來源:中國工業電器網
時間:2015-09-23 00:00:00
中國如何從製造大國轉向製造強國?隨今年政府工作報告明確部署“中國製造2025”,推動中國製造由大變強,使中國製造包含更多中國創造因素,將發展先進製造業上升為國家戰略,智能製造成為主攻方向,就此要求企業加快從要素驅動向創新驅動轉變,由低成本競爭優勢轉變為質量效益競爭優勢,改變資源消耗大、汙染物排放多的粗放製造。工業3D打印就此成為“綠色製造”的重要實施路徑。
工業3D打印:迎接“中國製造2025”元年
同時,麵對中國這樣一個潛在龐大的市場,無論是上遊的3D打印生產研發企業,還是下遊的應用企業,是否能在全球化競爭中把握機遇,實現信息化與工業化的深度融合,都將成為“新經濟”時代能否具有長久生存的重要挑戰。
工業3D打印將打破多年的“不溫不火”
把握時代洪流,作為智能製造重要環節的工業3D打印會逐步在中國發現更多用武之地。越來越多的企業,從轉型發展的過程中,尋找到應用3D打印的理由。
“假如我買一台比較好的工業3D打印機,在環保上的顧慮就要小很多。”浙江紅光機械、溫州市機電技術協會會長董事長管洪光告訴《3D打印世界》。今年年初他主動走出去,在認真考察了一圈後,最終對一台歐洲公司生產售價達500萬元人民幣的3D打印機產生濃厚興趣。
其公司年產值超過6000萬,經營穩健,但同樣麵臨轉型升級的挑戰。“如果工廠用了這台機器,就能省去開模、煉廢鋼鑄造的環節,不用請那麽多人工,也減少了汙水和廢氣的排放。”這種思路與其溫州老鄉郭先生相似。後者經營一家小型五金機械加工廠,青睞工業3D打印機在製模的高效率、低成本及環保,但對於究竟要不要買下一台200萬的3D打印機仍猶豫不定,“對於小企業來說200萬不是小數目,回去後還需要仔細計算成本與回報。”
作為高精尖的輔助設備,在全球範圍內工業級3D打印機應用於較高端的航天軍工、生物醫療、汽車、船舶等領域,中國亦有相似之處。“其實國內不少大型企業比如廣汽集團,早開始用我們的機器,隻是沒有宣傳而已。”一位不願具名的美國3D打印巨頭STRATASYS的中國華南區銷售主管冷靜看待外界對3D打印的“稀奇”。但他已感受到國內尤其是製造業發達的珠三角地區,大中型企業對工業級3D打印機的需求正逐年提升。
在向智能製造轉型的背景下,除繼續在原有高端領域深耕外,國內工業級3D打印設備及服務能否進一步應用於加工製造等工業領域,取得超過全球平均水平的增速,值得期待。根據Wohlers report 2014統計數據,從1988年至2013年,售價5000美元以上的工業級3D打印機年複合增長率達到了30.9%,經濟危機後2010年至2013年的平均增速為22%,但2013年提升至26.4%銷量達到9832件,並預測2015年全球工業級3D打印機的銷售將超過15000件,其中定價於5000-20000美元的機器將占據銷售主導。
盡管與個人桌麵級3D打印機在近兩年取得的3位數增長相比遜色,但多位業內人士認為,從“中國製造2025”提出的元年開始,工業3D打印將打破多年的“不溫不火”,有望迎來市場放量的一天。“中國工業3D打印最好的時代可能才剛剛開始。”全球知名的3D Inside Printing全球巡展策展商珠海再生時代董事總經理李廣連表示。他認為,在國家戰略發展的支撐之下,講求高質量、高精度的工業3D打印產業將伴隨企業轉型而逐步成長,就此開拓高端與高附加值的全新工業應用市場。
3D打印直接生產工業零件將成為一大趨勢
麵對“中國製造”的升級版,3D打印將如何真正成為國內企業跨越PMI枯榮線、邁向“智造”的強大助推器?《3D打印世界》了解到,現實矛盾難以忽視:一麵工業級3D設備普遍昂貴,材料局限性較大,精度、速度與效率不太盡人意的產業局限客觀存在,另一麵是中國級工業4.0過程中潛伏的規模個性化定製巨大市場開始啟動。
“在醫療和文創方麵,3D打印可滿足個性化定製化需求;在汽車及航空航天領域,3D打印在集成化、柔性製造及快速模具方麵,為縮短周期具有很大優勢。”陝西恒通智能機器有限公司總經理楊鋒評價。“我們還要做好行業應用研發,保證行業應用的工藝最優化,把3D打印的優點完美體現出來,與傳統製造業更好的融合。”
“工業3D打印更多作用在於對傳統製造業的補充與優化,而非‘全麵置換’。”中國快速成形技術的先驅人物之一、江蘇永年激光成型技術有限公司董事長顏永年評論。以金屬3D打印為例,未來方向是與傳統重型金屬裝備成型製造業緊密結合,充分發揮前者製成品材料均勻,尤其是“毫無偏析”的最大好處。“3D打印成品可以提高強度,但抗衝擊力不足,而傳統鍛造出的產品,強度有限,但具有較好的承受力。兩者可以互補。”
對於當下工業3D打印設備及材料較高的成本,顏永年辨證看待:“成本是貴,但材料利用率高”,對比傳統鍛造工藝中材料的利用率隻有20%,3D打印增材利用率高達80%。楊鋒則對工業3D打印的主要成本繼續下降持樂觀態度,原因在於過去大多數依賴國外進口設備及零部件的局麵已有所改變,雖然“有些關鍵和國內未能完成攻關的零部件或材料還沒有降”。未來隨著市場占有率的增大,國內設備的價格也會有所下降。
由於3D打印可按需生產,對傳統工業的供應鏈和存儲體係產生重大影響,“3D打印直接生產零件的市場份額提升”也將成為國內工業3D打印的一大趨勢。中科院廣州電子技術研究所研究員李耀棠在公開報告中指出,3D打印零件在直接應用於工業生產、跳過模具開發這一階段,於節約成本與時間上都獨具優勢。同時零件生產地點也非常靈活,可以實現分散製造,最重要的是3D打印零件在提升強度、輕量化、框格結構方麵大大超過與傳統機加工的零件。因此,“3D打印功能零件將越來越多地在各個領域直接應用,而不隻停留於產品原型、樣品開發上”。
順應智能製造的大浪潮,李廣連推測,未來10年3D打印技術將與物聯網技術、大數據、雲計算、機器人、智能材料等其他先進技術充分融合,成為若幹智能製造平台上的某個部分。
未來競爭將“百家爭鳴”
今年2月底,《國家增材製造產業發展推進計劃(2015-2016年)》公布,明確國家對3D打印的發展目標:到2016年初步建立較為完善的增材製造(即“3D打印”)產業體係,整體技術水平保持與國際同步,在航空航天等直接製造領域達到國際先進水平,在國際市場上占有較大的市場份額。在這份計劃的背後,隱藏的另一個重要事實是中國在工業3D打印領域需要不斷縮小國際先進水平的差距。
“不管是工業3D打印的設備還是材料,我們可能需要至少10年的時間追趕上別人的工藝與技術。”顏永年總結,目前國內的“差距”主要體現於“設備的穩定性、零件的精度與原材料尤其是金屬粉末的水平”三點,也因此讓國外廠商接連賺到了“設備、工藝與供應材料的錢”。同時,國內以金屬打印為方向的工業3D打印研發才從2012年起步,他認為,目前隻有北京航空航天工業大學能始終堅持這一研究方向,取得較快進展。
楊鋒認為,中國在3D打印技術研發上取得了很大進步,並在相關的精度保障上已經達到國外標準。但受限於裝配工藝研究水平,激光器,振鏡、噴頭等關鍵零部件及材料仍“算是我們的弱項”。材料研發僅僅是重點材料取得了突破,在多樣性方麵與國外仍有差距。此外,國內3D打印方麵的應用型研究不如國外做的精細。
據了解,目前在工業3D打印領域,在塑料建模方麵,美國STRATASYS、3D SYSTEMS兩家企業處於行業壟斷地位,而在金屬材料打印方麵,德國EOS等企業占有絕對話語權。在全球範圍內,行業巨頭正加快鞏固行業領導者角色。Wohlers report 2014數據顯示,在工業3D打印機銷售領域STRATASYS已連續12年保持領先,市場份額從2012年的38.9%擴展至54.7%。
越來越多的觀點認為中國將成為全球最大的3D打印市場,其中包括工業應用。但中國3D打印研發與生產企業究竟能在其中占得幾分羹,尚是懸念。“未來與世界上同類企業的競爭不是越來越有優勢,而是會越來越殘酷”。顏永年預測。而3D Inside Printing全球巡展策展商李廣連提醒,工業3D打印的技術成熟如材料等需要長時間的累積與沉澱,“中國3D打印企業想實現彎道超車就需要用核心技術作為核心競爭力,否則就算短暫趕上也終會被淘汰。”
楊鋒同樣判斷未來的競爭“肯定會加劇”,形成“百家爭鳴”的局麵。他提議把握國內發展智能製造業及出台扶持政策的機遇,加快研發與製造業的轉型,包括改變工作方式和模式、優化生產流程及工藝的優化、順應市場改變技術及運營模式。“我相信,我們在這塊會緊跟世界的腳步”,他說。
未來十年,中國企業是否能把握時機,走出高精度、高性能工業3D打印裝備的方向,奏響獨具特色的“中國製造2025”篇章,充滿無限想象空間。