对“3D打印热”的冷思考

“3D打印”概念在国内正热。

3D打印行业近一两年在国内以飞快速度进入人们的视线,其广泛的应用令人对其未来的市场空间产生无限联想,甚至被誉为是引领第三次工业革命的新兴产业。国内越来越多的企业正积极布局进入3D打印行业。然而,理想与现实之间,总是存在一定的距离。国内3D打印产业与欧洲、美国相比仍然有较大差距。

中国3D打印产业联盟的一项调查显示,全球共有200多家3D打印设备生产企业,中国占了一半。全球“3D打印”两大领军企业Stratasys与3DSystems证实,中国已成为其全球销售额增长最快的地区之一。

国内不少展会都把“3D打印”企业奉为座上宾,似乎没有它站台,主办方有点难为情。然而,国内耳熟能详的“3D打印”企业,大多却因专利或产品档次等问题被挡在展会门外。

在中国建筑业,“山雨欲来风满楼,黑云压城城欲摧”,大有3D打印建筑将终结传统建筑业之趋势。

透过表面升温,我们需要对“3D打印”作冷思考。

“3D打印”“玩”家多,核心技术短板凸现

“3D打印”引领了制造业的变革,正逐渐改变世界。这听起来很振奋人心。“3D打印”技术毫无疑问是一项令人称奇的技术,但它并不神秘。

3D打印机又称三维打印机,是一种累积制造技术,即快速成形技术的一种机器,它是一种以数字模型文件为基础,运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品,以逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中,机器按照程序把产品一层层造出来。

3D打印机堆叠薄层的形式有多种多样。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料,堆叠薄层的形式有多种多样,可用于打印的介质种类多样,从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。

2013年前后,“3D打印”这个舶来品在中国迅速成为热词。上网一看,国内标榜“3D打印”的企业突然冒出很多。然而,有业内资深人士认为,不少企业大多靠模仿、订购世界主流机型起家,基本没有核心技术,在精度上更无法与域外发达国家优秀企业的同类产品相比,大多还处在“玩”的阶段,离真正在工业设计等领域应用、并使之产业化,还有很长的路要走。

据《解放日报》12月25日报道,Stratasys大中华区总经理汪祥艮日前在接受记者采访中,用“突飞猛进”来形容近几年国际上3D打印技术与材料的发展。汪祥艮说:3D打印已跳出设计领域,进入生产领域。在国外,机器人、军工、航空航天、医疗、汽车等高端制造领域开始大量应用3D打印技术。如宝马、沃尔沃汽车的组装模具广泛使用3D打印产品,可节省90%制造时间。在国内,“3D打印+制造业”呼之欲出,但尚未进入广泛应用阶段。然而,3D打印设备制造领域已出现无序竞争迹象。不少国内3D打印设备制造企业一拥而上、低价竞争。个别企业无一项核心技术。

我们必须力克浮躁,潜心提升核心竞争力,这是当务之急。

“3D打印建筑”将彻底颠覆传统建筑行业?

不久前,一则来自意大利的消息透露,世界上最大的3D打印机“三角洲大”(高达12米)问世了,不仅个头大,最关键的是,这台打印机建造房屋成本极低。

这台打印机由一个直径6米的坚固金属架支撑,旋转的喷嘴也有搅拌器的功能,可以均匀地打印材料,所用的材料是粘土,然后再用少量的化学添加剂进行结构的加固。此外,这款“巨无霸”造房十分迅速,能够提供一种非常灵活的建筑,这些建筑呈鸟巢状,还能进行组装。一旦这项技术加以推广,那么三维打印房屋将变得越来越普遍。相对于普通建筑来说,这款打印机更加适用于廉租房建设和快速建设,所建房屋可以经受住地震、龙卷风和洪水等自然灾害的考验,对于发展中国家的灾区救援来说,具有很好的市场前景。

一年前记者曾报道上海一家科技公司用3D打印技术打印10栋完整建筑的新闻。记者当时在现场目睹了那些3D打印建筑:房子不大,面积或十来个平方,或二三十个平方,最高不过两层。墙体呈年轮蛋糕状结构,由一层层类似混凝土的“油墨”堆叠而成,每层大约2厘米高。这种与众不同的墙体,是用特殊的“油墨”根据电脑设计图纸和方案,在现场层层叠加“喷绘”而成。从现场提供的打印现场视频片段可以看到,一只巨大喷头像奶油裱花一样源源不断喷出灰色油墨,油墨呈“Z”字形排列,层层叠加,很快便砌起了一堵墙。之后,墙与墙之间还可像搭积木一样垒起来,再用钢筋水泥进行二次“打印”灌注,连成一体。

据介绍,这台打印机,高6.6米、宽10米、长32米,底面占地面积足有一个篮球场那么大,高度有三层楼高。这些亮相于世人面前的3D打印房屋,是在异地打印好后搬运到上海的。

在人们的传统概念中,油墨总是液体的。其实,3D打印房屋所用的“油墨”是一种经过特殊玻璃纤维强化处理的混凝土材料。这些“油墨”挤出后会很快凝固、不塌落,保证打印机能连续打印。

曾有媒体引用当事人对3D打印房屋的溢美之词:与传统建筑施工工艺相比,3D打印的建筑不但建材质量可靠,还可节约建筑材料30%~60%、缩短工期50%~70%、减少人工50%~80%,3D打印的建筑至少能使建筑成本降低50%以上,云云。

依据何在?存疑有三:

其一,现在所见的3D打印建筑大抵是一些迷你建筑物,倘若打高大建筑,其主体受力的墙、柱、梁的钢筋结构的绑扎是万万不能被节约的,那样的话,3D打印机岂不自贬身价,成了通常建筑施工使用的混凝土泵车?

其二,如果3D打印建筑是采取特定空间预制构件,然后现场拼装,那么,现在住建部力推、正在全国各地开花结果的建筑工业化,不是比3D打印速度更快、成本更低、更成熟?

其三,据有关知情人士透露,3D打印建筑的“油墨”其实都是由优质材料碾轧粉碎后,与特种粘结剂搅拌而成,成本不菲。退一步说,即便“油墨”的基料真可以用碎砖、碎石碾轧粉碎后与粘结剂搅拌合成,工地上哪有那么多废碎砖、碎石?何况碾轧的成本也不会低。 

业内不少资深人士的看法是:对于“3D打印建筑”将彻底颠覆传统建筑行业的观点不敢苟同。但3D打印在打印曲面及其复杂的建筑装饰构件方面,相比传统工艺,无疑具有巨大的优势,大有用武之地。

市场呼唤相关国标与政策扶持

3D打印业务在国外的发展势头十分迅猛。据前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国3D打印产业市场需求与投资潜力分析报告》显示,2009年全球3D打印市场规模为10.69亿美元,此后三年保持在20%以上的速度增长,至2012年市场规模达到22.04亿美元。2013年全球3D产业的发展更是突飞猛进,增速达到81.49%,市场规模达40亿美元。其中,美国、日本、德国占据了3D打印市场的主导,尤其是美国占据了全球近40%的比重。

国内3D打印技术起步晚。与美国、德国等发达国家相比,中国的3D打印产业仍处于起步阶段。国内3D打印应用仍主要停留在科研阶段,并未实现在工业及个人消费领域大规模推广。据中国产业调研网发布的《2015年版中国3D打印市场专题研究分析与发展趋势预测报告》分析:对标美欧等地发达国家,我国对这项技术重视和规划不够。一是主导的技术标准、公共技术平台尚未确立,缺乏产学研一体化机构,技术研发和推广应用还处于无序状态;二是产业规模化程度低,产业链尚未有效形成,产业整合度较低;三是缺乏市场机制,技术进步主要在国家项目资助下开展,企业的主体作用不明显;四是教育培训和社会推广乏力,3D打印相关课程尚未列入机械、材料、信息技术等工程学科的教学必修课程体系,企业对3D打印技术的前景认识不到位导致产业需求不足。

对于正处于培育推广阶段的中国3D产业而言,政府的重视与政策扶持显得尤为重要。目前国内已有多省市成立了地方3D打印产业联盟,并在相关政策中提及要重点发展3D产业。教育部也正在制订方案,让3D打印走进学校。但是,3D打印产业多年来缺乏全国性的产业宏观规划和引导,没有一个方向性的指引。不久前,工信部、发改委和财政部明确提出,将“研究制订增材制造(即3D打印)工艺、装备、材料、数据接口、产品质量控制与性能评价等行业及国家标准”。业内人士均认为,这一标准的尽快出台,将有助于3D打印技术的推广应用,避免行业无序竞争。《国家增材制造发展推进计划(2014-2020年)》,进一步明确了产业的发展方向,并在政策上给予更多的支持,将成为推动3D打印产业发展重要力量,进一步引爆中国的3D打印。

3D打印技术,属于新一代绿色高端制造业,与智能机器人、人工智能并称为实现数字化制造的三大关键技术。这项技术及其产业发展是全球正在兴起新一轮数字化制造浪潮的重要基础。加快3D打印产业发展,有利于国家在全球科技创新和产业竞争中占领高地,进一步推动我国由“工业大国”向“工业强国”转变。

3D打印真正在国内普及,并要走向世界的前列,需要有一大批具有核心竞争力的优秀3D打印企业。业内人士呼吁:尽快出台相关国标的同时,需要对3D打印的龙头企业予以培育,加大研发投入,提供政策优惠,辅助关键技术攻克。

编辑:Julie
标签:冷思考3D打印热

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