3D打印挑戰(zhàn)高成本難題

寂靜天花板

3D打印作為新興技術(shù)，首次亮相便贏得滿堂彩，一時間成為個性的代名詞。然而，隨著成本的居高不下以及市場的熱度逐漸消散，這個往日的“寵兒”似乎銷聲匿跡了。 但在“中國制造2025”的推動下，3D打印再次迎來撥云見日之機(jī)。在政策的推動下，頭頂光環(huán)的3D打印能否借勢破解高成本難題，成為行業(yè)發(fā)展的助推器。

今年以來，從國務(wù)院正式發(fā)布《中國制造2025》規(guī)劃，到成立國家制造強(qiáng)國建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組，中國制造轉(zhuǎn)型升級由部署進(jìn)入實操階段，勾勒出中國由“制造大國”邁向“制造強(qiáng)國”的宏偉主線。

這意味著，國家的表態(tài)給中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和制造業(yè)升級帶來機(jī)遇，而被熱炒的3D打印技術(shù)自然在列。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，3D打印的市場規(guī)模巨大，2012年，3D打印規(guī)模銷售額達(dá)22.04億美元，較2011年增長297%。預(yù)計到2017年市場規(guī)模將達(dá)50億美元，2021年則達(dá)108億美元。中國3D打印市場潛力巨大，未來幾年有望成為世界最大的3D打印市場。

正因如此，早在今年2月份，工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、財政部就已研究制定了《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計劃（2015-2016 年）》（后簡稱《推進(jìn)計劃》）。

《推進(jìn)計劃》希望通過突破增材制造專用材料、加快提升增材制造工藝技術(shù)水平、加速發(fā)展增材制造裝備及核心器件、建立和完善產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系、大力推進(jìn)應(yīng)用示范這五大手段，從材料、設(shè)備、技術(shù)工藝、下游應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)體系等多個角度優(yōu)化3D打印行業(yè)的未來發(fā)展。

參與組織起草《推進(jìn)計劃》的工信部賽迪研究院裝備工業(yè)研究所專家左世全博士認(rèn)為，3D打印技術(shù)作為驅(qū)動性制造手段，可以推動原型制造和模具開發(fā)等眾多應(yīng)用，滿足從精密儀器到消費(fèi)品領(lǐng)域的多方需求。《中國制造2025》對3D打印的重要部署以及省、市級創(chuàng)新中心的不斷設(shè)立都為3D打印行業(yè)的蓬勃發(fā)展帶來了新機(jī)遇。

政策的利好，刺激了行業(yè)的熱度，一時間，大大小小的研討會和展覽數(shù)不勝數(shù)。然而，撥開炒作的迷霧，我們不難發(fā)現(xiàn)，3D打印技術(shù)在國內(nèi)快速推廣相對較晚，還存在諸多的“硬傷”需要消化。

相對于傳統(tǒng)加工行業(yè)，3D打印技術(shù)有著它得天獨厚的優(yōu)勢，那就是快速成型，省去了模具開發(fā)等繁瑣的工藝，只要有圖，很快就可以拿到成品。

但是這對3D打印來講是一柄雙刃劍，快速成型的概念僅僅局限于單品，而批量生產(chǎn)則很難做到，這也是橫亙在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展面前的一座大山。

對此，天津九鈺機(jī)械有限公司負(fù)責(zé)人周成憲毫不避諱，它認(rèn)為3D打印的批量效率是目前產(chǎn)業(yè)化最大的障礙。如果是批量生產(chǎn)的話，一臺3D打印機(jī)的效率僅僅是數(shù)控機(jī)床的十分之一，這完全達(dá)不到生產(chǎn)的規(guī)格。 “可以說，目前國內(nèi)3D打印技術(shù)僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)小批量、高性能、難加工的產(chǎn)品需求，而實現(xiàn)量產(chǎn)，我們還有很長的路要走，至少要將現(xiàn)在的生產(chǎn)效率提高10-15倍，才能完全替代數(shù)控機(jī)床，然而，這在短時間內(nèi)是很難實現(xiàn)的。”

相對于傳統(tǒng)加工行業(yè)，3D打印技術(shù)有著它得天獨厚的優(yōu)勢，那就是快速成型，省去了模具開發(fā)等繁瑣的工藝，只要有圖，很快就可以拿到成品。 但是這對3D打印來講是一柄雙刃劍，快速成型的概念僅僅局限于單品，而批量生產(chǎn)則很難做到，這也是橫亙在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展面前的一座大山。

對此，天津九鈺機(jī)械有限公司負(fù)責(zé)人周成憲毫不避諱，它認(rèn)為3D打印的批量效率是目前產(chǎn)業(yè)化最大的障礙。如果是批量生產(chǎn)的話，一臺3D打印機(jī)的效率僅僅是數(shù)控機(jī)床的十分之一，這完全達(dá)不到生產(chǎn)的規(guī)格。 “可以說，目前國內(nèi)3D打印技術(shù)僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)小批量、高性能、難加工的產(chǎn)品需求，而實現(xiàn)量產(chǎn)，我們還有很長的路要走，至少要將現(xiàn)在的生產(chǎn)效率提高10-15倍，才能完全替代數(shù)控機(jī)床，然而，這在短時間內(nèi)是很難實現(xiàn)的。”

得不到機(jī)器的“心臟”技術(shù)，企業(yè)的運(yùn)營成本就會居高不下。以一個中小型企業(yè)來計算，一臺3D打印設(shè)備的價格在300萬元-500萬元之間，一個企業(yè)如果要實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，至少要購置4臺這樣的設(shè)備，這樣一來，先期僅僅對機(jī)器的投入就需要1500萬元。 不僅如此，國外生產(chǎn)的機(jī)器一般會要求配套使用該公司提供的打印材料，而這一部分的成本比國內(nèi)材料高出很多，這樣的負(fù)擔(dān)對于初創(chuàng)企業(yè)來講無疑是致命的。

顯然，目前想讓 3D 打印技術(shù)承擔(dān)裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重任，似乎還為時尚早，但是從長遠(yuǎn)來看，該領(lǐng)域的發(fā)展將日趨完善，最終將給工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)組織模式帶來質(zhì)的改變。 “作為新興產(chǎn)業(yè)，我們勢必有很長的路要走，但在未來的3-5年，中國的3D打印行業(yè)肯定將迎來一個井噴期，尤其是在汽車和醫(yī)療行業(yè)。而像航天和軍工這樣的領(lǐng)域，其孕育期要達(dá)10年之久，我相信借助中國制造2025的發(fā)展契機(jī)，利用技術(shù)研發(fā)等優(yōu)勢，一定能夠找到破解高成本難題的解決方案。”周成憲說。

近幾年來，雖然全球3D打印產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。但作為3D打印核心的材料部分表現(xiàn)卻差強(qiáng)人意，制約了3D打印應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展。 在我國3D打印行業(yè)中，耗材似乎也陷入了一個怪圈，市場的看好卻總是伴隨高成本的現(xiàn)實，一時間，叫好容易叫座難的現(xiàn)象也讓眾多投資者望而卻步。

目前3D打印的成型材料多采用化學(xué)聚合物，材料選擇的局限性較大，成型品的物理特性也不理想，并且安全方面也存在一定的隱患，材料的價格便宜的幾百元一公斤，最貴的要四萬元左右。 耗材的高成本是制約3D打印發(fā)展的重要因素。以3D人像打印為例，這種產(chǎn)品的耗材成本分為三種，其中粉墨占70%耗材成本，膠水占20%耗材成本，還有彩色墨水占耗材成本10%。

耗材成本過高主要是兩個原因造成的，一方面是國外企業(yè)對耗材工藝的壟斷和專利，另一方面則是國內(nèi)目前的需求量還比較小，沒有形成規(guī)模。”大連理工大學(xué)教授姚山說。“因此，目前行業(yè)需要針對不同領(lǐng)域的特殊要求，突破一批3D打印的專業(yè)新材料。” 3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，離不開產(chǎn)業(yè)鏈條的支持，或許這耗材之殤的逐步解決，將成為打破市場平衡的重要砝碼。