詹欣程“微論壇”上解讀廣東省3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

lydiazhang   2017-03-21 09:53:40

2017年3月14日,廣東省委黨校廣東行政學(xué)院任職班學(xué)員詹欣程在上午的課堂“微論壇”上介紹了廣東省3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況。他的發(fā)言內(nèi)容基于省經(jīng)濟(jì)信息化委產(chǎn)業(yè)發(fā)展處開展的廣東省3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況所形成的調(diào)研報(bào)告。他在發(fā)言中還呼吁大家在當(dāng)今科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵時(shí)期,更加關(guān)注高速發(fā)展的3D打印產(chǎn)業(yè),努力讓新科技更好地服務(wù)于人民學(xué)習(xí)生活和國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展?,F(xiàn)將發(fā)言內(nèi)容整理介紹如下:

一、3D打印的制造優(yōu)勢(shì)


3D打印是以數(shù)字模型為基礎(chǔ),將材料逐層堆積制造出實(shí)體物品,比如:廣州小蠻腰、金屬球中球等??梢哉f,它既是一種集合了機(jī)械、電子、軟件、材料等多個(gè)學(xué)科的新興制造技術(shù),又可以運(yùn)用于制造航空航天、工業(yè)、創(chuàng)新創(chuàng)意、醫(yī)療植入物產(chǎn)品以及模具等多個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)品。

制造業(yè)從材料角度來說,有三種制造方法,即從最初的等材制造(即什么材料適合用于哪些方面就直接用于哪些方面),發(fā)展到減材制造(通過對(duì)材料的加工,形成有用的零部件或成品),到現(xiàn)在的增材制造(用材料累加成零部件或成品,即3D打印),增材制造最大的優(yōu)勢(shì)能生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜很難加工產(chǎn)品(按照目前水平,基本上能打印出電腦制作的立體圖像)以及個(gè)性化定制(比如耳機(jī)、牙齒及創(chuàng)新創(chuàng)意,特別在今年2月17日,廣東省骨科醫(yī)院成功為脊柱脊索瘤患者植入3D打印人工錐體,標(biāo)志著3D打印在治療臨床領(lǐng)域上了新臺(tái)階)的產(chǎn)品,同時(shí)可以簡(jiǎn)化產(chǎn)品的制造程序(無需原胚和模具),提高效率并降低成本。英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志在2012年發(fā)表專題文章《第三次工業(yè)革命》一文中將3D打印技術(shù)作為第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一。


二、3D打印的發(fā)展?fàn)顩r


(一)國(guó)際3D打印發(fā)展情況


3D打印發(fā)展歷史不長(zhǎng),至今36年。目前,從3D打印機(jī)看,主要有金屬3D打印機(jī)和桌面3D打印機(jī)。


從3D打印材料看,可以分為金屬和非金屬兩大類,形態(tài)包括固態(tài)、液態(tài)、粉末等。


從3D打印工藝看,金屬材料3D打印用激光或電子束兩種光源,有激光選區(qū)熔化(SLM)、激光近凈成形(LENS)、電子束選區(qū)熔化(EBSM)、電子束熔絲沉積(EBDM)等4種;非金屬材料3D打印主要包括光固化成形(SLA)、熔融沉積成形(FDM)、激光選區(qū)燒結(jié)(SLS)、三維立體打?。?DP)、材料噴射成形等5種。


從3D打印市場(chǎng)布局看,國(guó)際3D打印市場(chǎng)形成三足鼎立的格局:即北美、歐洲和亞太三個(gè)地區(qū),累計(jì)裝機(jī)量占全球的95%,其中四成在北美(美國(guó)為主),歐洲和亞太地區(qū)各占近三成。全球信息技術(shù)研究和顧問公司Gartner預(yù)測(cè)2016年3D打印機(jī)的全球出貨量將達(dá)到455772臺(tái),其中超過30%的3D打印機(jī)由中國(guó)生產(chǎn)。根據(jù)Wohlers Associates(沃勒斯合伙公司,全球最權(quán)威的3D打印行業(yè)研究機(jī)構(gòu))估算,3D打印2016年全球總銷售額預(yù)計(jì)達(dá)到73億美元,2018年將達(dá)到127億美元,2020年預(yù)計(jì)達(dá)到212億美元。


(二)國(guó)內(nèi)3D打印發(fā)展情況


我國(guó)3D 打印產(chǎn)業(yè)相對(duì)歐美國(guó)家起步較晚,從上世紀(jì)90年代開始研究增材制造技術(shù),但經(jīng)過多年發(fā)展,3D 打印技術(shù)與世界先進(jìn)水平基本同步,在高性能復(fù)雜大型金屬承力構(gòu)件3D 打印等部分技術(shù)領(lǐng)域已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。國(guó)家也出臺(tái)了一系列政策,支持3D 打印技術(shù)的發(fā)展。2013年8月,工信部印發(fā)了《信息化和工業(yè)化深度融合專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃(2013-2018年)》,其中提到“拓寬增材制造(3D打?。┘夹g(shù)在工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用范圍,推進(jìn)增材制造在航空航天和醫(yī)療等領(lǐng)域的率先應(yīng)用。2015年2月,工信部、發(fā)改委、財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃(2015-2016年)》,首次將3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面;2015年6月出臺(tái)《中國(guó)制造2025》,明確要將3D打印作為我國(guó)智能制造的重要產(chǎn)業(yè)培育和發(fā)展方向之一;2016年10月成立中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,設(shè)立了國(guó)家增材制造創(chuàng)新中心。


目前,技術(shù)方面形成了清華大學(xué)顏永年、北京航空航天大學(xué)王華明、西安交通大學(xué)盧秉恒、華中科技大學(xué)史玉升、華南理工大學(xué)楊永強(qiáng)、西北工業(yè)大學(xué)黃衛(wèi)東為核心的研究團(tuán)隊(duì)。產(chǎn)業(yè)分布主要集聚在長(zhǎng)三角、珠三角、北京、武漢、長(zhǎng)沙、西安等地區(qū)和省市。目前已形成一些龍頭企業(yè),如中航天地激光、陜西恒通、西安鉑力特、湖北湖濱機(jī)電、杭州先臨三維、湖南華曙高科、珠海西通、深圳維示泰克、深圳光韻達(dá)等一批龍頭企業(yè)。但是,我國(guó)3D 打印產(chǎn)業(yè)化仍處于起步階段,與先進(jìn)國(guó)家相比存在較大差距,離實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化、工程化應(yīng)用還有一定距離。


據(jù)行業(yè)人士估算,2015年中國(guó)3D打印市場(chǎng)規(guī)模在78億元左右,預(yù)計(jì)到2018年將超過200億元。美國(guó)《連線》雜志創(chuàng)始主編凱文?凱利(Kevin Kelly)預(yù)言,中國(guó)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展將會(huì)幫助中國(guó)3D打印技術(shù)達(dá)到世界級(jí)水平,而中國(guó)特有的制造業(yè)背景,將會(huì)幫助中國(guó)成為3D打印技術(shù)的領(lǐng)軍者。


(三)廣東省3D打印發(fā)展情況


廣東省的3D打印產(chǎn)業(yè)最早在深圳發(fā)展,2014年6月,廣東省委、省政府出臺(tái)《中共廣東省委 廣東省人民政府關(guān)于全面深化科技體制改革 加快創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的決定》(粵發(fā)〔2014〕12號(hào)),做出實(shí)施廣東省重大科技專項(xiàng)工作總體部署,增材制造作為九大重大科技專項(xiàng)之一被納入支持范圍,兩年從高性能3D打印材料、金屬3D打印裝備及產(chǎn)業(yè)化、非金屬3D打印裝備及產(chǎn)業(yè)化等五大專題支持增材制造相關(guān)技術(shù)研究項(xiàng)目,共計(jì)支持項(xiàng)目34項(xiàng),投入經(jīng)費(fèi)1.33億元,其支持項(xiàng)目的85%以上由廣東省內(nèi)企業(yè)與高校或科研院所合作實(shí)施。去年廣東省政協(xié)提案《關(guān)于加快發(fā)展3D打印技術(shù),促進(jìn)廣東制造業(yè)升級(jí)》,副省長(zhǎng)袁寶成同志在今年3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展中指出,3D打印未來前途不可限量。


據(jù)調(diào)研統(tǒng)計(jì),2015年,廣東省3D打印產(chǎn)業(yè)主要有“33456”的特點(diǎn):即產(chǎn)值近30億元,占全國(guó)市場(chǎng)規(guī)模的30%多;涉入3D打印業(yè)務(wù)的企業(yè)超過400家(其中60%的企業(yè)分布在深圳,廣州100余家,東莞80多家,珠海、中山有20多家、佛山有10多家3D打印企業(yè));開展增材制造業(yè)務(wù)的研發(fā)人員近5000人,主要分布在珠三角的廣州、深圳、東莞、佛山、珠海、中山等6個(gè)地市,初步形成涵蓋軟件、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料、關(guān)鍵器件、裝備、工業(yè)應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈,產(chǎn)業(yè)鏈每個(gè)環(huán)節(jié)都集聚了一批領(lǐng)先企業(yè),在軟件、汽車、模具、生物醫(yī)療、文化創(chuàng)意等領(lǐng)域已形成一定應(yīng)用規(guī)模。據(jù)摸查,未來三年我省3D打印領(lǐng)域擬投資項(xiàng)目規(guī)模超過12億元。


已建立公共服務(wù)平臺(tái)有4項(xiàng)6個(gè):廣東省增材制造技術(shù)及裝備工程實(shí)驗(yàn)室(中科院廣州電子技術(shù)有限公司)、廣東省增材制造應(yīng)用技術(shù)中心(廣東工業(yè)大學(xué)、廣州市工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)園)、廣東省增材制造非金屬材料工程技術(shù)中心(廣東東莞銀禧科技)、國(guó)家生物打印工程實(shí)驗(yàn)室(廣州邁普、華南理工大學(xué));已建立培育示范基地有7個(gè):廣州創(chuàng)意設(shè)計(jì)3D打印基地(廣州荔灣區(qū))、佛山南海3D打印產(chǎn)業(yè)基地(佛山高新區(qū))、廣東省3D打印教育培訓(xùn)基地(國(guó)防技校)、廣州市3D打印基地(廣州工業(yè)設(shè)計(jì)園)、東莞教育示范基地(東莞華南協(xié)同創(chuàng)新研究院等)、中山小欖、橫欄3D打印專業(yè)鎮(zhèn)。


總體上,廣東省3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展還處于培育發(fā)展階段,雖然在國(guó)內(nèi)處于相對(duì)領(lǐng)先地位,但在關(guān)鍵核心技術(shù)儲(chǔ)備和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面與國(guó)際先進(jìn)水平還有較大差距。主要有:


1.政策引導(dǎo)有待加強(qiáng)。廣東省尚未出臺(tái)3D 打印產(chǎn)業(yè)方面的專門政策文件,急需通過制定具體的政策文件,規(guī)劃統(tǒng)籌協(xié)調(diào)全省資源,引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向,明確重點(diǎn)工作任務(wù),落實(shí)政策保障措施。


2.產(chǎn)業(yè)規(guī)模有待擴(kuò)大。目前,廣東省3D 打印產(chǎn)業(yè)缺乏行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè),缺乏導(dǎo)向和標(biāo)桿,難以圍繞骨干企業(yè)形成具有核心競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)圈。


3.標(biāo)準(zhǔn)體系有待健全。廣東省也無基于3D 打印產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。急需支持龍頭企業(yè)抓住機(jī)遇,盡快牽頭建立和完善從工藝、裝備、材料、關(guān)鍵零部件到產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)等系列規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn),搶占行業(yè)話語權(quán)。


4.關(guān)鍵技術(shù)有待突破。急需研制推廣使用一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3D 打印裝備,培育核心器件配套體系,拓寬成形材料范圍,降低3D 打印使用成本。


5.人才培養(yǎng)體系有待建立。據(jù)企業(yè)普遍反映,目前市場(chǎng)符合要求的高技能人才不多。比如,2016 年東莞3D 打印產(chǎn)業(yè)人才需求總量近4000 人,但市場(chǎng)難以有效滿足。廣東省急需建立適應(yīng)3D 打印產(chǎn)業(yè)多學(xué)科交叉特點(diǎn)的人才培養(yǎng)體系。


三、我省3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議


(一)明確發(fā)展定位


目前發(fā)達(dá)國(guó)家正大力實(shí)施“工業(yè)4.0”、“再工業(yè)化”戰(zhàn)略,我國(guó)正加快推進(jìn)“中國(guó)制造2025”。我省要緊抓國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)變革與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重大戰(zhàn)略機(jī)遇,下大力氣推動(dòng)3D打印產(chǎn)業(yè)培育發(fā)展。以企業(yè)為主體,以市場(chǎng)為導(dǎo)向,不斷提升增材制造研發(fā)及制造水平,瞄準(zhǔn)“行業(yè)制高點(diǎn)”開展應(yīng)用示范,著力打造國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、世界知名的3D打印產(chǎn)業(yè)基地,推動(dòng)我省先進(jìn)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升和傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。


(二)突出重點(diǎn)領(lǐng)域


結(jié)合廣東省現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和發(fā)展趨勢(shì),針對(duì)國(guó)內(nèi)外3D打印重大需求特點(diǎn)和應(yīng)用潛力領(lǐng)域,建議廣東省3D打印率先發(fā)展汽車、生物醫(yī)療、文化創(chuàng)意、電子信息、工業(yè)模具、航空航天等6大領(lǐng)域,加強(qiáng)示范應(yīng)用。

1.汽車產(chǎn)業(yè)方面。廣東省汽車生產(chǎn)規(guī)模居全國(guó)前列,未來汽車的發(fā)展趨勢(shì)是減量化、定制化、一體成型化等,這方面3D打印可以發(fā)揮較大優(yōu)勢(shì)??芍攸c(diǎn)突破鈦合金、純鈦、高速鋼及非金屬材料的制備,逐步以3D打印生產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、復(fù)雜模具等結(jié)構(gòu)。從模型設(shè)計(jì),到復(fù)雜模具的制造加工,再到復(fù)雜零部件的輕量化直接成形,增材制造技術(shù)正深入到汽車領(lǐng)域的方方面面。


2.生物醫(yī)療方面。廣東省在生物醫(yī)療領(lǐng)域的3D打印探索處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平,包括深圳邁瑞、廣州邁普、廣東康沃森等企業(yè)具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)??芍攸c(diǎn)突破天然醫(yī)用材料、人工合成高分子材料、生物活性陶瓷材料和醫(yī)用金屬材料等3D打印專用材料;大力推進(jìn)體內(nèi)植入醫(yī)療器械、醫(yī)學(xué)模型、手術(shù)導(dǎo)板、手術(shù)輔助器械等3D打印產(chǎn)品的臨床應(yīng)用研究;重點(diǎn)研制一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的仿生組織修復(fù)支架、醫(yī)療個(gè)性化和細(xì)胞活性材料3D打印設(shè)備。聯(lián)合高校、醫(yī)院、企業(yè)協(xié)同建立生物醫(yī)療硬組織增材制造修復(fù)體示范中心。


3.文化創(chuàng)意方面。利用廣東省文化創(chuàng)意、時(shí)尚展示和工藝美術(shù)市場(chǎng)發(fā)達(dá)的優(yōu)勢(shì),以個(gè)性消費(fèi)和定制服務(wù)為主,著力突破低成本材料與制造、智能人機(jī)交互、創(chuàng)意設(shè)計(jì)服務(wù)平臺(tái)等關(guān)鍵技術(shù),重點(diǎn)發(fā)展珠寶、鐘表、內(nèi)衣服裝鞋帽等時(shí)尚領(lǐng)域和包裝、印刷、建筑、模型、食品等優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域?qū)S?D打印專用材料及設(shè)備。


4.電子信息方面。廣東省是電子信息產(chǎn)業(yè)大省,已形成以廣州、深圳、東莞、惠州、河源、汕尾等市為重點(diǎn)的珠江東岸電子信息產(chǎn)業(yè)帶。借力電子信息產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì),重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件、射頻無線、高頻電路用陶瓷基板、硅光子集成器件、電路芯片等電子信息領(lǐng)域產(chǎn)品的直接打印,通過示范應(yīng)用帶動(dòng)3D打印推廣。


5.工業(yè)模具方面。隨著金屬3D打印技術(shù)的成熟與普及推廣,尤其是金屬3D打印尺寸精度的進(jìn)一步提高和增、減材技術(shù)發(fā)展,3D打印在工業(yè)模具和精密機(jī)械零部件的應(yīng)用越來越廣,市場(chǎng)正逐步打開??芍攸c(diǎn)加強(qiáng)金屬材料增、減材技術(shù)融合研發(fā),并加強(qiáng)增減材技術(shù)融合的設(shè)備研發(fā)。


6.航空航天方面。廣東省在航空航天領(lǐng)域的3D打印基礎(chǔ)較薄弱,但考慮到這是3D打印的一個(gè)重大需求領(lǐng)域,廣東省也應(yīng)鼓勵(lì)企業(yè)積極涉入,逐步形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)??芍攸c(diǎn)發(fā)展鈦合金、高強(qiáng)鋼、鋁合金、鎳合金等金屬?gòu)?fù)合材料制備及3D打印設(shè)備,突破高性能碳纖維、聚酰亞胺、超高分子量聚乙烯等復(fù)合材料制備及3D打印設(shè)備。


(三)突破關(guān)鍵技術(shù)


建立3D打印創(chuàng)新中心,涵蓋整機(jī)及零部件制造、材料加工、產(chǎn)品生產(chǎn)等各個(gè)環(huán)節(jié),統(tǒng)籌各方資源,研發(fā)并產(chǎn)業(yè)化一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高端設(shè)備、核心器件與成型材料,實(shí)現(xiàn)3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)制造加工工藝的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),促進(jìn)3D打印技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域深度融合,持續(xù)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。專用材料方面,不斷優(yōu)化金屬材料粉末大小、形狀和化學(xué)性質(zhì);不斷提高非金屬材料耐高溫、高強(qiáng)度等性能;裝備方面,不斷優(yōu)化金屬材料3D打印裝備的效率、精度、可靠性,不斷提高非金屬材料3D打印裝備的高工況溫度和工藝穩(wěn)定性,不斷提升個(gè)人桌面機(jī)的易用性、可靠性。軟件方面,重點(diǎn)研制與3D打印配套的嵌入式軟件系統(tǒng),提升裝備軟、硬件協(xié)同能力。


(四)推動(dòng)高端集聚發(fā)展


發(fā)揮龍頭骨干企業(yè)示范帶動(dòng)作用,培育形成一批產(chǎn)值超億元的大企業(yè),突出龍頭企業(yè)引領(lǐng)帶動(dòng),提升我省產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。發(fā)揮省市各自優(yōu)勢(shì),面向國(guó)內(nèi)外3D打印龍頭骨干企業(yè)開展精準(zhǔn)招商,引進(jìn)重點(diǎn)項(xiàng)目和先進(jìn)技術(shù),盡快做大產(chǎn)業(yè)規(guī)模,帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)向高端化發(fā)展。依3D打印產(chǎn)業(yè)基地,推進(jìn)3D打印產(chǎn)業(yè)集聚化、規(guī)模化發(fā)展,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈整合、配套分工和價(jià)值提升,打造3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的示范區(qū)。


(五)優(yōu)化生態(tài)環(huán)境


加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟建設(shè),按照不同應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展一批企業(yè)主導(dǎo)、產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟,建立聯(lián)合開發(fā)、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、成果共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)的產(chǎn)學(xué)研用合作機(jī)制。搭建公共服務(wù)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)信息、技術(shù)、設(shè)備和服務(wù)等資源的集聚,通過共享機(jī)制降低企業(yè)創(chuàng)新的成本。支持骨干企業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作,帶動(dòng)更多的具有核心技術(shù)和較強(qiáng)創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型中小微企業(yè)成長(zhǎng)。組織開展科技成果產(chǎn)業(yè)對(duì)接活動(dòng),依托技術(shù)交易平臺(tái),全面推動(dòng)廣東省3D打印企業(yè)與應(yīng)用領(lǐng)域重點(diǎn)企業(yè)開展合作,促進(jìn)3D打印應(yīng)用市場(chǎng)培育和發(fā)展。支持省增材制造協(xié)會(huì)規(guī)范發(fā)展,強(qiáng)化行業(yè)和企業(yè)自律。


幾點(diǎn)政策建議:加強(qiáng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào),強(qiáng)化政策引導(dǎo),加大財(cái)稅支持,建立健全科學(xué)合理的科研經(jīng)費(fèi)使用制度,注重知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù),加強(qiáng)人才培養(yǎng)引進(jìn),加大宣傳引導(dǎo)力度。

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