3D打印,也稱增材制造,能有效降低產品開發成本,縮短新產品開發周期,有助于改變我國制造業長期處于價值鏈低端的不利局面
當前增材制造企業總體上依然“小、散、弱”,還處于“單打獨斗”的發展階段,產業整合度較低,技術研發和推廣應用還處于無序狀態
近日,國務院總理李克強主持專題講座,討論加快發展先進制造和3D打印等問題。會議提出,要促進中國制造上水平,既要在改造傳統制造上“補課”,也要瞄準世界產業技術發展前沿。
“3D打印體現了信息技術與先進材料技術、數字制造技術的密切結合,是我國制造業升級發展的重要方向。”工信部賽迪研究院裝備工業研究所所長、《國家增材制造產業發展推進計劃(2014-2016年)》主要起草人左世全接受《經濟日報》記者采訪時表示,3D打印能有效降低產品開發成本,縮短新產品開發周期,有助于改變我國制造業長期處于價值鏈低端的不利局面。
增材制造前景廣
3D打印,也稱增材制造,它實現了制造從等材、減材到增材的重大轉變。左世全解釋說,減材加工工藝主要指切、銑、磨等,等材加工工藝則以鑄、鍛、焊等為代表,而3D打印則是增材制造技術,可以一次制造任意復雜的零部件。
由于改變了切削、組裝等加工模式,減少了加工工序,3D打印能大大縮短新產品、新工藝的開發成本與周期。以發動機缸蓋為例,傳統砂型鑄造、工裝模具設計制造周期需要5個月,而利用3D打印技術,則能在1個星期整體成型出四氣門六缸發動機缸蓋砂型。
目前,3D打印已在航空航天、汽車、生物醫療、模具制造、文化創意等領域得到初步應用,產業規模增速很快。有關數據顯示,我國3D打印產業規模2013年為20億元左右,2014年達37億元左右。未來5年,我國3D打印市場規模還將實現30%以上的快速增長。
在國務院專題講座上,中國工程院院士、西安交通大學教授盧秉恒指出,以3D打印為代表的增材制造的前景是“創材”,即按照材料基因組,研制出超高強度、超高耐溫、超高韌性、超高抗蝕的新材料。目前3D打印已制造出了耐溫3315攝氏度的合金,用于“龍飛船2號”,大大增強了飛船推力。
個性定制成本低
南京市兒童醫院日前在國內首次嘗試采用3D打印技術,打印出患者的心臟模型,反復模擬手術練手,從而成功為一名3個多月大的嬰兒進行了復雜的先天性心臟病手術。從心臟到肢體,從飛機到汽車引擎零部件……基于3D打印低成本定制化的優勢,生物醫學、航空工業和個人消費都是其最具潛力的應用領域。
左世全表示,3D打印不需要模具就能進行零部件制造,產品的單價幾乎和批量無關,因此在新產品開發和小批量生產中極具優勢,企業可以進行多品種個性化制造,甚至可以提供定制。
“3D打印技術契合了工業4.0制造智能化、資源效率化和產品人性化的理念,因此成為國外發展的重點。這場制造技術的革命,對中國制造業升級也至關重要。”賽迪顧問原材料產業研究中心分析師雷洋認為,我國3D打印將率先在航空工業和生物醫學領域獲得廣泛應用,隨著打印設備和打印材料技術的進一步突破、成本的進一步下降,3D打印在個人消費領域也將得到進一步發展。他預計,“十三五”期間,3D打印將深刻影響制造企業的生產方式,引領制造業從標準化和精益化生產步入定制化生產。
全民創新新通途
“3D打印展現了全民創新的通途。”盧秉恒在國務院專題講座上說。比如2014年,美國GE公司挑戰3D打印,將飛機的一個零部件公開讓創客設計。收集的700多個方案中,第一名只用了六分之一原始結構的重量就完成了全部測試。設計者是一個19歲的年輕人,方案卻超過了GE公司的資深專家。
不僅如此,左世全還指出,3D打印和產品的復雜度關聯度較低,很多傳統方法無法制造的產品都可以輕易生產出來,這有利于增加產品設計自由度,提升設計創新能力,拓展創新創意空間。
目前,我國3D打印已經具備了一定的技術和產業化基礎,部分技術領域已達到國際先進水平。但雷洋指出,3D打印要實現產業化發展,還需要突破技術成本、打印材料、產品質量、社會風險等瓶頸。2014年,我國增材制造產業規模僅為全球的6%左右。增材制造企業總體上依然“小、散、弱”,還處于“單打獨斗”的發展階段,產業整合度較低,技術研發和推廣應用還處于無序狀態。
左世全建議,要針對航空航天、汽車、文化創意、生物醫療等領域的重大需求,突破一批增材制造專用材料;加快提升一批有重大應用需求、廣泛應用前景的增材制造工藝技術水平,開發相應的數字模型、專用工藝軟件及控制軟件。
摘自《經濟日報》