3D打印与工业制造，牵手容易相恋难

大师兄*

        8月25日，青岛国际机电五金暨焊接切割与机器人博览会开幕，作为日渐火爆的高端科技，3D打印在展会上吸引了众多人的目光，这其中不乏制造业专业人士。他们对3D打印给中国传统制造业能带来哪些变化，提出了许多不解和疑问。这引起了我们深深的思考：为什么3D打印在日渐火爆的环境下，真正的应用行业，比如工业制造和智能机器人行业，却鲜有人了解？里面到底缺失了什么？3D打印与这些行业的对接上仍然处在一个初级阶段，没有能真正实现行业驱动。

       制造业是一个国家工业强弱的标志，3D打印的应用领域虽然在不断的拓宽，但如果仅仅是打印一个人像、一个玩偶、打印一把吉他，停留在桌面机应用层面，它又能体现多少价值，出路又在何方？这是我们不能不深思的一个问题。
国际环境，3D打印驱动工业制造是趋势
3D打印技术
       发端于美国，随后在世界各地开花结果。3D打印技术带来的分散化生产及消费者多元化的需求，正逐步影响着传统制造业的国际分工格局。3D打印与工业制造的融合引起了越来越多国家的重视。

       2013年德国政府提出了“工业4.0”战略，其中提出的重大任务就是聚焦于“智能工厂”和“智能生产”。之所以选择这两个主题，主要在于推进工厂智能化，不仅能够创造前所未有的产品、大幅提高生产效率，还能够解决当前社会面临的许多问题。为了对接德国《工业4.0》政策，欧盟发布了最新“3D打印标准化路线图”，以规整3D打印技术在发展战略中的位置及方向。美国政府更是充分认识到3D打印技术在推动传统制造业转型升级中的重要性，并在重振美国制造业的一系列发展方案中，将3D打印列为11项重要技术之一。另外，日本着力推动3D打印产业链后端，不断尝试将本国已取得的技术成果在工业中进行推广和应用。南非政府将目光投向大型

3D打印机
       设备的研制和开发，将核心激光设备研制与扶持激光技术协同发展。可以说，在国际环境下，用3D打印驱动工业制造已在众多国家里形成了共识，并逐渐成为一个发展趋势。

国内现状，应用市场薄弱亟待唤醒
        2015年，《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》以及《中国制造2025》相继出台，彰显了我国对于发展3D打印产业的决心。在8月24日，李克强总理主持的国务院专题讲座中，更是提到3D打印是制造业有代表性的颠覆性技术，具有重大价值。要促进中国制造上水平，既要在改造传统制造上“补课”，同时还要瞄准世界产业技术发展前沿，要加快3D打印、高档数控机床、工业机器人等新技术新装备的运用和制造。

       国家政策利好，对于3D打印驱动中国制造产生着极其重要的推动作用。但我们也不能忽视目前国内应用现状。

       3D打印机分桌面级和工业级，前者以民用为主，后者偏向工业应用。根据三迪时空3D智造云平台数据显示，与发达国家相比，中国的3D打印还停留在概念层面，尚无成熟的商业模式。从应用层面来讲，低端运用已经趋于饱和，企业扎堆低端FDM型3D打印，工业级应用则由于成本高、技术欠缺等问题，市场占比不足三成。

       从实际发展情况来看，目前国内3D打印产业无论从企业规模、研发投入、产品成熟度、市场开发、材料开发等多个角度来看，依然处于起步阶段，从设备到产品再到服务仍停留在“高级玩具”阶段。

       3D打印技术在我国还处于成长期，产业体量相对较小。目前国内，3D打印企业还是主要以中小企业形式存在。同时，中国制造业各个环节对3D打印技术的认识还存在欠缺，原因或是推广不到位，或是技术限制，或是创新观念的僵化，这就导致3D打印在工业制造领域的整体市场需求不足。

       3D打印市场徘徊多年，还有个原因，就是在工业制造应用上，这项技术仍欠缺强度和精度，而且，工业级3D打印机的设备和原材料都比较昂贵，因此，在产业化初期，这项技术更为适合新产品的开发和小批量零件的生产。

       但是，我们也欣慰的发现，国内从政府到企业，普遍认可3D打印技术的发展前景，政府和社会普遍关注3D打印技术将对我国现有的生产、经济、制造模式等产生积极的影响。

3D打印+工业制造，牵手易相恋难

       3D打印在制造领域已展露了头角，像工业设计、模具制造、零部件制造都会在新闻报道中，看到3D打印的身影。牵手制造业，已并非难事。但真正广泛地融入到制造业中，实现中国智能制造的驱动，还有很长的一段路要走。

       在《中国制造2025》战略规划发布后，业内分析未来3D打印将成为中国智能制造发展的一个支柱产业。但根据市场反应来看，在产品制造过程中，仅仅依靠3D打印的单打独斗是不行的。受材料和技术的影响，目前3D打印产品仍无法满足零件应用上某些指标要求。即便3D打印能够保证金属产品的强度指标，但这也仅仅是满足了工业制造的基本要求。成本高、效率不高、技术不成熟等问题仍然存在，并且它的制造精度尚不能与传统的超精度加工技术相提并论。

       桌面级3D打印机的爆发和工业级3D打印机的相对缺失，也导致3D打印与制造领域的融合速度放慢，整个工业应用也缺乏市场整合开拓。目前环境下，3D打印在工业领域还谈不上颠覆或取代传统工业制造。只有3D打印与传统制造技术真正结合起来，为传统制造业增加更多个性化及智能化元素，才能推动制造业的升级转型，才能实现中国制造向中国智造的转变。

3D打印融入机床领域或成制造业主流趋势
       数控机床位于整个制造业产业链的上端，下游行业主要包括汽车工业、国防军工、航天航空、电子信息产业等。3D打印与数控机床两者并无本质差别，区别在于两者的制造方式和工艺。机床是减法制造，3D打印是加法制造。虽然3D打印作为一项颠覆性技术登上舞台，但两者在当前一段时间还将处于共存状态。不过随着技术的推动，将3D打印技术融入到机床领域，二者取长补短，将会是目前工业制造的主流趋势。

       当前，3D技术已开始向机床领域迈进。美国就将传统的机床设备升级，使其能够采用激光工程化净成形（LENS）实现金属3D打印。DMG MORI公司也将铣削加工技术与激光金属沉积加工工艺结合在了一起，应用到了一台具有完整铣削功能的激光熔覆加工机床上，打造了金属3D打印复合5轴加工机床。该工艺采用了一套粉末喷嘴，其在粉末床中的加工速度要比激光烧结加工技术快20倍。

        在《中国制造2025》中，3D打印和高端数控机床被摆放在了相当重要的位置。若3D打印技术能融入机床领域，对数控机床来说，无疑是如虎添翼。不仅可以使生产制造效率提高，而且还可以完成许多制造难题，这也将会给数控机床带来一个跳跃式的发展!

3D打印改变工业制造，我们该怎么补课？
       中国未来是以信息技术与制造技术深度融合为特征的智能制造模式，正在引发整个制造业的深刻变革。3D打印是制造业有代表性的颠覆性技术，实现了制造从等材、减材到增材的重大转变，改变了传统制造的理念和模式，具有重大价值。正如李克强总理所言，促进中国制造上水平，既要在改造传统制造上“补课”，同时还要瞄准世界产业技术发展前沿。

       打铁还需自身硬，及时跟踪和了解国际同行的先进技术和发展方向，并加大科研投入,引导科研与传统产业的转型升级相结合是一堂必修课。加强共性技术研究，实现产研学三方在市场机制下的合作互补，并充分发挥市场机制的作用，寻找一个更成熟度商业模式，让3D打印与传统制造业互利共进。3D打印将会对未来工业制造业，特别是中国市场的工业制造行业，开创一个新的格局。而从目前的发展趋势来看，这一观点已开始凸显。
3D打印已蹒跚的进入了工业制造领域，目前牵手容易，相恋难。未来融合之路，还要走一段，但我们相信不会太远。真正融合那一刻，也是中国制造向中国智造腾飞之时。