詹欣程：廣東省3D打印產業發展情況
中共廣東省委黨校廣東行政學院任職班學員詹欣程在3月14日上午的課堂“微論壇”上向大家介紹了廣東省3D打印產業發展情況。他的發言內容基于省經濟信息化委產業發展處開展的廣東省3D打印產業發展情況所形成的調研報告，數據詳實、視野廣闊，學員們聽了發言后討論熱烈。他在發言中還呼吁大家在當今科技革命和產業變革的關鍵時期，更加關注高速發展的3D打印產業，努力讓新科技更好地服務于人民學習生活和國家產業發展。現將發言內容整理介紹如下，和讀者分享：
一、3D打印的制造優勢
3D打印是以數字模型為基礎，將材料逐層堆積制造出實體物品，比如：廣州小蠻腰、金屬球中球等。可以說，它既是一種集合了機械、電子、軟件、材料等多個學科的新興制造技術，又可以運用于制造航空航天、工業、創新創意、醫療植入物產品以及模具等多個領域產品。
制造業從材料角度來說，有三種制造方法，即從最初的等材制造(即什么材料適合用于哪些方面就直接用于哪些方面)，發展到減材制造(通過對材料的加工，形成有用的零部件或成品)，到現在的增材制造(用材料累加成零部件或成品，即3D打印)，增材制造最大的優勢能生產出結構特別復雜很難加工產品(按照目前水平，基本上能打印出電腦制作的立體圖像)以及個性化定制(比如耳機、牙齒及創新創意，特別在今年2月17日，廣東省骨科醫院成功為脊柱脊索瘤患者植入3D打印人工錐體，標志著3D打印在治療臨床領域上了新臺階)的產品，同時可以簡化產品的制造程序(無需原胚和模具)，提高效率并降低成本。英國《經濟學人》雜志在2012年發表專題文章《第三次工業革命》一文中將3D打印技術作為第三次工業革命的重要標志之一。
二、3D打印的發展狀況
(一)國際3D打印發展情況
3D打印發展歷史不長，至今36年。
1981年，日本名古屋市工業研究所的HIDEO KODAMA發明了利用光固化聚合物的三維模型增材制造方法 。
1984年美國人查爾斯·胡爾發明了SLA，即光固化成形技術，原理：用光來催化光敏樹脂，然后成型，后人把他稱之為“3D打印之父”他在1986年成立了3D Systems公司。
1986年美國Helisys公司的工程師Michael Feygin研發出LOM，即分層實體制造技術;1988年美國斯克特克倫普發明了FDM，即熔融沉積成型技術，并于1989年成立Stratasys公司;1989年美國德克薩斯大學奧斯町分校Carl Dechardv 發明了SLS，即選擇性激光燒結技術，同年德國EOS公司成立。1993年麻省理工學院教授Emanual Saches發明了3DP，即三維印刷技術，二年后把這項技術轉讓給Z corporation，而開發出3D彩色打印機。
2007年英國巴斯大學的機械工程高級講師Adrian Bowyer博士在開源3D打印機項目RepRap，成功開發出世界首臺可自我復制的3D打印機，從而3D打印機進入了普通人的家庭。
2008年以色列Objet Geometries公司推出其革命性的Connex500快速成型系統，是史上第一臺可以同時用幾種不同的打印原料的3D打印機，開創了混合材料打印的先河。
2011年荷蘭醫生給一名83歲的老人安裝了用3D打印出來的金屬下頜骨，這是全球首例此類型的手術，標志著3D打印植入物開始進入臨床運用。
2013年美國前總統奧巴馬發表國情咨文演講強調3D打印的重要性，耐克公司設計出第一款3D打印運動鞋，美國Solid Concepts公司設計出全球首支3D打印金屬槍。
2015年3D Systems收購無錫易維，創建3D Systems中國;佳能、理光、東芝、歐特克、微軟和蘋果紛紛涉足3D市場。空客飛機開始用3D打印的部件。
目前，從3D打印機看，主要有金屬3D打印機和桌面3D打印機。
從3D打印材料看，可以分為金屬和非金屬兩大類，形態包括固態、液態、粉末等。
從3D打印工藝看，金屬材料3D打印用激光或電子束兩種光源，有激光選區熔化(SLM)、激光近凈成形(LENS)、電子束選區熔化(EBSM)、電子束熔絲沉積(EBDM)等4種;非金屬材料3D打印主要包括光固化成形(SLA)、熔融沉積成形(FDM)、激光選區燒結(SLS)、三維立體打印(3DP)、材料噴射成形等5種。
從3D打印市場布局看，國際3D打印市場形成三足鼎立的格局：即北美、歐洲和亞太三個地區，累計裝機量占全球的95%，其中四成在北美(美國為主)，歐洲和亞太地區各占近三成。全球信息技術研究和顧問公司Gartner預測2016年3D打印機的全球出貨量將達到455772臺，其中超過30%的3D打印機由中國生產。根據Wohlers Associates(沃勒斯合伙公司，全球最權威的3D打印行業研究機構)估算，3D打印2016年全球總銷售額預計達到73億美元，2018年將達到127億美元，2020年預計達到212億美元。
(二)國內3D打印發展情況
我國3D 打印產業相對歐美國家起步較晚，從上世紀90年代開始研究增材制造技術，但經過多年發展，3D 打印技術與世界先進水平基本同步，在高性能復雜大型金屬承力構件3D 打印等部分技術領域已達到國際先進水平。國家也出臺了一系列政策，支持3D 打印技術的發展。2013年8月，工信部印發了《信息化和工業化深度融合專項行動計劃(2013-2018年)》，其中提到“拓寬增材制造(3D打印)技術在工業產品研發設計中的應用范圍，推進增材制造在航空航天和醫療等領域的率先應用。2015年2月，工信部、發改委、財政部聯合印發《國家增材制造產業發展推進計劃(2015-2016年)》，首次將3D打印產業發展上升到國家戰略層面;2015年6月出臺《中國制造2025》，明確要將3D打印作為我國智能制造的重要產業培育和發展方向之一;2016年10月成立中國增材制造產業聯盟，設立了國家增材制造創新中心。
目前，技術方面形成了清華大學顏永年、北京航空航天大學王華明、西安交通大學盧秉恒、華中科技大學史玉升、華南理工大學楊永強、西北工業大學黃衛東為核心的研究團隊。產業分布主要集聚在長三角、珠三角、北京、武漢、長沙、西安等地區和省市。目前已形成一些龍頭企業，如中航天地激光、陜西恒通、西安鉑力特、湖北湖濱機電、杭州先臨三維、湖南華曙高科、珠海西通、深圳維示泰克、深圳光韻達等一批龍頭企業。但是，我國3D 打印產業化仍處于起步階段，與先進國家相比存在較大差距，離實現大規模產業化、工程化應用還有一定距離。
據行業人士估算，2015年中國3D打印市場規模在78億元左右，預計到2018年將超過200億元。美國《連線》雜志創始主編凱文•凱利(Kevin Kelly)預言，中國在移動互聯網領域的發展將會幫助中國3D打印技術達到世界級水平，而中國特有的制造業背景，將會幫助中國成為3D打印技術的領軍者。
(三)我省3D打印發展情況
我省的3D打印產業最早在深圳發展，特別是近幾年來，省委、省政府高度重視，2012年、2013年汪洋書記、小丹省長先后作出批示。2014年6月，省委、省政府出臺《中共廣東省委 廣東省人民政府關于全面深化科技體制改革 加快創新驅動發展的決定》(粵發〔2014〕12號)，做出實施我省重大科技專項工作總體部署，增材制造作為九大重大科技專項之一被納入支持范圍，兩年從高性能3D打印材料、金屬3D打印裝備及產業化、非金屬3D打印裝備及產業化等五大專題支持增材制造相關技術研究項目，共計支持項目34項，投入經費1.33億元，其支持項目的85%以上由省內企業與高校或科研院所合作實施。去年省政協提案《關于加快發展3D打印技術，促進廣東制造業升級》，副省長袁寶成同志在今年3D打印產業發展中指出，3D打印未來前途不可限量。
據調研統計，2015年，我省3D打印產業主要有“33456”的特點：即產值近30億元，占全國市場規模的30%多;涉入3D打印業務的企業超過400家(其中60%的企業分布在深圳，廣州100余家，東莞80多家，珠海、中山有20多家、佛山有10多家3D打印企業);開展增材制造業務的研發人員近5000人，主要分布在珠三角的廣州、深圳、東莞、佛山、珠海、中山等6個地市，初步形成涵蓋軟件、產品設計、材料、關鍵器件、裝備、工業應用的完整產業鏈，產業鏈每個環節都集聚了一批領先企業，在軟件、汽車、模具、生物醫療、文化創意等領域已形成一定應用規模。據摸查，未來三年我省3D打印領域擬投資項目規模超過12億元。
已建立公共服務平臺有4項6個：廣東省增材制造技術及裝備工程實驗室(中科院廣州電子技術有限公司)、廣東省增材制造應用技術中心(廣東工業大學、廣州市工業設計產業園)、廣東省增材制造非金屬材料工程技術中心(廣東東莞銀禧科技)、國家生物打印工程實驗室(廣州邁普、華南理工大學);已建立培育示范基地有7個：廣州創意設計3D打印基地(廣州荔灣區)、佛山南海3D打印產業基地(佛山高新區)、廣東省3D打印教育培訓基地(國防技校)、廣州市3D打印基地(廣州工業設計園)、東莞教育示范基地(東莞華南協同創新研究院等)、中山小欖、橫欄3D打印專業鎮。
總體上，我省3D打印產業發展還處于培育發展階段，雖然在國內處于相對領先地位，但在關鍵核心技術儲備和產業化應用方面與國際先進水平還有較大差距。主要有：
1.政策引導有待加強。我省尚未出臺3D 打印產業方面的專門政策文件，急需通過制定具體的政策文件，規劃統籌協調全省資源，引導產業發展方向，明確重點工作任務，落實政策保障措施。
2.產業規模有待擴大。目前，我省3D 打印產業缺乏行業領軍企業，缺乏導向和標桿，難以圍繞骨干企業形成具有核心競爭力產業鏈和生態圈。
3.標準體系有待健全。我省也無基于3D 打印產業的產品設計標準和規范。急需支持龍頭企業抓住機遇，盡快牽頭建立和完善從工藝、裝備、材料、關鍵零部件到產品質量評價等系列規范及標準，搶占行業話語權。
4.關鍵技術有待突破。急需研制推廣使用一批具有自主知識產權的3D 打印裝備，培育核心器件配套體系，拓寬成形材料范圍，降低3D 打印使用成本。
5.人才培養體系有待建立。據企業普遍反映，目前市場符合要求的高技能人才不多。比如，2016 年東莞3D 打印產業人才需求總量近4000 人，但市場難以有效滿足。我省急需建立適應3D 打印產業多學科交叉特點的人才培養體系。
三、我省3D打印產業發展建議
(一)明確發展定位
目前發達國家正大力實施“工業4.0”、“再工業化”戰略，我國正加快推進“中國制造2025”。我省要緊抓國內外產業變革與產業轉型升級的重大戰略機遇，下大力氣推動3D打印產業培育發展。以企業為主體，以市場為導向，不斷提升增材制造研發及制造水平，瞄準“行業制高點”開展應用示范，著力打造國內領先、世界知名的3D打印產業基地，推動我省先進制造業競爭力提升和傳統優勢產業轉型升級，培育新的經濟增長點。
(二)突出重點領域
結合我省現有產業基礎和發展趨勢，針對國內外3D打印重大需求特點和應用潛力領域，建議我省3D打印率先發展汽車、生物醫療、文化創意、電子信息、工業模具、航空航天等6大領域，加強示范應用。
1.汽車產業方面。我省汽車生產規模居全國前列，未來汽車的發展趨勢是減量化、定制化、一體成型化等，這方面3D打印可以發揮較大優勢。可重點突破鈦合金、純鈦、高速鋼及非金屬材料的制備，逐步以3D打印生產汽車發動機零部件、復雜模具等結構。從模型設計，到復雜模具的制造加工，再到復雜零部件的輕量化直接成形，增材制造技術正深入到汽車領域的方方面面。
2.生物醫療方面。我省在生物醫療領域的3D打印探索處于國內領先水平，包括深圳邁瑞、廣州邁普、廣東康沃森等企業具有較強競爭優勢。可重點突破天然醫用材料、人工合成高分子材料、生物活性陶瓷材料和醫用金屬材料等3D打印專用材料;大力推進體內植入醫療器械、醫學模型、手術導板、手術輔助器械等3D打印產品的臨床應用研究;重點研制一批具有自主知識產權的仿生組織修復支架、醫療個性化和細胞活性材料3D打印設備。聯合高校、醫院、企業協同建立生物醫療硬組織增材制造修復體示范中心。
3.文化創意方面。利用我省文化創意、時尚展示和工藝美術市場發達的優勢，以個性消費和定制服務為主，著力突破低成本材料與制造、智能人機交互、創意設計服務平臺等關鍵技術，重點發展珠寶、鐘表、內衣服裝鞋帽等時尚領域和包裝、印刷、建筑、模型、食品等優勢領域專用3D打印專用材料及設備。
4.電子信息方面。我省是電子信息產業大省，已形成以廣州、深圳、東莞、惠州、河源、汕尾等市為重點的珠江東岸電子信息產業帶。借力電子信息產業優勢，重點發展產品結構件、射頻無線、高頻電路用陶瓷基板、硅光子集成器件、電路芯片等電子信息領域產品的直接打印，通過示范應用帶動3D打印推廣。
5.工業模具方面。隨著金屬3D打印技術的成熟與普及推廣，尤其是金屬3D打印尺寸精度的進一步提高和增、減材技術發展，3D打印在工業模具和精密機械零部件的應用越來越廣，市場正逐步打開。可重點加強金屬材料增、減材技術融合研發，并加強增減材技術融合的設備研發。
6. 航空航天方面。我省在航空航天領域的3D打印基礎較薄弱，但考慮到這是3D打印的一個重大需求領域，我省也應鼓勵企業積極涉入，逐步形成競爭優勢。可重點發展鈦合金、高強鋼、鋁合金、鎳合金等金屬復合材料制備及3D打印設備，突破高性能碳纖維、聚酰亞胺、超高分子量聚乙烯等復合材料制備及3D打印設備。
(三)突破關鍵技術
建立3D打印創新中心，涵蓋整機及零部件制造、材料加工、產品生產等各個環節，統籌各方資源，研發并產業化一批具有自主知識產權的高端設備、核心器件與成型材料，實現3D打印技術和傳統制造加工工藝的優勢互補，促進3D打印技術與應用領域深度融合，持續引領產業發展方向。專用材料方面，不斷優化金屬材料粉末大小、形狀和化學性質;不斷提高非金屬材料耐高溫、高強度等性能;裝備方面，不斷優化金屬材料3D打印裝備的效率、精度、可靠性，不斷提高非金屬材料3D打印裝備的高工況溫度和工藝穩定性，不斷提升個人桌面機的易用性、可靠性。軟件方面，重點研制與3D打印配套的嵌入式軟件系統，提升裝備軟、硬件協同能力。
(四)推動高端集聚發展
發揮龍頭骨干企業示范帶動作用，培育形成一批產值超億元的大企業，突出龍頭企業引領帶動，提升我省產業競爭力。發揮省市各自優勢，面向國內外3D打印龍頭骨干企業開展精準招商，引進重點項目和先進技術，盡快做大產業規模，帶動產業向高端化發展。依3D打印產業基地，推進3D打印產業集聚化、規模化發展，促進產業鏈整合、配套分工和價值提升，打造3D打印產業發展的示范區。
(五)優化生態環境
加強產業聯盟建設，按照不同應用領域發展一批企業主導、產學研用緊密結合的產業技術創新聯盟，建立聯合開發、優勢互補、成果共享、風險共擔的產學研用合作機制。搭建公共服務平臺，實現信息、技術、設備和服務等資源的集聚，通過共享機制降低企業創新的成本。支持骨干企業加強產業鏈上下游合作，帶動更多的具有核心技術和較強創新能力的創新型中小微企業成長。組織開展科技成果產業對接活動，依托技術交易平臺，全面推動我省3D打印企業與應用領域重點企業開展合作，促進3D打印應用市場培育和發展。支持省增材制造協會規范發展，強化行業和企業自律。
幾點政策建議：加強統籌協調，強化政策引導，加大財稅支持，建立健全科學合理的科研經費使用制度，注重知識產權保護，加強人才培養引進，加大宣傳引導力度。
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