區域3D打印產業發展政策研究

[摘 要]3D 打印是制造業領域迅速發展起來的一項快速成型技術，目前正吸引社會公眾的廣泛關注。從梳理3D 打印的技術概況和產業特點入手，在分析了國內外3D打印產業發展現狀的基礎上，以產業調查資料為依據對 3D 打印產業發展前景作出預見性分析，并從天津濱海新區的實際情況出發對3D 打印產業發展提出具體建議。

關鍵詞？演天津濱海新區；3D打印；政策建議

中圖分類號？演F407 ？眼文獻標識碼？演A ？眼文章編號？演1673-0461（2013）12-0068-05

一、引 言

2012年4月，英國《經濟學人》雜志刊載封面文章《第三次工業革命》，將 3D 打印作為第三次工業革命的重要標志。同一時期，美國《時代》周刊將3D打印列為“美國十大增長最快的工業”。這一系列標志性事件，將3D打印技術推上前臺，引發了世人的廣泛關注。

二、3D打印技術概況及產業特點

（一）3D打印技術概況

3D打印技術是指通過連續的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實體的技術，綜合了數字建模技術、機電控制技術、信息技術、材料科學與化學等諸多方面的前沿技術知識，具有很高的科技含量。與切削等材料“去除法”不同，3D打印技術的主要流程是應用計算機軟件設計出立體的加工樣式，運用特定的成型設備，將粉末、液體、片狀等離散材料逐層堆積，“打印”出產品（如圖1所示）， 因此又稱為添加制造（AM，Additive Manufacturing）。

3D打印技術常在模具制造、工業設計等領域用于制造模型，現在正逐漸用于一些產品的直接制造，已經有使用該技術打印而成的零部件。在汽車，航空航天、醫療產業、工業設計、建筑、教育、地理信息系統、土木工程以及其他領域都有所應用。

（二）3D打印產業特點

雖然3D打印技術出現已有十幾年的歷史，但3D打印產業仍處于發展階段的初期，業態尚不豐富，行業成熟度低，但未來的成長性非常好，從整個產業來看具有以下兩個特點。

產業鏈長，輻射帶動效應顯著。3D打印產業涉及材料技術、信息技術、裝備制造、生產性服務業等諸多領域。僅耗材一項，就包括7個大類30余種工藝設備、幾百種打印材料。產業應用輻射面極廣，是制造業與服務業融合的典型產業，能夠催生大批新興產業。無論是從技術還是應用角度來看，3D打印相關技術及設備都屬于機械工程、自動控制、激光、計算機、新材料等多個領域的交叉融合。從產業鏈角度來看，3D打印技術領域與上下游相關行業領域關聯十分緊密，帶動作用很強。

科技含量高，帶動制造業數字化變革。3D打印技術的應用大大縮短了新產品研制周期，能夠迅速提升復雜零件的制造能力，使復雜模型的簡單直接制造成為可能。3D打印技術顯著提高了新產品投產的成功率，大大降低了新產品的研發成本。目前，一個預測觀點在產業界廣為流傳，觀點認為：未來的制造業，人力、資金、設備等生產要素大規模集中化的工廠式生產方式將被摒棄，替代的將是更加靈活、所需要投入更少的3D打印生產方式。英國《經濟學人》雜志將這種趨勢稱之為“社會化制造”，認為它將“與其他數字化生產模式一起推動實現第三次工業革命”。

三、3D打印產業發展現狀與發展趨勢

（一）國外3D打印產業發展現狀

當前，全球正興起新一輪數字化制造浪潮。發達國家為解決其制造業競爭力下降的難題，倡導“再工業化、再制造化”戰略，提出智能機器人、人工智能、3D 打印技術是實現數字化制造的關鍵技術，希望通過這三項數字化制造技術的突破，鞏固和提升其制造業主導權。3D打印技術隨著工藝、材料與裝備的逐漸成熟，引起了世界范圍的廣泛重視。美國是全球3D打印技術和應用的領導者。2012年3月，美國在“全美制造業創新網絡”計劃中對3D打印產業作出重點部署。據美國權威3D打印行業咨詢機構Wohlers提供的數據，截至2011年底，全球3D打印機累計裝機臺數超過5萬臺，其中美國累計裝機臺數約占全球總量的50%，美國制造商所占全球市場份額超過70%。美國3D打印服務提供商Shapeways表示，他們已經“打印”了75萬種產品，材料已經涵蓋塑料、不銹鋼、銀、陶瓷和玻璃等。

除美國外，其他國家也在不斷加強3D打印技術的研發及應用。澳大利亞在2013年制定了金屬3D打印技術路線；南非正在扶持基于激光的大型3D打印機器的開發；日本著力推動3D打印技術的推廣應用。表1為2011年各國和地區3D打印技術應用的市場份額。

（二）我國3D打印產業發展現狀

我國3D打印技術研究起步較早，20世紀90年代初就開始對快速成形技術及設備進行研發，初具產業發展基礎。已有西安交通大學、華中科技大學、清華大學、北京航空航天大學等多家研究單位自主開發了成形設備并實現產業化，擁有自主知識產權。其中，部分便攜式桌面3D打印機已具備國際競爭力，進入了歐美市場。我國是繼美國、日本、德國之后第四個擁有3D打印設備的國家。但總體看來，國內缺乏能夠制造工業級3D打印機的企業；一些核心部件，如激光器、光路系統等仍依賴國外技術；打印材料單一，與國外材料的品種和性能等方面有差距；缺少原創性的3D打印新技術及裝備；應用寬度和深度不夠，與量大面廣的產品制造進程相比，還不具備價格優勢。

2012年10月，亞洲制造業協會聯合華中科技大學、北京航空航天大學、清華大學等權威科研機構和3D行業領先企業成立了中國3D打印技術產業聯盟。鑒于3D打印技術的戰略意義，工信部、科技部也正在組織專家對我國3D打印技術的發展開展專項研究，制定規劃，在全國進行重點布局。

國內部分地區正積極繪制3D打印產業的發展藍圖。2013年3月，江蘇省發布《江蘇省三維打印技術發展及產業化推進方案（2013-2015年）》，并組建三維打印產業技術創新聯盟，推進3D打印產業發展。南京市與中國3D產業聯盟簽署中國3D打印技術產業總部基地和中國3D打印技術產業創新中心合作協議，建設3D打印應用中心、示范中心以及科普、教育、培訓、加工等中心。武漢市搶先成立了“中國首個3D打印工業園”。東莞市將3D打印作為戰略性新興產業寫入了2013年的《政府工作報告》。此外，成都、重慶、長沙、青島等地正在建設或籌建3D打印產業園。

（三）3D打印產業發展趨勢

雖然3D 打印等數字化制造的核心技術仍處在發展的初級階段，產業還不成熟，但在產品設計、復雜和特殊產品生產、個性化服務等方面已顯示其獨特優勢，產業鏈已初具出行，整體產業發展迅速，其發展趨勢具有以下兩個特點。

市場前景廣闊，未來發展潛力巨大。3D打印技術以操作簡單、成形精準、高效低耗等特點著稱，擁有廣泛的市場前景。據美國消費者電子協會最新發布的年度報告顯示，隨著汽車、航空航天、工業和醫療保健等領域市場需求的增加，3D打印服務的社會需求量將逐年增長，到2017年有望增長至50億美元。近20年來，3D打印產業市場規模正以每年超過17%的速率遞增（如圖2所示），沃勒斯（Wohlers）最新報告顯示，2012年3D打印全球市場規模為22億美元，同比增長了29%；其中3D打印機的銷售量同比上升了25%，其中有38%產自美國，8.5%來自中國。

產業集中度不斷提升，壟斷形勢正在形成。美國上市公司3D Systems和Stratasys，Z Corpration公司、Solidscape公司以及德國的EOS公司、以色列 OBJET Geometries等公司，是目前全球3D打印產業的領軍企業。近幾年，3D打印設備制造企業正在一輪洗牌。美國Stratasys公司收購了OBJECT Geometries公司；3D Systems公司在2012年初收購了Z Corporation 公司和Vidar Systems公司。目前，Stratasys公司和3D Systems公司成為行業內兩大巨頭，Stratasys公司2011年擁有41.5%的市場份額。表2為國際最主要的5個3D打印企業或研發團隊以及它們的技術優勢。

四、天津濱海新區3D打印產業發展基礎

天津濱海新區是新世紀我國改革開放的最前沿，近年來憑借區位、政策優勢，發展勢頭迅猛，濱海新區具備發展3D打印產業的良好基礎：

一是具有相應的研發基礎。天津市擁有“天津快速成形技術工程中心”和“天津市激光技術工程中心”等快速成形技術研發單位。其中天津快速成形技術工程中心是國內最早開始此項業務的科研單位之一，在激光快速成形、快速制模、快速鑄造、快速測量、液壓及光機電產品開發、內燃機工作過程仿真、強度和流場計算、光彈應力分析、CAD/CFD /CAE/ CAM技術集成及產品優化設計等方面擁有較強研發實力。同時河北區的快速模具創新研發基地、塘沽海洋高新區濱海國際工業設計園等產業園區等也提出聚集一批3D打印企業。

二是擁有一定市場規模。目前天津市電子信息、裝備制造、汽車、醫療器械、新能源、模具等行業對3D打印技術有一定的認知。全市已有超過200家企業應用了3D打印技術。濱海新區在3D打印技術應用方面的企業，主要有霍尼韋爾、富士通、亞安科技、新巨升電子等企業。在3D打印技術研發方面的企業，有濱海高新區天津微深科技公司、天津濱海雷克斯激光等企業。

三是具備產業鏈向下延伸優勢。隨著技術的不斷發展，3D打印已經逐步應用于制造業的各個領域。從近十年3D打印設備下游應用行業分布來看，個人消費品（以電子行業為主）和交通運輸設備占據主要份額；同時，醫療方面的占比在持續提升。而3D打印設備在航空航天領域的應用也穩中有升。而上述幾類產業正是濱海新區大力推進的優勢產業，3D打印技術服務相關產業在新區發展，擁有廣闊的潛在目標客戶群，前景十分看好。

五、天津濱海新區發展3D打印產業的政策建議

根據3D打印產業的特點和未來發展趨勢，結合濱海新區的實際情況，濱海新區推進3D打印技術及產業的發展，需要從以下幾個方面入手：

一是做好3D打印技術與產業發展的頂層設計。通過深入調研區域內醫療行業、食品業、汽車制造業、航空航天制造業等相關行業未來對3D打印應用的市場需求，明確濱海新區3D打印產業發展思路，找出突破口，制定3D打印產業發展規劃，編制發布濱海新區3D打印技術發展及產業化推進方案，制定新區3D打印產業發展路線圖。

二是加強技術攻關，促進產業化。設立3D打印技術攻關和產業化專項，開展相關軟件、工藝、材料、裝備、應用、標準及產業化的系統性攻關。推進建設3D打印技術與其他先進制造技術融合的新型數字化制造體系。重點圍繞3D打印工藝優化和制件性能提升技術、高效打印制造技術、精度控制技術、符合材料零件制造技術、智能制造技術、超限制造技術、生物組織打印制造技術等技術領域，加大項目資助力度。設立3D打印產業發展投資基金，探索稅收優惠政策。

三是建設高水平研發轉化平臺。為促進3D打印技術產業化，中國3D打印技術產業聯盟擬選擇10個工業城市集中建設3D打印技術產業創新中心，投資2 000萬元，地方政府按照1∶1配套扶持。濱海新區應抓住這個機會，積極爭取創新中心落戶，借力亞洲制造業協會和中國3D打印技術產業聯盟，推動新區3D打印盡快走上產業化道路。同時，吸引清華、華中科技、西安交大、北航等研發機構在新區設立研發基地、檢測試驗平臺，開展科研成果轉化，率先布局3D打印技術及服務聚集區。

四是組建3D打印產業技術創新聯盟。依托天津市快速成型技術工程中心、天津市激光技術工程中心、天津大學、天津工業大學、天津職業技術師范大學、天津濱海雷克斯激光、天津微深科技公司等高校、企業，并邀請清華、北航、西安交大、華中科大、江蘇紫金電子、杭州先臨三維科技等3D打印技術研究和應用的領軍者，組建濱海新區3D打印產業技術創新聯盟。依托聯盟，策劃舉辦國家級3D打印高峰論壇，發布3D打印產業年度發展報告，舉辦產學研合作洽談會、研發成果信息發布會、企業需求對接會等，推動3D打印技術產業化。

五是培育3D打印產業龍頭企業。目前，濱海新區在3D打印方面關鍵裝備研發制造能力不足是制約產業發展的主要瓶頸。因此，需要充分發揮濱海新區科技創新資源聚集優勢，通過開展3D打印技術專題招商引智活動，吸引海外3D Systems、Stratasys、Solidscape、Shapeways、EOS等跨國公司，以及國內南京紫金立德、湖南華曙高科、杭州先臨三維、深圳光韻達、北京隆源、上海聯泰、無錫飛而康等企業，彌補新區在3D打印設備研發制造能力的不足。

六是進一步發揮試點示范的帶動作用。建設3D打印技術研發和產業示范基地，推動3D打印技術應用和產業發展。重點在航空航天、汽車制造、醫療器械等領域分步驟、分層次開展示范應用，形成通用性、標準化、自主知識產權的應用平臺，在示范過程中制定相關行業標準，加快推進濱海新區3D打印技術、產業與應用協同發展，探索和積累3D打印機的運營和管理經驗。

七是促進 3D 打印技術的社會化推廣。從區域層面出發，營造良好的3D打印技術相關產業發展氛圍。強化3D打印方面的教育培訓，將 3D 打印相關技術納入相應學科建設體系，加快培養 3D 打印技術相關人才。依靠相關行業協會、博覽會、論壇等組織形式來進行 3D 打印技術和應用的培訓，并宣傳、推廣3D 打印技術，使更多的人能夠接觸3D打印技術，產生興趣，并逐步接受和使用相關技術。在科技館、文化藝術中心、青少年活動中心等公共機構進行 3D 打印技術的展示、宣傳和推廣。發展 3D 打印服務機構，推廣 3D 打印技術應用，為發展 3D 打印產業積累應用經驗。

六、結 語

近來，全球正在興起新一輪數字化智能化制造浪潮。發達國家為解決制造業競爭力下降難題，大力倡導“再工業化、再制造化”戰略，提出智能機器人、人工智能、3D 打印技術是實現數字化制造的關鍵技術，并希望通過這三大數字化制造技術的突破，鞏固和提升其在制造業的主導權。雖然以3D 打印技術為首的數字化制造核心技術仍處在發展的初級階段，產業還不成熟，但在產品設計、復雜和特殊產品生產、個性化服務等方面已顯示出獨特優勢。所以，我們應充分認識智能制造、數字化制造對我國的深刻影響，在區域發展尤其是轉變經濟發展方式中，跟緊全球技術前沿，抓住這一制造業加快發展的機遇，深入研究以 3D 打印技術相關產業為代表的新型數字化智能制造產業發展規律，融入數字化智能化制造業發展浪潮，從而加快推動我國由“工業大國”向“工業強國”轉變。

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A Policy Research on the Regional Development of the 3D Printing Industry

——A Case Study of Tianjin Binhai New Area

Yang Zhao

（Binhai Research Institute in Tianjin，Tianjin 300456，China）

Abstract：3D printing is a rapid prototyping manufacturing technology，which has been swiftly developed by the manufacturing industry in recent years. Currently，it is also attracting extensive public attentions. Begin with a brief introduction of this technology and the features of the 3D industry，after analyzing both domestic and overseas development status of this industry，the article conducted a predictive analysis of the 3D printing industry，which was made on the basis of investigating relevant industrial documents. Then，considering the facts of Tianjin Binhai New Area，it proposed specific suggestions on the regional development of the 3D printing industry.

Key words：Binhai new area；3D printing；policy research

（責任編輯：張改蘭）