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经过这40年的发展,中国装备制造业规模已经超过20万亿元,占全球比重已超过1/3.但我国装备制造业还面临大而不强、创新能力弱,在基础产品、基础工艺、基础材料、基础研究等方面存在大量短板等问题.增材制造、大数据、物联网、云计算等新动能的出现则有效解决了这些问题.《福布斯》杂志的报道称,2017年,预计有57%的制造业企业增加了增材制造相关领域的投入,47%的企业在增材制造方面的投资回报率都有所增加,更有95%的企业将增材制造技术的应用视为自己在市场竞争中的优势所在.增材制造新动能正日渐成为经济发展的新引擎之一.2018中国增材制造大会暨展览会于7月26—28日在杭州召开,《中国电子报》记者就增材制造的行业发展趋势、市场技术热点等采访了多家参展企业.
增材制造技术很重要吗？
增材制造技术,也就是所谓的3D打印技术,正逐渐的进入人们的视野.随着全球产业结构进入深度调整期,增材制造作为一项新兴制造技术,在新技术与产业革命中开始扮演越来越重要的角色,备受各行各业的关注.
在医疗领域,使用增材制造技术可以非常便捷地制造一个助听器.在助听器还是纯人工制造的年代,制造工人工作时面对的压力非常大,因为助听器是放在耳朵里,对工艺的要求非常苛刻严谨,即使非常有经验的工人也避免不了返工,因此,有些工人离开了这种劳动密集型产业,人工成本逐渐增加,直到增材制造技术的出现,为这个产业带来一丝生机.“当增材制造出现了以后,可以直接把它从数模打印成一个助听器.”Materialise大中华区销售总监严辉说.
除此之外,增材制造技术也在汽车制造领域起到了一定的推动作用,尤其是整车中的模具.按正常的流程来算,一整套的模具需要的投资周期范围大概在14个月到18个月之内,开发费用非常昂贵,甚至可达到数以亿计.增材制造技术出现之后,厂商们希望可以借助这门工艺缩短研发周期、减少经济成本.在国内,一般来说,一个完整地车型生命周期大概需要五年,每一年到两年的时间内,都会有一次小改修,三年左右的时间内,会有一个大改修,五年后,会进行全新地开发,这是传统的流程.这一系列的投资在10亿人民币左右,每一次改动投资,大概在2—3亿人民币.这里面绝大多数的投资都用在缩短开发周期以及模具上.“通过增材制造我们摆脱了模具,可以极大的缩短研发以及制造的过程.”意大利意柯那设计集团全球副总裁、大中华区销售与市场总监薛楠说.
在航空航天领域,增材制造技术的重要性更加明显.首先在发动机喷嘴头部,这部分已经可以使用增材制造技术进行制造,达到最高的效率；其次,产品性能的把控力有所保证,增材制造可以作出传统制造难以做出的部件,这样对如何改善物理学的性能有很大的帮助,甚至可以提高产品的热力学性能.与此同时,由于零部件数量的减少,耐用度也会提高.最后,增材制造技术解放了制造供应链,即使很复杂的部件,也可以经过简单的环节完成.“飞机部件、系统、机身构件、内部饰件、二级结构件、甚至是最核心的引擎部件,都可以使用增材制造技术.此外,还用于一些军用领域,包括无人机.” 通用电器航空集团增材业务北区总监刘志刚介绍说.
低成本推动行业发展
近年来,增材制造产业的飞速发展,国际巨头企业纷纷涌入国内市场.作为全球最大的增材制造技术应用市场,中国的增材制造产业正在迅速崛起,2018年,国内外增材制造新工艺、新技术、新产品及新应用等创新成果将加速出现.2012年以来,在相关政策的鼓励和引导下,增材制造产业再次兴起,吸引着大批和研发机构投入大批研发资本,也取得了大批创新成果.
从专利角度分析,据统计,从2012年开始,增材制造相关专利申请进入快速增长期,申请数量由2012年的255件增加至年2017年的3220件,2016年全球专利申请数量高达7834件.近期,多射流熔融制造技术、复合增材制造技术等低成本高效率的新型增材制造技术不断出现,铜合金、铝合金等金属材料、陶瓷材料等无机分子金属材料和有机高分子材料的研究均取得突破,软/硬组织支架、体内植入物、假肢、矫正器等生物材料领域的创新成果不断涌现.
为什么增材制造的发展会这么迅速？随着增材制造技术成熟度的不断提升,增材制造使用成本持续下降.光敏树脂、高品质钛合金粉末等增材制造专用材料降低幅度较大,部分材料降低8成以上；随着市场竞争加剧以及专用型、低成本工业级增材制造装备出现,极大拉低了增材制造装备；随着增材制造技术与新一代信息技术的加速融合,出现了各类增材制造云服务平台,极大降低信息获取、沟通交流、物流运输等成本.“增材制造比传统行业实现了更低成本以及更短的研发周期.”Polymaker共同创始人、市场与销售副总屈航说.
人才是增材制造发展的重心
增材制造行业仍在行业初期,会面临着各种各样的难题,例如,技术不成熟、人才缺乏、资金短缺、融资难等等,这就需要政府、金融机构、科研单位及机构以及企业自身的共同努力和推动.尤其进入2018年以来,我国制造业发展环境更趋复杂,迈向全球价值链中高端的发展目标正面临前所未有的外部压力.
所以中国需要自强,更需要着力构建良好的制度环境.三迪时空集团创始人、董事长李培学表示,推动增材制造发展,一是加强顶层设计,统筹组织协调；二是优化资源配置,提升创新合力；三是深化军民融合,促进国防带动；四是强化财税扶持,增强系统支撑；五是加大金融支持,推进产融结合；六是加快人才培养,打造工匠精神.
德国制造之所以如此强悍,关键是这个国家积蓄了丰厚的“工匠”资源,包括工程师、高级技工、普通技工.无论是工程师还是普通的技工,每人都有一手绝活,有的是祖上传承,但更多来自于遍布德国的职业学校、技工学校,甚至应用技术大学.此外,德国行业协会的培训和企业内部的实地训练也非常普遍,这是我们需要学习的地方.在中国,企业更加注重文凭而不是实际能力,这决定了我们的人才培养环节重视理论研究,而不是技能操作,很多毕业生与市场需求脱节；另外,目前技术人才的培养依旧没有得到大多数人的“正视”,高级技工短缺,技工教育体制不完善,我国技能职业人才的培养正经历着种种困难,这对于打造制造业强国确实是非常不利的.
“无论是增材制造产业还是其他行业,要让工匠精神树立起来,必须在体制机制上让那些默默耕耘、诚实劳动的匠人,身怀绝技、身手不凡的技工以及“土专家”受到礼遇,工匠精神才有生长之基,才能发扬光大.” 李培学说.
“人才,尤其是新行业的人才,在整个发展过程中都起到不可或缺的作用.”先临三维科技股份有限公司CEO李涛表示.
增材制造需寻找发力点
在很长一个阶段,增材制造产业技术将会始终作为传统产业的补充,将是一个艰难发展的阶段.实现大规模突破的前提条件：一是材料技术高度发展,围绕各个行业需求,形成低成本、易制造的新型3D材料.二是焊接技术突飞猛进,围绕焊接技术和数字化控制,形成高精度、高速度的制造.三是云计算大数据技术和3D打印密切结合,在设计、生产、服务环节形成互动.四是资本高度关注产业发展,形成金融支持氛围.“所以,政府层面要理解产业,千万不要急于求成.”渭南高新区管委会副主任姜通说.
除此之外,企业层面要有清醒的认识,坚持围绕行业应用发展.增材制造企业一定要找到发力点,围绕需求端,研发、制造、摸索产业需要的产品和服务,找到盈利模式.在企业发展初期,商业模式比技术更加重要,先活下来,再发展壮大.“对于技术应用企业而言,他们的目标很明确,我可能不需要你的设备有多么强大的功能,能解决问题的3D打印产品和技术就是好东西,这也是所有增材制造企业应该研究的.”渭南高新区管委会副主任姜通说.
目前,众多的增材制造企业目前还处于单打独斗的局面,缺乏信息资源、缺乏市场对接渠道、缺乏协同创新、缺乏资金保障支持,缺乏公共配套.这种情况下,除了个别企业外,大多数很难跨越死亡周期.“所有进入专业增材制造园区、依靠专业平台资源和专业的服务队伍,实施企业孵化,共同抱团取暖,先生存下来,待到发展到一定规模时,再走出园区,实施企业加速,到产业需求集聚区去,才是产业未来发展的趋势.”渭南高新区管委会副主任姜通说.
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参考文献：
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