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佛山高新区作为佛山装备制造业的主要阵地,目前已经形成了集“研发、工程设计、核心零部件、精密加工、系统集成、品牌服务、高端展会”于一体的装备制造全产业链,培育出了一批产值超百亿的龙头骨干企业.随着本地产业的高速发展,未来在产品设计、机械制造、模具制造创新等方面对3D打印技术蓄势待发.
增材制造技术,即3D打印技术,是以数字模型为基础,将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术.作为一项新兴的数字生产技术,它的出现赚足了人们的眼球.目前,3D打印正与主流制造业的融合度越来越高.
3月26日,广东省3D打印产业技术创新联盟2017年会员活动日暨产业技术高峰论坛在佛山高新区举行.来自佛山、广州、深圳、东莞、汕头、珠海等地的3D打印企业约300名企业代表参加了论坛.现场,省内外专家分别就3D打印制药、美容护肤品、髋骨关节打印、新材料介绍等作了专题报告,并与现场嘉宾、企业代表共同探讨了3D打印产业的发展现状及应用前景.
佛山是制造业大市,同时也是广东省率先发的起研究增材制造技术的城市之一,2016年规模以上工业总产值约2.06万亿元,位居全省第二,目前正致力于打造国家制造业创新中心.佛山高新区作为佛山装备制造业的主要阵地,近年来,不断壮大培育形成了一批从事增材制造设备研发生产、材料制备、产品加工及技术服务的专业化企业,应用领域涵盖医疗、核工业设备、汽车、模具等诸多领域.同时,依托增材制造技术研发优势及产业基础,抢抓机遇,在现有的增材制造基地基础上,进一步扩展范围,集聚上下游相关企业,扩大产业规模,占领3D打印产业高地.
3D打印：探素佛山智造的新路径
随着工业4.0智能制造时代的到来,佛山先进装备制造业的发展方向中一个最主要的方向就在于发展智能制造产业.
从佛山高新区的整个发展历程看,在制造业转型升级的浪潮中,正式起航“广东省3D打印产业创新联盟协同中心”是个值得研究的节点.而这一事件的发生并不突兀,亦非偶然,而是近年来佛山高新区“二次创业”的一个顺其自然的结果.
佛山高新区“二次创业”后,开始从一个典型的珠三角专业镇内部的工业园区,转向拥抱整个广佛经济圈的创新型科技园区,其中重要的一点是锁定3D打印产业为重点培育和发展的战略性新兴产业.
2014年12月23日,由佛山高新区与广东省3D打印产业创新联盟合作共建“广东省3D打印产业创新联盟协同中心”,旨在逐步提升佛山高新区3D打印技术创新能力和产品应用水平.据悉,当时佛山市政府将配套划拨5000万元专项资金,用于支持以3D打印为主的装备制造产业技术创新.同时,推动3D打印产业孵化器建设,带动3D打印相关装备、材料的研发、应用推广等方面取得突破,争创“中国3D打印产业化基地”.
此外,在论坛上,佛山高新区管委会还与杭州先临三维科技股份有限公司、德国EOS公司三方共建华南3D打印应用技术研发中心,以此建设成为华南地区重要的3D打印技术服务中心、最新技术展示中心、人才培养中心以及创新创业中心.
接过“以3D打印产业为重点培育和发展”这面大旗后,佛山高新区焕发出巨大的创新活力,以平台聚产、以产聚人的新势能逐步释放出来.尤其是在广东省科技厅以及广东省3D打印产业技术创新联盟的支持帮助下,佛山高新区3D打印产业有了长足的发展.
“随着本地产业高速发展,在产品设计、机械制造、模具制造创新等方面对3D打印技术应用需求日益增长.”佛山高新区管委会副主任李满光表示,瞄准这一需求,2015年,省科技厅批准佛山高新区成立了专业化3D打印公共技术服务平台一一广东3D打印应用技术创新中心,该中心获批为国家级众创空间,目前孵化器内的3D打印入驻项目超过17家,包括南方风机、峰华卓立等本土企业将前沿的3D打印技术投入到产业化应用中,佛山高新区的3D打印产业正步入快速发展阶段.
在论坛活动现场,李满光坦言, “3D打印产业作为佛山高新区战略性新兴产业,要鼓励企业抢占市场制高点.接下来,佛山高新区将进一步加大与广东省3D打印产业技术创新联盟的互动,与相关的行业和企业保持紧密联系,并针对装备制造产业出台专门的扶持政策.从孵化器建设、项目产业化、共建产业基金等多方面吸引人才、科技资源汇聚,同时大力推动3D打印应用技术与本地传统行业、特色产业的对接,由此促进本地产业转型升级.”
3D打印：推动制造业转型升级
“只要家里拥有一台电脑和一台3D打印机,就可以直接变成一个小型生产工厂,生产出各种你想要的东西.如杯子、鞋子乃至蛋糕、巧克力,甚至自己的身体器件等等.以上种种,操作者无需任何特殊的生产技能,只需熟悉电脑软件操作即可”.早些年,以上所描述的场景称之为桌面3D打印机,因门槛低、设计简单而成为诸多企业进军3D打印领域的较好入口,并且市面上桌面3D打印机“叫好又叫座”,销量呈现大幅增长.
但经过多年发展,桌面级市场竞争已近“白热化”,加之利润小、精度低、实用性不佳,天花板效应明显.典型案例比比皆是,2015年底,全球3D打印巨头3DSystems公司宣布停产消费桌面级3D打印机,转向更赚钱的专业级和工业级市场；2016年初,国内3D打印技术大咖西通电子在珠海宣布全面进军工业级3D打印领域……
从现状看,随着3D打印应用领域的扩展,当下工业级市场显现了蓝海之势.相比传统制造,3D打印研发周期更短、用料更省,在小批量、个性化等方面优势明显,虽然增材制造不能完全替代减材制造、等材制造,但作为传统制造技术的有益补充,3D打印将极大地推动制造业的转型升级.
对佛山高新区而言,3D打印技术高聚瞄准的正是为高端装备制造业提供专业服务的这一块蛋糕.作为传统的制造业大市,佛山市装备制造业规模在全省排名第二,占“珠西六市”的50.5%.陶瓷、汽车与零配件、模具、灯饰照明、医疗器械等与3D打印相关的行业均处于全国领先地位,并致力于打造珠江西岸装备制造产业带.佛山高新区作为佛山装备制造业的主要阵地,目前已经形成了集“研发、工程设计、核心零部件、精密加工、系统集成、品牌服务、高端展会”于一体的装备制造全产业链,培育出了一批产值超百亿的龙头骨干企业.随着本地产业的高速发展,未来在产品设计、机械制造、模具制造创新等方面对3D打印技术蓄势待发.
广东省3D打印产业技术创新联盟理事长、中国科学院广州电子技术研究所所长李耀棠表示,“3D打印产业是传统产业的补充,应结合产业自身优势,与装备制造、汽车、家电等应用结合.”佛山高新区具有产业及区位优势,3D打印产业更具有发展空间.近年来,佛山高新区依托本地雄厚的装备产业基础,锁定3D打印产业为重点培育和发展的战略性新兴产业,相继吸引清华大学、北京航空航天大学等一批具有实力的3D打印科研院所的研究成果落户,并与南方风机、峰华卓立等本土企业开展合作,将3D打印技术投入到产业化应用中.
另一方面,据统计,全国有超过400家企业涉入3D打印业务,其中60%分布在深圳,广州有100多家,其次为东莞80多家,珠海、中山20多家,佛山10多家.目前整个广东省已初步形成了涵盖软件、产品设计、材料、关键器件、装备、应用的完整产业链,而在产业链的每个环节都集聚了一批技术先进的企业.
纵观而言,广东3D打印企业数量并不算少,但起步较其他地区稍迟.李耀棠认为,起步晚、设备依赖进口、人才队伍缺乏、没有龙头企业是广东3D打印产业的短板.广东企业尤以提供手板制作服务的小企业居多且分散,没有形成合力.另外,3D打印产业仍有众多难题有待攻克,成为发展的绊脚石.
尽管有着“先天不足”的劣势,但发展3D打印产业亦有不少优势.当下,汽车、口腔医疗、装备制造等都是佛山高新区的优势产业,已形成一定规模企业集聚,其中汽车产业通过一汽一大众带动45家配套企业落户,投资总额超过43亿元.装备制造业产值更是占佛山高新区工业总产值的60%.
有如此雄厚的产业基础作市场后盾,3D打印产业发展目标显而易见.李耀棠以传统制造业生产模具为例, “相较于传统的注塑工艺制作,3D打印能够在研发阶段快速制作,生成模具样品,大大减少耗时以及生产成本.”一旦进入量产阶段,就需要依靠传统模具才能实现快速、大批量生产.
“值得注意的是,要用好现有的技术,才能使产业发展更平稳.”中国粉末冶金技术创新战略联盟3D打印专业技术委员会主任宗贵升认为,当前3D打印产业热度高、产值小,出现“高端装备低端化”现象.在他看来,3D打印产业不能只追求先进技术,反而没有将现有的、成熟的技术用到实处. “追求创新固然重要,但用好现有技术才是最重要的”.
对此,李耀棠表示认同.他建议,要避免3D打印产业出现这样的情况,企业应更关注技术应用,由此带动研发,才能够为企业找到先进技术、高端装备与市场的结合点,带动企业发展.
借3D打印之风结创新发展之果
2012年,3D打印界最轰动的事,莫过于美国《连线》杂志主编克里斯·安德森离开老东家,创立了一家3D飞机打印遥控飞行器公司.缘由正如他在2006年出版的《长尾理论》结尾中所描述的那样：3D打印将改变制造业的未来.
在佛山高新区,同样也有企业坚信这一点.全球最高精度3D打印机制造基地在三水投产,规划打造研发、制造、设计、销售、服务集于一体的3D打印产业链；南方风机、峰华卓立、中南机械等传统企业将前沿的3D打印技术投入产业化应用中；清华大学、华南理工大学、香港中文大学等3D打印科研院所的研究成果,也已在佛山高新区实现产业化……在3D打印领域,改变正在佛山高新区时刻发‘生.
作为本土3D打印企业代表,广东峰华卓立科技股份有限公司在布局3D打印方面极具前瞻性,无论是从核心技术发展还是从产业化进程而言,借3D打印技术发力后,这家企业在转型升级路上愈行愈快.
峰华卓立公司于2004年成立.最初,峰华卓立主要利用“无模快速制造”技术（简称PCM）为其股东之一的佛山水泵厂打印水泵零部件.到了2007年前后,公司的方向很快发生了巨大转折,该公司几名工程师的一篇技术论文进入了一汽集团相关人士视野.对方很快联系峰华卓立,并给出了建议, “你们能不能打印汽车发动机？”
很快,双方都发现了PCM技术在汽车发动机、变速箱等复杂零部件快速制造领域的巨大优势.采用传统的模具铸造方法,一台发动机的缸体缸盖耗时达3～6个月,而峰华卓立则将其缩短至半个月.
竞争日趋白热化的国内整车市场上,车企惜时如金.“一款新车的研发周期一般限定在一年以内,而发动机研发出来后,还要进行台架测试、路面测试等很多环节,才能获批投入批量生产,每一天对企业都很奢侈.”峰华卓立常务副总经理金枫说.正因如此,能快速提供发动机样品将帮助企业缩短研发周期,尽早确立开发方向,降低决策风险,这促使峰华卓立很快成为大受欢迎的合作者.
而另一方面,这项技术也让企业的研发成本大减,仅仅一个发动机缸体缸盖,传统铸造技术仅模具成本都在100万元左右, “峰华卓立费用很低”,金枫介绍,“我们做1000万元的生意,就可以帮企业省三四千万元.”
此后,峰华卓立逐步将无模快速制造技术应用于汽车发动机、变速箱等复杂零部件的快速制造,成为3D打印行业整体解决方案供应商.该企业于2015年上市“新三板”,对接资本市场, “驶”上发展的快车道.
在3D打印的应用领域,核电尚是一块处女地.佛山民营企业南风股份子公司南方增材科技有限公司却成为全球首家吃螃蟹的企业——开发金属3D打印技术,“打印”可用于核电站的大件金属构件.
“打造一个大型锻件要几百吨钢材和三年的时间,做完后只要检验不合格,几千万元就打水漂了.”南方增材董事总经理朱志宇说,传统的锻造工艺要求高,流程复杂,生产周期长,需要多套设备配套完成,导致核电成本居高不下.公司希望能找到一种新的技术提高成功率,缩短生产周期.于是朱志宇和他的团队通过各种渠道,在国内各地寻找技术合作伙伴.
2009F底,朱志宇在北京遇到了北京航空航天大学教授、激光增材制造领域专家王华明,明确了在开发金属3D打印技术上的合作.经过上百次实验后,核心技术团队在关键技术上取得了突破性进展,并在实验室成功做出了物理、化学性能皆优于锻件的核电重型装备的金属构件缩比件.
“我们在材料、设备、工艺研发设计上,整套流程都拥有自主知识产权.我们通过国家专利局检索了这个领域的所有相关信息,国内外没有发现与我们技术相似的.”朱志宇自豪地表示,金属3D打印不仅耗时剧减,完全实现数控化的轨迹控制,产品精密度得以提升；更具颠覆性的是,“打印”过程中,哪里有失误,可以像“橡皮擦”一样消除痕迹重新来过,实现无限可修复.
吸引人才扎根着力产业链培育
“2012年,中国3D打印产业技术创新联盟发起成立的时候,才仅仅1 2家企业和科研机构,那时候只有很少人知道什么是3D打印.仅仅4年时间,举国上下没有几个人不知道3D打印的,没有几个人没有接触过3D打印的.”中国3D打印产业技术创新联盟执行理事长罗军曾表示,任何一个新兴产业在起步初期难免反反复复,难免低水平重复竞争、一哄而上,但不要怕也不必怕,市场是检验真理的惟一标准.
“去年广东3D打印产业产值超30亿,占全国市场规模30%.未来3D打印产业将迎来发展机遇,尤其是工业、生物医药方面还有很大的发展空间.”在活动现场,面对3D打印“黑科技”,罗军就他的认知给予了在座人很多信心.
然而,鼓舞人心之际,罗军也隐隐担忧,“当务之急,3D打印的产业发展要从人才端开始,现在我们最大的困惑是人才太少,培养人才的专业机构太少,大多数做3D打印人才培训的机构也仅仅是把3D打印机卖进了学校,却没有系统性的师资培训,没有系统性的培训教材.现在尽管大家都在说3D打印,但是真正能够把3D打印说清楚的也是极少数.因此,3D打印人才培养不可忽视.”
诚然,任何新兴产业的发展,都是以产业人才为支撑和保障.人才短缺注定会成为新兴产业规模化、集聚化、高端化发展的关键制约因素.即便作为省内最早涉入3D打印业务的企业,峰华卓立虽然一路走来还算顺利,但“人才确实比较稀缺”的烦恼始终埋在副总经理金枫的心里.金枫表示,从他所接触过的人才来看,大多数人还是钟情北上广深等一线城市.幸运的是,近几年来佛山对3D打印产业越来越重视,产业环境较好,人才难题有所缓解.“就目前而言,佛山产业基础好,也有相应的政策扶持,加上企业自身也在发展,整体发展还算不错.”
因此,扩大人才规模、优化人才结构、促进人才与产业发展匹配,成为大力发展战略性新兴产业的必然要求.对此,佛山高新区相关负责人表示, “高新区坚持以制造业为根基,将借助广东3D打印应用技术创新中心、广工大数控装备协同创新研究院等重要平台,出台专门针对3D打印等装备制造产业的政策扶持,从孵化器建设、项目产业化、共建产业基金等多方面来吸引更多国内外优秀人才、科技资源汇聚园区.同时,大力推动促成3D打印应用技术与本地传统行业、特色产业对接,更好地服务本地企业,为本地企业的创新发展注入更强劲动力.”
有人说,当今世界,科学技术的进步正在以人们难以想像的速度发展.每一座城市,都应该有属于自己的创新故事.一座创新型城市的建设,如果不能在最前沿的科学技术上有所突破,不能培育出代表未来的新产业,创新将无从谈起.作为3D打印最前沿的技术研究与产业培育之地,佛山高新区正趁势崛起,创造明日辉煌.
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参考文献：
1、 三迪时空：以3D打印技术赋能传统产业 符合全球顶级飞机制造商波音和空客公司产品要求的飞机座椅扶手组件、传统工艺根本无法完成的自带随形冷却流道的汽车金属模具,在短短数月之内就以3D 打印的方式制造出来,圆满提交给客户 总部位于青岛的国内3D.
2、 骨质疏松治疗有望应用新技术纳米和3D打印 □ 文陈莎莎王国付浙江医院当前,骨质疏松症日渐成为影响老年人健康的社会问题 骨质疏松症的发病率已经跃居世界各种常见病的第7 位 我国骨质疏松症的发病率约为6 6,总患病人数达6000 万8000 万,.
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