國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題分析

摘 要：我國(guó)的3D打印技術(shù)在基礎(chǔ)理論、材料研發(fā)、工藝技術(shù)、核心元器件等方面與國(guó)際先進(jìn)水平還有距離，整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模小能力弱，迫切需要建構(gòu)并完善3D打印產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。

關(guān)鍵詞：國(guó)內(nèi)；3D打印；現(xiàn)狀；問題

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.132

當(dāng)前，世界各主要發(fā)達(dá)國(guó)家政府都在主張大力發(fā)展3D打印技術(shù)，3D打印新材料、新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)規(guī)模空前壯大。將來，3D打印設(shè)備將更普及、通用、智能，材料種類和性能更加多元，生產(chǎn)方式會(huì)更快速、敏捷，3D打印制造模式與傳統(tǒng)制造模式將融合發(fā)展，相互促進(jìn)。由于我國(guó)起步晚，3D打印技術(shù)在基礎(chǔ)理論、材料研發(fā)、工藝技術(shù)、核心元器件等方面與國(guó)際先進(jìn)水平還有距離，整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模小能力弱，迫切需要建構(gòu)并完善3D打印產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，從而推動(dòng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，促進(jìn)社會(huì)創(chuàng)新升級(jí)。

1 我國(guó)3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

3D打印（ThreeDimension Printing，簡(jiǎn)稱3DP）技術(shù)，是指通過逐層物理成形并連續(xù)疊加，從而生成三維實(shí)體的技術(shù)，又稱為增材制造（AdditiveManufacturing，簡(jiǎn)稱AM）技術(shù)。美國(guó)、德國(guó)和日本在該領(lǐng)域已經(jīng)捷足先登，出現(xiàn)了一些專業(yè)的、規(guī)模化研發(fā)和生產(chǎn)3D打印設(shè)備的著名企業(yè)，比如美國(guó)3D Systems、德國(guó)EOS以及日本CMET等公司。

我國(guó)也自上世紀(jì)90年代初開始研究3D打印技術(shù)，其中華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)自主開發(fā)了3D打印設(shè)備并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，這三家大學(xué)是我國(guó)最早開展3D打印技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的單位。此后，在航天航空領(lǐng)域有著舉足輕重地位的北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)也分別開展3D打印技術(shù)在大型復(fù)雜金屬構(gòu)件直接打印方面進(jìn)行研究，并且取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。目前已有若干技術(shù)處于世界先進(jìn)水平。比如，通過激光直接加工制造的部分金屬零件已能夠滿足某些特種零部件的性能要求，有望先行用于航天、航空裝備制造；模擬人體器官的3D打印技術(shù)也得到快速發(fā)展， 3D打印出的模擬生物組織，為我國(guó)生物醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的發(fā)展和研究提供有力的技術(shù)支撐。隨著工業(yè)新技術(shù)的快速發(fā)展，3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)空前廣泛，具體包括：

（1）工業(yè)制造方面：許多制造企業(yè)先后引入3D打印技術(shù)，用于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、工業(yè)造型、產(chǎn)品評(píng)驗(yàn)；直接打印模具模型，甚至打印產(chǎn)品。比如：已經(jīng)出現(xiàn)3D打印的微型無人飛機(jī)、微型汽車、房子等；在一些家具企業(yè)的宣傳、營(yíng)銷場(chǎng)合，已經(jīng)出現(xiàn)3D打印的家用器具模型。

（2）航空與國(guó)防軍工方面：已被應(yīng)用于一些性能特殊、尺寸微小、形狀復(fù)雜的零部件的加工制造。

（3）生物醫(yī)療方面：假肢、牙齒、人造血管等模擬生物組織的3D打印。

（4）建筑工程方面：用于風(fēng)動(dòng)試驗(yàn)和效果演示的建筑模型的打印等。

（5）消費(fèi)品方面：珠寶、玩具、創(chuàng)意DIY作品的設(shè)計(jì)和制造。

（6）科教方面：用模型來驗(yàn)證科學(xué)假設(shè)，用于一些學(xué)科的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)。

目前，國(guó)內(nèi)已有實(shí)體公司依托高校研發(fā)成果對(duì)3D打印設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化專業(yè)化運(yùn)作，并且初具規(guī)模，部分公司生產(chǎn)的便攜式桌面3D打印機(jī)的性能價(jià)格已具備較強(qiáng)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，成功進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。影響力和市場(chǎng)份額較大的有：北京殷華（依托清華大學(xué)）、湖北濱湖機(jī)電（依托華中科技大學(xué)）、陜西恒通智能機(jī)器（依托西安交通大學(xué)）等。

2 3D打印技術(shù)發(fā)展中存在的問題分析

國(guó)內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)雖然發(fā)展迅速，但由于起步晚，底子薄，被關(guān)注力度不夠等，發(fā)展中還存在許多問題，淺析如下：

2.1 認(rèn)識(shí)不足導(dǎo)致重視不夠

3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)可婷鎻V，材料、控制、光電、機(jī)械、軟件開發(fā)等傳統(tǒng)和前沿的技術(shù)全面涉及，還需要成熟的信息技術(shù)數(shù)字化平臺(tái)作為支撐，應(yīng)用領(lǐng)域也牽及國(guó)防科工、航空航天、工藝藝術(shù)、汽車家電、生物醫(yī)療等眾多方面。在全世界工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、發(fā)展智能制造化的背景下，在我國(guó)的“中國(guó)制造2025”的相關(guān)規(guī)劃中，對(duì)3D打印技術(shù)的發(fā)展還需要足夠重視的引導(dǎo)。

2.2 市場(chǎng)規(guī)模較小

我國(guó)雖有一些企業(yè)能自主制造生產(chǎn)3D打印設(shè)備，但普遍規(guī)模較小，研發(fā)力量有限。在一些關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)還很薄弱，比如工件加工流程的連續(xù)性、支撐材料的加工和處理技術(shù)、部分特種材料的制備技術(shù)等，目前都還沒達(dá)到產(chǎn)品制造的技術(shù)需求。從整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來看，缺少行業(yè)龍頭的帶動(dòng)，缺少針對(duì)性的政策扶持措施，整體產(chǎn)業(yè)體量較小；同時(shí)，我國(guó)制造業(yè)還處于粗放發(fā)展階段，很多部門很多企業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)帶來的沖擊認(rèn)識(shí)不足，接受度有限。

2.3 商業(yè)環(huán)境不配套

成熟、完善的供應(yīng)商和服務(wù)商體系、市場(chǎng)平臺(tái)是任何產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必要條件。而目前國(guó)內(nèi)的3D打印產(chǎn)業(yè)還處于初步階段，還沒有形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈、工業(yè)環(huán)境雜亂零散，產(chǎn)業(yè)整合度有限，主導(dǎo)的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)的研發(fā)平臺(tái)尚未確立，技術(shù)發(fā)展和推廣應(yīng)用還處于凌亂無序狀態(tài)，需要宏觀規(guī)劃和引導(dǎo)。

2.4 打印材料生產(chǎn)能力有限

3D打印技術(shù)是一種跨越多領(lǐng)域的多學(xué)科交叉技術(shù)，其中打印材料也是該技術(shù)的核心之一。打印材料的性能和特質(zhì)對(duì)其成型工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)、成型件的性能有著至關(guān)重要的影響，對(duì) 3D打印技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展方面起著關(guān)鍵性的作用。當(dāng)前國(guó)內(nèi)3D打印材料供給能力非常有限，嚴(yán)重制約3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。有能力生產(chǎn)3D打印材料的企業(yè)不多，打印材料尤其是金屬打印材料主要依賴進(jìn)口。

2.5 專業(yè)人才嚴(yán)重缺乏

我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)在國(guó)際國(guó)內(nèi)的工業(yè)發(fā)展大環(huán)境催化下已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展階段，涉足企業(yè)日益增多，對(duì)專業(yè)人才需求強(qiáng)烈，而市場(chǎng)上經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)真正懂3D打印的人嚴(yán)重短缺。

總之，全球范圍內(nèi)已經(jīng)掀起工業(yè)4.0的浪潮，制造業(yè)也正在向數(shù)字化、智能化、個(gè)性化方向發(fā)展， 其中3D打印是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造的代表技術(shù)之一，它將對(duì)工業(yè)制造、生物醫(yī)療和人們的生活等領(lǐng)域產(chǎn)生革命性的影響和改變。在我國(guó)政府提出 “中國(guó)制造2025”的大背景下，作為新興工業(yè)技術(shù)代表的3D打印技術(shù)必然會(huì)有廣闊的發(fā)展空間，在未來的工業(yè)、生活等各領(lǐng)域也將會(huì)占有重要地位，我們要以此為契機(jī)，加快促進(jìn)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)由“工業(yè)大國(guó)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤肮I(yè)強(qiáng)國(guó)”。

作者簡(jiǎn)介：黃天鳳（1973-），女，湖北隨州人，講師，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)。endprint