)劃也將導(dǎo)致我國低端產(chǎn)業(yè)面臨著巨大壓力。

　　5. 2 3D 打印制造技術(shù)可以推動(dòng)我國結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型調(diào)整步伐，提升制造業(yè)水平

　　在全球產(chǎn)業(yè)分工協(xié)作中，我國被定義為“制造者”而不是產(chǎn)品的“設(shè)計(jì)者”，是“工業(yè)大國”而非“工業(yè)強(qiáng)國”。由于我國沒有完成工業(yè)現(xiàn)代化，傳統(tǒng)的粗放式的工業(yè)發(fā)展模式已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了生產(chǎn)力發(fā)展，產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型調(diào)整成為一項(xiàng)長期的艱巨任務(wù)。低端制造在技術(shù)不斷發(fā)展的今天面臨成本上升、利潤微薄的巨大壓力，因此中國必須要實(shí)施產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型調(diào)整來扭轉(zhuǎn)不利局面。盡管3D 打印制造技術(shù)會(huì)給我國經(jīng)濟(jì)帶來一些負(fù)面影響，但是該技術(shù)被認(rèn)為是第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志，是高端制造業(yè)實(shí)現(xiàn)的重要手段之一。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型調(diào)整已經(jīng)在國家層面得到重視，而在實(shí)際操作中由于各地區(qū)情況不同，進(jìn)展緩慢。3D 打印技術(shù)的不斷成熟，能夠加速中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型調(diào)整的步伐，提升制造業(yè)水平，3D 打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化可以為我國新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化建設(shè)和促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)揮十分重要的引領(lǐng)作用。

6 我國3D 打印制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展建議

　　3D 打印制造技術(shù)事關(guān)我國跟上第三次工業(yè)革命的步伐，關(guān)乎國家工業(yè)實(shí)力的提升和國防重大裝備制造能力的提高，為使我國保持在這一技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢，我國必須高度重視對3D 打印制造技術(shù)的支持和引導(dǎo)，鼓勵(lì)3D 打印制造技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用。為此，建議:

　　(1) 加強(qiáng)對3D 打印制造技術(shù)及產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新工作的頂層設(shè)計(jì)，制定推進(jìn)我國3D 打印技術(shù)開發(fā)應(yīng)用的國家戰(zhàn)略。立足現(xiàn)有基礎(chǔ)，瞄準(zhǔn)國際前沿，把握產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展方向，加強(qiáng)發(fā)展戰(zhàn)略研究，針對我國制造業(yè)發(fā)展的重大需求和我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級、發(fā)展智能制造業(yè)的時(shí)機(jī)，制定我國未來10—15 年的3D 打印制造技術(shù)發(fā)展路線路，對3D 打印產(chǎn)業(yè)進(jìn)行規(guī)劃和引導(dǎo)，找到我國3D 打印產(chǎn)業(yè)的定位，實(shí)現(xiàn)3D 打印產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。

　　(2) 協(xié)同國家科研計(jì)劃開展3D 打印制造技術(shù)的研發(fā)，帶動(dòng)我國制造業(yè)的換代升級。推動(dòng)國家科研計(jì)劃的緊密結(jié)合，加強(qiáng)對3D 打印制造技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究、技術(shù)創(chuàng)新研究和推廣應(yīng)用的有機(jī)銜接。國家應(yīng)制定專門的科技戰(zhàn)略，鼓勵(lì)在有條件的大學(xué)、國家實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)工程中心加強(qiáng)研究和才人培養(yǎng)。聚焦航空航天、汽車模具、生物醫(yī)療、電子制造等行業(yè)，重點(diǎn)支持在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域開展技術(shù)攻關(guān)，大力推動(dòng)先進(jìn)技術(shù)的推廣和應(yīng)用，以此帶動(dòng)我國制造業(yè)的全面更新、改造、換代和升級，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。

　　(3) 加快培養(yǎng)3D 打印制造時(shí)代的勞動(dòng)力和創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，充分滿足未來制造業(yè)發(fā)展對人才的需求。3D 打印制造時(shí)代，全球制造業(yè)呈現(xiàn)分布式、網(wǎng)絡(luò)化和扁平化的特征，對勞動(dòng)力和人才的素質(zhì)和能力以及如何培養(yǎng)人才的教育體系提出了新的要求。一方面，需要加快對3D 打印制造技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)軍人才、復(fù)合型人才的引進(jìn)和培養(yǎng)，提高產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力; 另一方面，注重培養(yǎng)第三次工業(yè)革命和3D 打印制造時(shí)代的勞動(dòng)者及創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。該時(shí)代的勞動(dòng)者標(biāo)志是通過網(wǎng)絡(luò)獲得優(yōu)質(zhì)資源，具備大數(shù)據(jù)時(shí)代的自學(xué)習(xí)、自組織和知識(shí)加工能力，并實(shí)現(xiàn)開發(fā)新的商業(yè)運(yùn)行模式和技術(shù)運(yùn)行組織體系，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

　　(4) 探索3D 打印制造技術(shù)成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化新機(jī)制，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈和價(jià)值鏈的相互融合與發(fā)展完善。一個(gè)產(chǎn)業(yè)的興起不僅需要技術(shù)突破，還需要各個(gè)方面經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件的配套和支持，包括市場培育、專業(yè)技術(shù)服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展等; 此外，要想使整個(gè)產(chǎn)業(yè)充滿活力，還要構(gòu)建靈活、完整的價(jià)值鏈，使得任何一個(gè)環(huán)節(jié)都可以創(chuàng)造價(jià)值并實(shí)現(xiàn)價(jià)值，順利實(shí)現(xiàn)企業(yè)的進(jìn)入和退出，大大激發(fā)各類投資主體和企業(yè)的進(jìn)入，使得技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈的形成得以順利完成。在3D 打印制造技術(shù)創(chuàng)新的組織過程中，需進(jìn)一步圍繞3D 打印的材料制備、設(shè)計(jì)、軟件、工藝、裝備、管理及創(chuàng)意服務(wù)和應(yīng)用的相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合，突出企業(yè)研發(fā)的主體地位，積極支持建立產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的3D 打印制造技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，聚焦國內(nèi)3D 打印制造技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢力量，共享資源，協(xié)同創(chuàng)新，加速科技成果的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，營造支撐3D 打印制造技術(shù)及產(chǎn)業(yè)又好又快發(fā)展的良好環(huán)境，推進(jìn)3D 打印技術(shù)創(chuàng)新體系建設(shè)，全面提升3D 打印的產(chǎn)品價(jià)值鏈。