濟(jì)南市3D打印技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀調(diào)研與發(fā)展策略探究

陳靜

摘要：3D打印是制造業(yè)領(lǐng)域正在迅速發(fā)展的一項(xiàng)新興技術(shù)，被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”，代表了世界制造業(yè)發(fā)展的新趨勢，對(duì)于加快先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展、推進(jìn)兩化深度融合、促進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要的引領(lǐng)作用。本文進(jìn)行了3D打印技術(shù)的概述，濟(jì)南市3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)展對(duì)策建議。

關(guān)鍵詞：3D打印，濟(jì)南市，現(xiàn)狀，發(fā)展策略

引言在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的形勢下，3D打印技術(shù)能降低工業(yè)企業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)成本和縮短開發(fā)周期，實(shí)現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，可以讓創(chuàng)業(yè)者更方便創(chuàng)新；可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力；可以解決航空航天、人體器官等特殊領(lǐng)域的制造難題；還具有節(jié)材、節(jié)能、個(gè)性化、環(huán)保等特點(diǎn)，將會(huì)培育出很多新型的產(chǎn)業(yè)，培育經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)和新消費(fèi)。

3D打印業(yè)務(wù)在國外的發(fā)展勢頭十分迅猛。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2014-2018年中國3D打印產(chǎn)業(yè)市場需求與投資潛力分析報(bào)告》顯示，2013年全球3D產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)，增速達(dá)到81.49%，市場規(guī)模達(dá)40億美元。其中，美國、日本、德國占據(jù)了3D打印市場的主導(dǎo)，尤其是美國占據(jù)了全球近40%的比重。國內(nèi)3D打印技術(shù)起步晚。但是自3D概念一出，立即受到了熱捧，3D打印技術(shù)近年來在國內(nèi)日趨升溫。中國在這一領(lǐng)域有后發(fā)優(yōu)勢，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

一、3D打印技術(shù)概述

1.3D打印技術(shù)簡介

3D打印技術(shù)又稱“三維打印技術(shù)”或“增材制造技術(shù)”，也有學(xué)者認(rèn)為是“快速制造技術(shù)”、“快速成型技術(shù)”。3D打印是將設(shè)計(jì)好的物體轉(zhuǎn)化為三維設(shè)計(jì)圖，采用分層加工、疊加成型的方式逐層增加材料來打印真實(shí)物體[2]。

2.3D打印的特點(diǎn)與優(yōu)勢

3D打印具有綠色、分散式、短流程、個(gè)性化、一體化成型、柔性等特點(diǎn)，在創(chuàng)新設(shè)計(jì)、下一代制造市場中有廣闊的市場前景，特別是其對(duì)上下游及衍生的應(yīng)用市場的經(jīng)濟(jì)影響。其具有下列優(yōu)勢：

（1）不受零件形狀限制的一體化成型

3D打印技術(shù)則實(shí)現(xiàn)了只要能想到的零件形狀就能制造的可能，大大減少了零件的個(gè)數(shù)，簡化了生產(chǎn)管理和部分組裝工序。

（2）3D打印可以實(shí)現(xiàn)零庫存和零備用

只要擁有CAD數(shù)據(jù)和3D打印機(jī)，就可以當(dāng)場打印零件，不需要再保留庫存。售后服務(wù)也可以提高效率。采用3D打印，就無需再繼續(xù)保管零件以及制作零件的模具。

（3）零物流的“互聯(lián)網(wǎng)+設(shè)計(jì)+制造”模式

在設(shè)計(jì)、開發(fā)商品的時(shí)候，取消開發(fā)中的物流環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)概念敲定，在經(jīng)由網(wǎng)際網(wǎng)路收到數(shù)據(jù)后，按照生產(chǎn)現(xiàn)場的情況，繪制詳細(xì)藍(lán)圖。不僅可以省去物流成本，還能節(jié)省時(shí)間。

（4）個(gè)性化訂制

量身訂制能夠通過提供符合個(gè)人偏好和需求的唯一產(chǎn)品，最大限度提升附加值。實(shí)現(xiàn)這種新模式的工具便是3D打印機(jī)。

（5）縮短新產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間和流程

3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從模擬數(shù)據(jù)到實(shí)物產(chǎn)品的零距離，減少了模具的開發(fā)環(huán)節(jié)。

二、濟(jì)南市3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國從1994年開始研究3D打印，北京隆源公司于1995年成功研發(fā)了一臺(tái)AFS激光快速成型機(jī)，隨后華中科技大學(xué)也研制出了SLS快速成型機(jī)[1]。目前國內(nèi)依托高校成果，對(duì)3D打印設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作的公司實(shí)體主要有：北京殷華（依托于清華大學(xué)）、陜西恒通智能機(jī)器（依托西安交通大學(xué)）、湖北濱湖機(jī)電（依托華中科技大學(xué)）。這些公司都已實(shí)現(xiàn)了一定程度的產(chǎn)業(yè)化，部分公司生產(chǎn)的便攜式桌面3D打印機(jī)的價(jià)格已具備國際競爭力，成功進(jìn)入歐美市場。另外，一些中小企業(yè)成為國外3D打印設(shè)備的代理商，經(jīng)銷全套打印設(shè)備、成型軟件和特種材料。還有一些中小企業(yè)購買了國內(nèi)外各類3D打印設(shè)備，專門為相關(guān)企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)提供服務(wù)。目前國內(nèi)已有多省市成立了地方3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，并在相關(guān)政策中提及要重點(diǎn)發(fā)展3D產(chǎn)業(yè)。

山大華天軟件在快速成型設(shè)備、工藝材料、數(shù)據(jù)分層軟件、成型軟件、快速模具制造等領(lǐng)域積累了大量的研究成果。憑借良好的產(chǎn)學(xué)研合作基礎(chǔ)以及擁有自主版權(quán)的高端CAD/CAM軟件優(yōu)勢，華天軟件也開展了快速原型制造技術(shù)與裝備項(xiàng)目的研究，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)快速原型制造關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及關(guān)鍵設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，通過快速成型設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，并通過技術(shù)服務(wù)以高新技術(shù)改造傳統(tǒng)制造業(yè)，提高機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)能力和企業(yè)競爭力，支持汽車、電子、機(jī)械等支柱工業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造巨大效益。建立跨行業(yè)、跨地區(qū)的產(chǎn)品快速開發(fā)研發(fā)、制造、服務(wù)中心，實(shí)現(xiàn)快速制造技術(shù)、工藝及成套裝備的研究開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)服務(wù)，形成我省乃至我國的快速原型制造產(chǎn)業(yè)和開發(fā)生產(chǎn)基地，實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的持久和穩(wěn)定發(fā)展。

濟(jì)南亞盈信息科技有限公司，主要業(yè)務(wù)之一就是3D打印機(jī)研制和生產(chǎn)。其技術(shù)是FDM熔融層積成型技術(shù)，原理是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時(shí)三維噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺(tái)上，快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后，機(jī)器工作臺(tái)下降一個(gè)高度（即分層厚度）再成型下一層，直至形成整個(gè)實(shí)體造型。其成型材料種類多，成型件強(qiáng)度高、精度較高，主要適用于成型小塑料件。現(xiàn)已研制出三代3D打印機(jī)，第三代機(jī)YesRap X原型機(jī)已經(jīng)完成。

3D打印科技園、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)服務(wù)、電梯智能制造等4個(gè)項(xiàng)目將落戶黃河北的濟(jì)南新材料產(chǎn)業(yè)園。包括3D打印培訓(xùn)學(xué)院、3D打印創(chuàng)業(yè)基金、3D打印創(chuàng)新孵化器、特色3D打印產(chǎn)業(yè)園、3D打印研發(fā)產(chǎn)業(yè)基地5大功能。根據(jù)規(guī)劃，到2020年，3D打印科技園將在原有生產(chǎn)規(guī)模的基礎(chǔ)上擴(kuò)建至20萬臺(tái)FDM3D打印機(jī)及5萬臺(tái)SLS3D打印機(jī)生產(chǎn)規(guī)模。科技園還將同時(shí)擴(kuò)大研發(fā)中心的研發(fā)范圍，增加3D打印機(jī)和3D打印機(jī)耗材的種類并擴(kuò)大其適用范圍。開拓3D打印技術(shù)的衍生服務(wù)及衍生行業(yè)，建立與其它行業(yè)的深度合作與開發(fā)，并建立起配套的培訓(xùn)、倉儲(chǔ)、物流等服務(wù)機(jī)構(gòu)。

三、濟(jì)南市3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)策建議

3D打印技術(shù)還存在很多問題，例如3D打印技術(shù)并沒有普及，技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用脫節(jié)，工藝發(fā)展還不完善，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展滯后，在3D行業(yè)沒有大企業(yè)，沒有領(lǐng)頭羊等，這都是今后我市3D打印技術(shù)發(fā)展急需解決的問題。針對(duì)當(dāng)前我市3D打印行業(yè)存在的困難和問題，提出幾點(diǎn)建議：

（1）加強(qiáng)關(guān)鍵和共性技術(shù)研發(fā)。面向技術(shù)前沿，形成由企業(yè)、政府、高校院所、用戶等多方組成的產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合體，協(xié)同開展3D打印相關(guān)軟件、工藝、材料、裝備、應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)化的系統(tǒng)性整體性攻關(guān)。

（2）引導(dǎo)3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)合，開拓應(yīng)用領(lǐng)域，加強(qiáng)示范和推廣應(yīng)用。以我市現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)為突破口，選擇在工業(yè)設(shè)計(jì)、生物醫(yī)療、文化創(chuàng)意、教育培訓(xùn)、裝備制造、模具制造等領(lǐng)域率先開展示范應(yīng)用。

（3）加強(qiáng)項(xiàng)目建設(shè)和企業(yè)培育。以3D打印科技園等項(xiàng)目建設(shè)為主體，形成完善的孵化、應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)承接發(fā)展體系。大力培育3D打印骨干企業(yè)，在科技項(xiàng)目實(shí)施、創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)和高端人才引進(jìn)等方面給予支持，進(jìn)一步提升企業(yè)的科技創(chuàng)新能力和國際市場競爭力。

（4）加大科研投入，促進(jìn)資本和產(chǎn)業(yè)對(duì)接。鼓勵(lì)資金以風(fēng)險(xiǎn)投資、股權(quán)投資等不同方式，進(jìn)入3D打印產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。鼓勵(lì)3D打印公司在國內(nèi)外資本市場上融資，實(shí)現(xiàn)資本市場上做大做強(qiáng)。

（5）加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)。鼓勵(lì)相關(guān)高校和科研院所加強(qiáng)3D打印與先進(jìn)制造、電子信息、新材料和工業(yè)設(shè)計(jì)等多學(xué)科交叉融合，加快培養(yǎng)3D打印研發(fā)人才[3]。

參考文獻(xiàn)：

[1]3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].朱艷青，史繼富，王雷雷，鐘柳文，李育堅(jiān)，徐剛.制造技術(shù)與機(jī)床.2015（12）

[2]淺析現(xiàn)代3D打印技術(shù)[J].李初然.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2017（28）

[3]國內(nèi)3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題分析[J].黃天鳳.山東工業(yè)技術(shù).2017（18）