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大制造面临智能化升级 穗企角逐3D打印市场

2014年12月12日 13:40中国机床商务网点击:4763

  【中国机床商务网 机床上下游】目前,南沙3D打印创新研究院已经拥有了被称为“最牛”,也是全世界最快的工业级3D打印机—FARSOON402。据介绍,该款设备的激光扫描速度达到了12.7m/s,配合其他系统模块的升级,其打印速度相比之前提高了60%。
  
  研究人员告诉记者,不同于传统制造业的“减材制造”过程,3D打印采用的是“增材制造”。其产品是按照三维数据模型,由材料层层叠加“烧结”或“黏合”而成,整个生产过程不受任何复杂结构和生产工艺限制。任何空间结构复杂的产品,在3D打印机面前都是同样的程序生产。
  


3D打印制造出来的九层重叠的玲珑球



广州3D打印产业发展高峰论坛上展出的食品3D打印机
 
  正是凭借这一优势,3D打印也成为了制造智能化的“宠儿”,是迈向“工业4.0”时代的关键技术。在国内的制造业重镇广州,3D打印也受到了企业的青睐。目前,广州的企业也正竞相角逐3D打印市场,其中有企业的产品在部分欧洲国家的市场占有率超过了50%。
  
  现状:3D打印热潮兴起
  
  据统计,全球3D打印的蛋糕越做越大,2013年行业产值已经达到了30亿美元,而且每年还在以30%的速度增长。在广州从事生物3D打印的“千人计划”专家、迈普再生医学科技公司董事长袁玉宇也认为,仅以中国市场为例,预计未来3年内,3D打印的市场份额将从10亿元人民币增至百亿元。“这还仅仅是3D打印机产业本身的估值,并未包括附加的服务价值。”
  
  正是其所具有的广阔前景,3D打印在国内各大城市受到了热捧。作为国内制造业的重要基地之一,广州也兴起了3D打印的热潮—部分区域相继布局3D打印产业,不少企业争相竞逐这一市场,科研单位也在该领域发力。
  
  在荔湾东沙工业区内,一个3D打印产业园区于近期挂牌成立,并吸引了3D打印领域的企业落户。进驻园区的广州网能产品设计公司,从2002年开始花了十年时间自主研发出3D打印机,近年才投入市场。该公司总经理邓以翔说,2013年售出近200台自主研发的3D打印机,其中约有三分之一的客户在广州,主体是中小企业。处于同一竞争领域的广州捷和电子科技有限公司,是搬进上述产业园区的第二家3D打印企业,同网能公司一样也采用了FDM工艺,且其产品也为桌面准工业级3D打印机。
  
  在广州高新技术产业开发区,一家企业已经在生物3D打印领域取得了不俗的成绩。这家叫迈普再生医学(以下简称“迈普医学”)的科技公司,于今年4月杀入了国内市场。其运用生物3D打印技术所生产的产品睿膜可吸收硬脑(脊)膜补片,获得了中国食品药品监督管理总局(CFDA)注册证。而早在2011年,睿膜即已获得了欧盟CE认证,成为中国唯一出口到欧洲高端市场的硬脑(脊)膜补片,已销售过万例,在部分国家市场占有率超过50%。迈普医学的工作人员罗林波告诉记者,2013年公司的销售额在800万元至1000万元之间,今年销售额有望突破1000万元。
  
  在南沙新区,广州南沙3D打印创新研究院将为该产业发展注入一股新的空气,目前该研究院已经引进了4名外籍专家和12位国内相关领域的博士、硕士。该院院长许小曙,此前仅用一年时间,就带领团队将自主研发的3D打印机从1个型号1种材料增加至5个型号17种材料,目前该团队正研发新一代的工业级3D打印机和材料,以满足市场需求。除了南沙3D打印创新研究院,中科院先进所也是落户南沙并启动3D打印技术研究的科研单位。中科院先进所则将目光瞄准医疗应用领域,目前相关技术成果已经应用于牙科和骨科等领域,并已成功实现科研成果产业转化。
  
  趋势
    
  今年7月,南沙3D打印创新研究院成立3个月后,院长许小曙带领团队开始着手一项“赶超”计划—在现有基础上研究出速度更快的工业级3D打印机,激光扫描速度预计可达40m/s,从而超越3DSystems的设备。
  
  研究院工作人员告诉记者,目前院内拥有的设备采用的是“SLS”技术,即激光烧结。在其设备中,激光将产品需要的粉末材料按每小时10毫米的厚度逐层烧结,叠加“打印”产品的各横截面,最终形成成型产品。
  
  凭借这样的特点,3D打印技术可以让研发设计人员不必迁就现有工艺,大胆设计新产品,突破思维的“天花板”。3D打印带来的另一个好处则是,研发设计人员不用耗费巨资开模,从而节约了时间和成本。
  
  据介绍,进气歧管是发动机中结构最复杂的部件之一,该部件的传统开发流程大约需要经过4个月的时间,并且开模设计一旦效果不佳,前期的投入也很可能“付之东流”。长沙理工大学方程式赛车队利用许小曙研发的工业级3D打印机,制作出发动机进气歧管原型部件,耗时仅需48小时。测力试验证明,零件的力度、准确度和耐久性均未出现任何问题,而发动机效率增加了10%。
  
  如今,3D打印已陆续走进人们熟知的生产、生活领域:从手板制造到玩具工艺品、汽车、航空航天、生物医疗领域,甚至日常的照相馆也能见到3D打印的应用。这使其成为了支撑智能制造的关键技术之一。伴随着在制造领域的广泛应用,3D打印正在呼唤着“工业4.0”时代的到来。
  
  值得一提的是,作为“工业4.0”时代的代表性领域,3D打印之关键也在于整合现有成熟的技术。“3D打印所涉及的技术,如激光技术、材料学、软件控制,都是目前已经发展成熟的技术。”南沙3D打印创新研究院常务副院长赵阳表示,该研究院目前就是要整合各方面的人才,打造“科研院”和“工研院”的结合体,从而研发满足市场需求的设备和材料。
  
  问题
    
  3D打印
  
  呼唤“工业4.0”时代到来
  
  工业级应用瓶颈亟待破除
  
  任何事物的发展都不是一帆风顺的。当前,3D打印也面临着一个“尴尬”:尽管市场很热闹,但也潜藏着广州企业3D打印业务不能满足市场旺盛需求与本地有效供给不足的问题。
  
  以广州为代表的珠三角地区,是国内乃至全球的制造业重镇,既是生产的中心,也是消费的中心。而珠三角地区在消费产品、家电行业、机械制造以及医疗器械等领域相对领先,这些领域也是3D打印“长袖善舞”的“地盘”。像地处广州的华南理工大学建筑设计院和广州蓝弧文化传播有限公司等,都曾通过美国Stratasys在广州的分销商购买3D打印设备和材料,分别制造建筑模型和创意产品,而广州生产力中心和广州一家模具企业也曾通过美国、日本等引进3D打印产品,帮助企业制造手板。
  
  值得注意的是,这些企业所需要的3D打印设备、材料,要么是进口的,要么是通过广州的代理商购买的外国产品。即使在家门口,广州本土3D打印企业也面临着被国外企业从市场上“挤出去”的危险。
  
  据了解,3D打印机分为桌面级和工业级,前者主要是民用,后者则以工业应用为主。国内生产的3D打印机主要集中在桌面级,且产品局限于玩具、礼品、展会及3D影像等低端市场,带有普及功能,面向民用以及少部分中小企业。制造出一台桌面级的FDM(熔融挤出成型,3D打印领域的一种技术)3D打印机仅需数千元。目前低端市场占大头,但已经趋于饱和,利润趋薄。不过,工业级应用集中在高精度、高质量类型产品,利润和产值也集中这一部分,但是国内能够进入这一领域的企业却寥寥无几。
  
  中国3D打印技术产业联盟副理事长、广州市3D打印技术产业联盟理事长、华南理工大学教授杨永强也指出:“目前我省3D打印技术产业还缺乏宏观规划和引导,产业链缺乏统筹发展,从事3D打印技术研发和生产的单位及企业较少,且规模小、研发力量不足,难以满足产品制造的需求,与国外存在较大的差距。”
  
  从事3D打印服务的大业激光企业负责人陈玹告诉记者,3D打印领域的国际巨头由于掌握着核心技术,其产值已经达到了10亿元的量级,但是国内最大的企业年产值也不超过5000万元,两者相去甚远。而广州也不例外,目前十数家3D打印企业,各自的年产值也多停留在1000万元这个量级。
  
  业内人士表示,如果这种格局不尽快扭转,中国在“工业2.0”和“工业3.0”时代遭遇的国际分工的“不平等”待遇,还可能继续在“工业4.0”时代上演。目前在3D打印领域,国内企业花高价进口3D打印设备的同时,还要接受国外企业“捆绑销售”的3D打印材料与售后服务,且价格不菲。这最终也影响到国内企业对3D打印技术的应用,从而成为3D打印技术推广与升级的“绊脚石”。
  
  在接受南方日报记者采访时,赵阳就谈到了一个颇具代表性的例子:广州某服务机构耗资400多万元从美国购买了当时广州市场上的第一台3D打印机。之后机器坏了,美国企业过来维修一次报价40万元。由于接受不了昂贵的售后服务,这台机器后来便闲置不再使用。这可谓一个“警告”。
  
  因此,如何破除当前3D打印在工业级应用方面的瓶颈,从而掌握核心技术,是广州乃至中国迈向“工业4.0”时代所必须面对的问题。
  
  应对
  
  制定3D打印产业发展路线图
  
  站在工业升级换代的角度,广州要从现阶段跨入“工业4.0”时代,必须有清晰的战略意识。
  
  对此,杨永强建议,制定3D打印产业发展路线图,明确未来十年乃至更长时期3D打印产业的战略需求、关键领域和优先主题、实现时间以及发展途径,合理配置创新资源,为系统设计并科学规划3D打印产业创新发展提供决策依据。
  
  “广州首先要将3D打印确定为战略方向。”赵阳表示,在这一战略中,掌握产业的核心技术是关键,而引进掌握核心技术的人才则是实现“弯道超车”的路径之一。
  
  不过,国内的“留人”能力仍不够强。
  
  据悉,海外科技人才,尤其是外籍华裔人才来华进行科技研发的路子不多,其中一个方法是高校、科研院所合作,“但现在的体制往往是专家奉献全部,但研究成果却是研究机构占大头。”而企业一般缺乏这种开展战略性产业研究的实力。不愿意与科研院所合作的外籍专家,不得不自行设置研发机构。但是,赵阳告诉记者,“可惜国内各省市还没有一个政策对境外人才、机构在国内设立科研机构进行扶持。”
  
  目前,这种境外人才设立的科研机构仅能以民办非企业性质存在。为了让更多的经费用于科研,3D打印创新研究院一开始申报的名字前缀为“广东”。赵阳解释,“当时最主要的考虑是,若申报成功,进口科研器材达到一定数额就可以免税。”可惜结果并不如意,由于缺乏现行法律的支持,最终还是冠名“广州南沙”,而进口科研器材将面临征税的问题。
  
  值得注意的是,国内其他地区对于科研单位已经给出了融资租赁补贴、人才引进奖励等政策。不过,赵阳表示,他们除了获得南沙区给予免租的优惠外,研究院目前还未获得其他补贴,也无法享受“国民待遇”,“海外人才到广州来办居住证、就业证的过程和普通外国人一样,没有什么绿色通道”。
  
  从事生物3D打印的迈普医学也同样面临缺乏“绿色通道”的现象。据介绍,利用生物3D打印技术开发的新产品、开创的新产业,往往是现有的行业体制、监管机制、审批制度所未面临过的,监管部门缺乏可参考的经验,因而对这些新技术、新产品提出了更多的审批要求,“一项产品的审批要经过五六年甚至更长时间”,影响了产品上市时机,让创业者颇为“头疼”。
  
  对此,袁玉宇建议,政府可尝试对相关经过认定的高科技企业,高科技产品给予在市场准入、价格制定、政府采购等方面的绿色通道,从而支持一批创新型企业的发展壮大。
  
  值得注意的是,杨永强开出的另一剂药方则是:打造产业联盟及产学研基地,重点支持一批重点实验室、工程技术研究中心、国际合作研究中心、大企业应用中心、教育培训中心、区域服务中心等机构。此外,还要结合广东省特色产业和战略性新兴产业的发展,在医疗、汽车、模具、动漫文化领域加强示范应用。“在这个过程中,政府应对3D打印技术的前沿探索、应用转化、重大装备及应用、区域产业应用等分层次资助。”
  
  行业观察
  
  “私人定制”时代
  
  大制造会消失吗?
    
  作为迈向“工业4.0”时代的核心技术之一,3D打印以其迥异于传统“减材制造”的模式,通过“增材制造”的方式实现了对复杂产品的快速生产,从而解放了研发设计人员的思想。有人也因此欢呼:未来的产品将可实现“私人定制”,传统工业时代的大规模制造将会被颠覆乃至被取代。
  
  那么,大制造真的会消失吗?
  
  “目前有些领域还处在“工业2.0”前期,“工业3.0”远未完成。”对此,业内人士指出,尽管我国已经开始进军3D打印市场,但现在说3D打印取代大规模制造还为时尚早。
  
  我们注意到,3D打印在带着中国步入“工业4.0”时代的同时,“工业2.0”与“工业3.0”仍然会在相当长一段时间内存在。
  
  事实上,广州也不例外。这座地处华南的国家中心城市,同样也将处在“工业2.0”、“工业3.0”以及“工业4.0”并存的阶段。
  
  但是,在人工成本、原材料成本上涨的背景下,智能化制造需求将越来越大。因此,站在长远发展的角度来看,3D打印这种代表未来发展方向的产业,应当引起我们的重视。
  
  而作为全国乃至全球的工业重镇,广州也具有较完善的市场基础、较强的产业转化能力、丰富的人力资源以及满足医疗器械制造的良好生态环境,具备发展3D打印产业的基础,另一方面,广州乃至珠三角地区企业对于3D打印,还有着旺盛需求。
  
  值得注意的是,目前广州市部分区域也出台了扶持政策,如《荔湾区3D打印产业发展资金补贴办法》。根据该项政策,入驻3D打印产业园的3D打印企业,每年最高可获100万元奖励,同时还有企业落户和场地租金补贴。
  
  不过,广州市层面尚未有这方面的政策,其他区的3D打印企业与研究单位仍然得不到相应的扶持。因此,在笔者看来,广州必须为3D打印创造更好的成长空间,一方面要为该产业的发展引进和培育一批优秀人才,特别是要引进掌握核心技术的人才,并为人才的科研、生活等创造良好的环境;另一方面为研发机构和创业企业提供扶持,比如在融资租赁方面,成都对科研单位的补贴最高可达100万元,也值得学习与借鉴。
(来源:南方日报)

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