3D打印市场、走势及瓶颈

点击量:328 发布时间:2017-01-24 作者:状迈(上海)增材制造技术有限公司
创新发展驱动快报》是中科院文献情报中心与江西省科学院的合作项目,该系列快报产品主要以江西省政府为主要受众,每期针对当前科技发展中关注的热点话题或面临的具体问题提供一些相关信息,为政府决策提供情报支持。该快报主要有三个特色,一是强化需求导向,紧密围绕着江西省政府关注的问题和话题;二是内容短平快,针对问题,直入主题,篇幅短小;三是对重点信息有重点分析说明,减少从信息到决策支持性情报的成本。”
自今日起,公众号将选取部分快报陆续刊登,为公众系统了解科技产业信息情报提供参考。
 
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创新观点——3D打印
3D打印市场、走势及瓶颈 
 
 
3D打印市场及走势 
 
2014年全球3D打印机以及相关的材料与服务市场达到33亿美元,预计2014-2019年的年复合增长率高达44%,到2019年市场规模将到达202亿美元。未来3D打印将渗透到更多领域,更多公司会进入新的利基市场。航空航天、汽车、医疗等行业仍将是3D打印的主要驱动因素。未来3-5年是3D打印技术的关键发展期,中国有望超越美国成为全球最大的3D打印市场。
国内有多省市成立了地方3D打印产业联盟,将3D打印作为重点发展产业。西南证券研究报告指出,未来几年中国3D打印市场仍将保持40%左右的增长速度,到2018年有望突破200亿元。民生证券研究报告建议把握三大投资主线:一是打印材料市场空间大的企业,二是配备3D打印高端设备的企业,三是布局全产业链的龙头企业。华泰证券研究报告指出,从3D打印产业链来看,上游材料,中间环节软件控制、设备制造以及下游的特殊领域打印制造,都存在一定技术壁垒,特别是工业领域的应用存在标准设定和工艺控制的问题,把握材料加工和打印成型过程中的核心工艺参数无疑会建立更高的企业护城河。
 
我国3D打印面临的问题 
 
(1)过度关注3D打印设备,忽视3D打印材料
3D打印发展的关键在材料,未来3D打印材料将爆发巨大生命力,可能占据3D打印产值30%以上份额。目前国内3D打印行业所使用的高分子材料、金属材料、尼龙材料、陶瓷材料、光敏树脂材料和钛合金等冶金粉末材料还都基本依赖进口,价格居高不下,严重影响了3D打印产业的健康发展。因而需要积极扶持一批材料企业与国内外科研机构合作,尽快实现3D打印材料自主化。
(2)研发企业的困惑
有业内人士指出:目前还存在一个严重的问题,就是专注研发的企业竞争不过主打低价格的低端小公司。因大部分企业在做低端机器,靠打价格战吸引消费者,同质化竞争愈演愈烈。不少公司只有几个人,靠网上获得的3D打印程序,产品价格甚至低至数百元。这对做研发的企业绝对是伤害,按这个价钱企业无法收回研发成本。因而,高层的扶持政策采取直接或者间接地通过地方政府对有研发能力的企业进行奖励,或者推动高校、研究机构和企业的研发合作的方法要远比单纯“一把抓”地扶持整个3D打印行业有效得多。
(3)企业希望看到更多具体政策
最后,在政策鼓舞之下,还存在一个不容忽视的问题——行业发展仍然存在“行业规范和准则缺失”的现象。3D打印企业在一定业务领域,如医疗、军工、航空航天等行业,面临着较高的准入门槛,如何在一些特殊领域制订相应的准入标准和技术指标,还缺乏一些比较明确的方向性指引。而从行业的角度来说,由于整个3D打印行业处在一个快速发展的阶段,还缺乏一定的行业规范和准则,也都是目前亟待解决的问题。
 
政府该如何扶持3D打印产业 
 
政府的扶持是一个产业发展的润滑剂和推进剂。政府应该如何通过政策引导扶持3D打印产业的良性布局与发展?如何让3D打印产业避免重蹈光伏发电产业的覆辙?以下观点期望能引起更多的思索和讨论。
1、扶持3D打印产业,需正确认识3D打印产业链
3D打印产业,由四个部分构成。这四部分环环相扣,缺一不可,政府扶持3D打印产业的发展,必须从全产业链入手,只有全产业链的繁荣壮大,3D打印产业才真正在中国落地生根。
第一,3D数字化建模软件。3D数字化建模软件是3D打印的基础,无论是直接建模,还是逆向扫描,都需要用到3D数字化建模软件,比如国外的CATIA、UG、CREO和国产的中望3D等,3D数字化建模软件的发展水平,使用水平,和一个国家的工业设计创新能力直接相关,是3D打印的数据源。
第二,3D打印机硬件。3D打印机包含很多种类型,如选择性激光烧结(SLS)、直接金属激光烧结(DMLS)、熔融沉积成型(FDM)、立体平板印刷(DLA)等模式。现在国际主流的设备如美国的3DSYSTEM,Stratasys、德国的EOS等和国产的如陕西恒通、湖北滨湖机电等企业的3D打印机硬件都是通过把3D数字化建模软件所建立的3D模型通过STL等格式导入3D打印机,之后进行分层打印的增材制造。
第三,3D打印材料。目前3D打印材料可支持的类型已经比较多,从大类上分,可以分成非金属非生物材料、金属材料、生物材料三大类,每一类又都包含很多种材料类型,以SLS加工模式为例,目前已经支持腊粉、聚苯乙烯、工程塑料(ABS)等多种材料。
第四,3D打印网络公共服务平台。了解3D打印行业的人士都知道,在发达国家,3D打印公共服务平台在3D打印产业链中扮演着非常重要的角色,如Shapeways这样的 3D打印网络平台,在3D打印的教育普及推广、创意呈现、在线企业服务等方面起到了不可替代的作用。可以说,3D打印产业在国外的繁荣,3D打印网络公共平台功不可没。
2、科学布局,避免同一项目的大量重复建设
3D打印的技术类型非常多,材料选择也很多,在无序的市场环境下,或者政策指导下,简单的支持3D打印,很容易造成一哄而上,同一项目的大量重复建设,而其他一些研究地带真空的问题。
科学布局的第一层次,是要全产业链覆盖。避免出现全部支持硬件,无人支持软件、材料及服务的状态,这一点在3D打印产业链四环分析中已经阐述。
科学布局的第二层次,是要全类型覆盖。以材料为例,我们国家的3D打印材料科学还落后于发达国家,例如我们自己研发的光敏树脂,放置时间久了后就容易凝固,失去效用,打印出来的成品,也容易出现变色、变形等问题,我们要从无到有,从有到精,一步步跨越;但不能全部研究光敏树脂,金属材料要研究,生物材料也要研究。
科学布局的第三层次,是要精确计算3D打印机资源。现在各地都在建立3D打印中心,很多3D打印中心是政府或者国有企业支持建立的,大量购买国外高端设备,不问企业服务需要,先建好了再说,造成了大量的资金浪费,大量设备闲置,而这些设备,随着时间的推移,技术的进步,将会很快贬值。目前,世界上最大的3D服务中心,如shapeways也不过数十台3D打印机。换句话说,3D打印设备购买很简单,但用好不容易。
3、合理引导,奖补结合,重点支持自主创新
目前,我国扶植技术研发创新,产业化实施,基本上是以项目支持体现。其实政府对3D打印的支持和引导有更多的做法可以尝试。
一是奖励的做法需要改变。现行的研发支持方式,更多的是支持未完成项目,这样做的优点在于降低了企业前期研发的难度和风险,但缺点在于无法保证所支持项目的最终效果。因而,如果改为奖励的模式,先进行项目引导,由企业自行建设,然后针对发展结果进行奖励,这对于保障发展成效会更加有效。而且在这种方式下,奖励可以有所倾斜,力度也可以加大,避免平均主义导致真正需要支持的项目得不到足够的资金。
二是可以通过产业化补贴的方式(类似之前实施的家电下乡)推动——对于3D打印产业化销售,包括软件、硬件、材料、服务等,以补贴终端的形式进行鼓励。这样的做法,不仅对3D打印产业给予了资金支持,同时也支持了产业化推广,降低了企业用户使用3D打印技术的难度,是比较有力的措施。
另外,在3D打印扶持的过程中,也要注意重点扶持那些有核心技术和自主创新能力的企业。我国现在国产的小型桌面式的3D打印机非常多,价格上从3-4千元到万元左右一部的不等,属于世界最低,但这其中很多都以Makerbot的开源系统为基础,从设备设计到软控系统都是国外开源的,不过汉化一下而已,有的甚至连汉化都懒的做,这样没有自主研发技术的项目,就没有支持的价值。支持的重点应该放在那些从技术上能真正填补国内空白并追赶国际一流的研发项目。
4、潜心研发,服务先行
服务先行,就是以需求为导向,以市场为导向。如上所述,购买设备简单,建立成功的公共服务平台才是难点所在。一个好的3D打印公共服务平台,应该做到能把分散式的设备资源整合利用起来以最大化降低重复投资、提高设备使用率并建立统一的服务标准和质量体系。只有这样才能更有利于企业接受3D打印服务,并将之用于产品的研发和生产中去,实现制造业的升级。
5、建立多层次3D打印教育、研究体系
要发展好3D打印产业,就必须建立多层次的3D打印职业教育体系。这种教育体系应以3D打印应用技术培训为主,在重点大学开设分别针对软件、硬件、材料的学科,并引导研究生、博士生积极研究相应方向。另外,还可以通过设置国家级、省级的3D打印设计大赛、研发大赛,来鼓励促进3D打印这项技术在教育领域的快速普及推广和应用。
目前已经有部分高校如北京工业大学开始培养3D打印专业的研究生,北京市教委亦尝试在中小学开设与3D打印相关的兴趣班和创意培训班,为未来人才发展做储备。3D打印在国际上已经列入教育的范畴内,而不仅仅是职业培训,以台湾为例,政府给每个中小学8万元台币的扶持资金,将3D打印知识和应用纳入中小学必修的劳工课。
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