淺談我國3D打印行業發展與問題研究

唐萍

摘 要：自20世紀90年代中期，3D打印技術出現在人們的視野開始，全世界對于它的關注與討論越來越熱，甚至將其稱為第三次工業革命。中國作為全球第二大的經濟體，緊跟時代潮流，大力推動3D打印產業的發展。但是3D打印本身存在一些硬傷嚴重阻礙了它的發展。這些都值得我們深思以及尋找解決之道。

關鍵詞：3D打印；中國；問題

一、3D打印簡介

3D打印技術出現在20世紀90年代中期，它以計算機三維設計模型為藍本，通過軟件分層離散和數控成型系統，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結，最終疊加成型，制造出實體產品，也被稱為增材制造。在它出現之前，人類歷史上使用的都是減材制造，也就是通過車、鉗、刨、銑等方式將原料中不需要的部分去除掉，最后得到需要的成品。3D打印技術則是一種堆疊的生產方式，通過計算機指揮一個噴嘴一層一層噴出原材料進行疊加制造出產品。它與前者相比，有幾個不可比擬的優點：首先是節省成本，有多少原材料用多少原材料，不會存在邊角料的浪費現象；其次是智能控制，可以打印出任何形狀甚至是人力無法完成的產品，從而也節省人工成本。對于最看重成本的工業社會，3D打印的出現無異于一場顛覆性的革命。

二、3D打印在我國的發展現狀

3D打印技術是我國制造行業與國外先進水平差距較小的技術之一，甚至于在3D打印技術的研發上，我國在某些領域還處于世界領先地位，如利用選擇性激光燒結（SLS）技術制造大型零部件這一項，我國掌握的技術是全球最先進的。國內許多企業也致力于3D打印設備的研發與制造之中。

但是，目前我國3D打印在產業化上與國際上其他發達國家依然存在差距：從企業銷售額方面看，歐洲國家的3D打印企業的銷售額約為10億元（人民幣），美國3D打印企業營收約為30億元，而中國的企業收入別說過億元，過5000萬元的企業都寥寥無幾。從產業規模方面看，2012年全球3D打印行業的總產值是120-130億元，中國為8-9億元；2013年世界3D打印行業的市場規模約為200億元，中國約為20億元。2014年中國3D打印的產值約為40億元。預計2016年，全球市場規模規模將突破100億美元，國內100億元人民幣。2020年前，3D打印技術將全面實現產業化。中國3D產業的發展速度相對而言還是比較快的。

中國極其看重3D打印的發展，政府對于將3D打印設為國家重大科技項目建議作出重要批示。科技部也將3D打印編入《國家高技術研究發展計劃（863計劃）》、《國家科技支撐計劃制造領域2014年度備選項目征集指南》。2015年3月28日，博鰲亞洲論壇2015年年會還舉行“3D打印、數字制造與第三次工業革命”分論壇。

我國對3D打印的發展目標包括：到2017年初步建立增材制造（俗稱"3D打印"）技術創新體系，培育5至10家年產值超過5億元、具有較強研發和應用能力的增材制造企業；并在全國形成一批研發及產業化示范基地等。在政策措施上，國家將加強組織領導，加強財政支持力度，并支持3D打印企業境內外上市、發行非金融企業債等融資工具。在3D打印的重點發展方向上，擬定了五大方向：一是金屬材料增材制造，包括針對航空航天，核電、能源等機械零部件直接制造需求，研制鈦合金、高溫合金等金屬材料；二是非金屬材料增材制造；三是醫用材料增材制造，例如針對牙齒、假肢、手術導板、手術輔助器械等方面需求，開發醫用外部矯形器械專用材料等；四是設計及工藝軟件；五是增材制造裝備關鍵零部件。

與西方國家相比，中國3D打印的市場規模較小，這是缺點也是機會，意味著其中存在巨大的發展空間。未來幾年的工作重心是開發3D打印的應用市場。工業3D打印的應用空間的擴大將會最為明顯，而生物醫藥領域的應用則最被看好。全社會范圍內將會不斷尋找大量的傳統制造業企業與3D打印技術的結合點。

三、3D打印在我國發展中存在的問題

（一）可供打印的材料有限，能夠應用的行業也有限。雖然3D打印技術被《時代》周刊評為2014年25項年度最佳發明之一，但是目前技術的發展比材料的發展超前太多，3D打印只能做到使用PLA（生物降解塑料聚乳酸）、ABS樹脂、橡膠、石膏、塑料、可粘結的粉末顆粒等進口材料，進口材料特別是金屬受到國外市場控制，價格居高不下。

打印機水平尚未成熟，無法支持日常生活中所接觸到的各種各樣的材料，打印的材料相當有限，所能支持的行業也受到限制。3D打印適用于進行一些小規模制造，特別是高端定制產品，如汽車零部件制造、醫用器官制造、機械模型制造等。3D打印技術雖然先后進入了各大行業，？目前僅能在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域的基礎制造方面有所應用，離高精尖還有很長一段距離。

（二）3D打印機器要求高，費用昂貴。3D打印技術經過近二十年的發展，在復制物體的外在形態這方面已經達到相當高的水平，幾乎任何靜態的形狀都可以被打印出來，但是動態捕捉以及清晰度始終是不盡如人意。對于資金相對雄厚的生產企業而言，這些問題在資金和技術的支撐下還是可以解決的。但是對于普通家庭，它的費用超出承受能力。

3D打印技術的費用相對于我國居民的消費水平而言是相當高昂的。全世界第一臺3D打印機的售價為1.5美元，目前市場上主要有三大類3D打印機：第一種是個人型，體積較小，操作容易，要價1300-20000美元；第二種是專業型，要價20000-350000美元，主要使用者是工程技術人員，包括中小企業、大公司部門級的工程師、設計師；第三種是生產型，要價250000-950000美元，用于航空航天、醫療、汽車等領域。若要實現3D打印普及到大眾，價格必須要下調，但在未達到規模經濟之前，必定會與成本形成沖突。

（三）相關知識產權法律條款缺失，存在道德風險隱患。知識產權是經濟時代的亙古不變的熱點。在過去的數十年中，全社會對知識產權的關注在不斷深化。3D打印技術避無可避也會涉及到這一問題，作為朝陽產業，缺乏對知識產權保護是最致命的打擊。如何制定3D打印的法律法規用來保護知識產權，也是我們面臨的問題之一，否則就會出現泛濫的現象。

3D打印的素材不斷擴大，目前比較有爭議的比如頭蓋骨、心臟等器官的打印等話題無時無刻都在刺激人類的神經。打印的內容違反道德或者是違反道德但是不違法法律規律是很難界定的，社會輿論還需要很走很長的路、花很長時間才會形成對這些新生事物的熱同感。

（四） 產業化程度低，缺乏正確的商業模式。3D打印適用于個性化與定制化生產，適合生產小規模和有特色的產品，這些特點也導致了國內整個3D行業尚處于一個整合度較低，比較無序的階段。企業規模普遍較小，研發力量不足。缺乏規模較大的企業起領導作用，這大大制約了3D打印在國內的大規模商業化進程。更致命的是，中國3D打印行業沿用了傳統制造業商業模式，生產設備賣設備，先把設備生產出來、推銷出去，而不是根據市場和用戶的需求進行量身定做，生產和消費嚴重脫節。除此以外，3D打印的發展還要解決環境問題、人才培養問題等。

四、3D打印在我國發展的建議

3D打印技術已然顯示出巨大的發展潛力，但它在實現產業化和社會廣泛應用上還有很長一段路要走。中國的3D打印的發展不僅需要政府投入資金、減免稅收、完善法制，還需要行業和企業進行改革，深化商業模式，抱團合作，形成產業集群，產生規模經濟。為推動和促進中國3D打印發展，在此提出特以下幾點建議：

（一） 政府方面，加大對3D打印產業的扶持力度，完善知識產權法的建設，構建良好的法律環境。融資方面，推動設立3D打印產業發展資金，鼓勵金融機構開展多種形式的首臺套保險業務，建立支持3D打印發展的多渠道、多元化投融資機制，引導創業投資和股權投資向3D打印領域傾斜，鼓勵民營資本進入3D打印領域等。

稅收方面，探索相關稅收優惠政策。如對消費者、使用者和對采購企業進行政府補貼和增值稅抵扣，以擴大國內市場需求。

知識產權方面，國內對3D打印行業的監管不足，3D打印技術已然打印出材料特殊且具有殺傷力的槍械，能夠躲避電子探測器等安檢設備，對社會產生極大的危害。再者，3D打印技術的便捷性和易傳播性，使得各種有危害的山寨產品被生產并且流通，嚴重妨害公共安全，保護知識產權的重要性凸顯，所以我國宜及早制定3D打印技術相關法律，政府對3D打印產業加強政策引導和監管，規范和保證3D行業的健康發展。

（二） 行業方面，積極轉變產業模式，抱團合作。目前，我國3D打印行業中的企業都還比較弱小，這種情況下要避免單打獨斗，以免兩敗俱傷。3D打印行業中如果出現一家獨大的情況，管理成本、生產成本、推廣成本、科研成本數額會是驚人的，這都不利于企業的發展壯大。初級發展階段。3D打印行業應建立產業聯盟，利用聯盟的平臺共享資源，集中打開應用市場。如通過產業聯盟所有的會員企業可以抱團申報工業用地，爭取一些相關的利好政策，以及人才基地、研究基地、商業配套中心、生產基地等。3D產業聯盟還可以通過共享行業信息、市場信息以及技術信息，扶持所有會員企業。同時，產業聯盟也可以組織會員進行定期管理交流，整個行業共同攻克技術難題并提升技術水平、共同建立科學合理的價格體系，向社會提供滿足消費者需求的產品。

（三） 企業方面，與高校、研究機構合作，建立產、學、研一體化。我國的3D打印處于初級發展階段，而且技術攻關主力軍集中在高校，如清華大學、西安交大、華中科大等。高校衍生出一系列優秀的3D打印企業，如北京殷華、武漢濱湖、陜西恒通等。但是，市場上資金實力較為雄厚的企業參與度比較低，不利于資源的優化配置和優勢互補。國外的情況卻恰恰與我國相反。

3D打印企業應該依托于高校以及研究機構，建立產業創新聯盟。高校進行基礎研究，研究所專攻應用型研究，企業主致力于產品化，實現產、學、研一體化。在此基礎上，企業積極創新，推動產業升級轉型。

中國3D打印行業還有很長一段路要走。但是，只要把握發展機遇，政府充分發揮統籌調控的作用，通過政策扶植和資金投入，行業間抱團合作并形成集群效應，企業與高校通力合作，3D打印一定會讓中國在新一輪的國際產業競爭中占得鰲頭。

參考文獻：

[1] 王雪瑩.3D打印技術與產業發展的前景分析[A].中國高新技術企業，2012（26）：186.

[2] 第三次工業革命[J].經濟學人（英），2012-4-21.