當前經濟背景下3D打印技術經濟環境前景分析①

天津社會科學院現代企業研究所　趙云峰

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當前經濟背景下3D打印技術經濟環境前景分析①

天津社會科學院現代企業研究所趙云峰

摘 要：在當前工業革命4.0的背景下，發達國家將面臨更為艱巨的產業革命的挑戰，在具有優秀的制造基地、穩定的市場和飛快的創新能力的情況下，3D打印技術產業的快速發展讓整個世界都倍感新奇，在各領域的應用也比比皆是。本文通過分析3D打印技術的發展背景，闡述了全球發達國家3D打印技術發展現狀和全球新興市場國家3D打印技術發展現狀，最后說明3D打印技術對生產、生活的改變及未來發展趨勢。

關鍵詞：經濟環境3D打印技術產業分析

1　3D打印技術產業的發展背景

以美國、德國為代表的發達國家一直以來都是世界先進制造業的標桿國家，也是先進技術的研發基地和產業發展的領頭羊。當前以美國印度為代表的新興市場國家長期以來一直將人口紅利、模仿創新的方式進行追趕，在相當長的一段時間內一直以此為發展路徑。隨著新產業革命的沖擊日漸顯現，世界各國對先進制造業發展制高點的爭奪日趨激烈，發達國家對新興經濟體和發展中國家防范日深，設置了各種防范措施。當前工業革命4.0的背景下，發達國家將面臨更為艱巨的產業革命的挑戰，在具有優秀的制造基地、穩定的市場和飛快的創新能力的情況下，在金融危機后馬上更新本國內的發展戰略，在國家層面占有先機。當前經濟快速發展的新興經濟體國家如果不能盡快建立自己的技術創新體系和政策體系，有可能長期處于這種跟隨發達國家腳步的發展階段，更會錯失這次次貸危機所帶來的彎道趕超的機會。

當前，我國經濟結構面臨結構性調整，國際上更面臨多方面的打壓，在這樣的背景下，我國經濟要面臨沖破經濟結構調整、創新驅動轉換所帶來的種種問題。國家更是推出一些列關于我國經濟戰略部署的政策，比如《中國制造2025》、成立國家制造強國建設領導小組辦公室等，不但在宏觀面上確立總體目標和實施路徑，而且在具體落實過程中更要以國家經濟穩定發展為基礎，但總體而言，制造業發展任務仍十分繁重，要同時完成工業2.0補課、工業3.0普及和工業4.0升級這三項任務。3D打印技術產業的快速發展讓整個世界都倍感新奇，在各領域的應用也比比皆是。源于美國的3D打印技術正在慢慢改變著這個世界的制造業戰略格局，3D打印產業的發展對未來有著不可估量的應用前景。在英國《經濟學人》雜志上，3D打印技術被稱作是“第三次工業革命的重要標志”。

2　全球發達國家3D打印技術產業經濟環境發展現狀

3D打印技術源于美國和歐盟為代表的發達國家，尤其是美國在技術應用、研發和推廣上都占有先機。美國目前將3D技術納入國家發展的重中之重，將全尺寸3D打印技術規劃為未來該項技術的重點發展方面，美國將3D打印技術納入國家制造項目中的核心項目，政府投資超過三千萬美金。當前，美國尖端行業已經將3D打印技術納入其發展的重要位置，將該技術應用于其重要部件的制造中，由于3D打印技術的便捷性，該技術的應用不僅大大縮短了工時與費用，而且使制造工藝有了很大的提高。

由3D打印產業權威機構發布的產業報告中表明，自2012年開始全球市場中3D打印技術的總收入超過20億美元，美國沃勒斯公司作為研究機構中的權威機構顯示22億美元的產業總收入涉及設備制造、高端服務等領域，而美國則占總量的三分之二以上，隨著社會經濟的不斷增長，居民對3D打印服務的需求也是逐年增長，據美國相關行業協會的最新公布數據，3D打印產業產值未來兩年之內可以突破50億美金。

從地理范圍來看，據Wohlers Associates發布的2013年度報告顯示，美國、日本、德國、中國是目前擁有3D打印設備最多的國家，他們擁有的3D打印設備占全球3D打印設備的比例分別為38%、9.7%、9.4%和8.7%。北美、歐洲、亞太三大地區擁有的3D打印設備占全球3D設備份額分別是40.2%、29.1%和26.3%，拉丁美洲、中東和非洲地區擁有其余4.4%的市場份額。在3D打印服務產業中，制造業企業中大部分分布在歐洲發達國家，中國有7家，美國僅有5家，雖然從企業數量上來看，作為發展中國家的中國有一定量專業的制造企業，但是在3D打印產業中大部分高端制造業還是分布在歐洲國家，其排名前四位的有：美國3D Systems公司、Stratasys公司，以色列Object公司和德國EOS公司，這四家公司已經占據了世界上大部分的市場，已經形成了壟斷的態勢。

3　全球新興市場國家3D打印技術經濟環境發展現狀

3D打印技術無論從產品研發還是技術應用都是啟動時期，對于新興市場國家來說，本國內部的工業發展與發達國家來比較還是處于劣勢，但是，3D打印技術對于新興市場來講無論在產品推廣還是技術研發上都有很大的增長空間。從工業角度看分析，以中國為代表的新興市場國家在激光熔覆方面的技術具有一定優勢，這有助于在以激光燒結為成型技術的3D打印設備制造和打印服務領域進行發展。從3D打印技術產品的應用角度分析，應用的推廣速度取決于對于3D打印這一技術認知的提高，所以，相關輔助平臺的發展顯得越來越重要。從行業分布來看，新興國家市場的3D打印技術在消費電子產品、汽車、航空航天、醫療、軍工、地理信息、藝術設計等多個領域都得到了應用。其中，用于消費電子領域的打印技術仍然占主導地位，大約占20.3%的市場份額，其他主要領域依次是汽車(19.5%)、醫療/牙科(15.1%)、工業及商用機器(10.8%)。現階段新興市場國家主要的3D打印企業一般以材料供應，設備制造和打印服務的綜合形式存在，這是由產業發展初期技術推廣和市場規模的限制所致。從長遠的角度來分析，3D產業鏈各個位置都會有專業化剝離出來，當產業發展到一定階段，產品設計、產品研發都會獨立出來并向產業鏈下游移動，最后將成為工具平臺。

可見，新興國家市場的整個3D打印產業鏈都存在巨大的潛在發展空間。在技術應用推廣的起步階段，3D打印服務企業無疑會較快地帶來收益，許多新興市場國家已經將3D打印產業納入發展規劃。例如，南非政府對于3D打印技術的關注非常重視，將3D打印技術中的機械設備的制造和開發納入本國內制造業戰略的規劃中，將核心技術的研發及應用與本國的經濟戰略相協同規劃。中國對于3D打印產業的發展也非常關注，在國內經濟科技發展優秀的地區都建立3D打印技術產業創新中心和科技園。在很長一段時間內，3D打印房屋可能只會用在一些臨時建筑上，而自2013年開始，3D打印技術在建筑行業有了新的突破。荷蘭阿姆斯特丹的建筑師們通過3D打印技術制造出世界上首個全尺寸3D打印房屋，美國加州哈德斯菲爾德大學和德國慕尼黑技術大學的教授和學生完成了移動版迷你房屋。雖然從現階段來看，3D打印房屋還需要克服諸如規模變大帶來的功能失效等問題，但是，3D打印技術對傳統建筑業的進軍，也讓之前不能移動的建筑有了更加靈活的改變。

4　3D打印技術未來發展趨勢

3D打印機激發了人們的想象力，人們借助3D技術，也不斷實現對自我限制的突破，生活中越來越多不可能的事情正在逐步變成可能。工程師們可以用其打印模具，“極客”牙醫可用它打印加壓，汽車維修公司可以用其打印稀缺的汽車零部件，而不是忍受全球物流的繁瑣和時間消耗，3D打印技術已經切實的改變了我們的生產與生活方式。在2014年巴西世界杯開球儀式上，28歲的巴西殘疾青年平托來到場邊，他身著一種借助3D打印技術實現的“外骨骼”機器衣為世界杯開球，成功實現了雙腿的移動。現在人造器官的研究已經相當可觀了，但是仍然面臨的一個難題就是如何在里面架構血管以輸送營養物質并排泄代謝廢物。德國的一個團隊目前找到了一種解決方案即用3D打印機打印一些毛細血管出來。打印使用的特殊油墨含有高分子聚合物以及生物分子，這樣可以減弱排異反應。而通過一系列化學反應，將打印出來的血管轉變成具有彈性的固體材料，這樣研究人員就能精確構造毛細血管，這項研究成果將有力的推動大型人體器官的制造。此外，歐洲的研究人員正在研究能夠打印易消化食物的3D打印機，這一研究將會幫助歐盟完成為體弱老人推出的個性化糧食供應體系，以保證老年人的身體健康。

西班牙巴塞羅那的Foodini3D打印機為食客們提供了便利。但是其每盤菜的打印時間明顯受到不同因素的影響比如菜肴的復雜程度和包含的食材種類。隨意點的食物類型需要花費幾分鐘打印，而復雜的巧克力造型就需要20分鐘。當然，精度不高或者速度太慢都不足以否定3D打印，因為每一種改變世界的技術都會經歷同樣的階段，只要發現問題，就一定有解決的辦法——一切都是時間問題。

3D打印正在各行各業中如火如荼地發展著，一方面，3D打印無需機械加工或者模具就可以從計算機中打印出任何形狀的零部件，從而極大的縮短產品的研制周期，提高生產率和降低生產成本；另一方面，隨著開源軟件、新商業模式的出現，3D打印技術在帶來工業變革的同時，也應當對其進行一定的規范，關于知識產權保護、危險品限制和人類倫理規范等問題需要更多的法律保障。總之，隨著3D技術的不斷普及，生活中用到的物品會越來越多的反映在3D打印技術上，只有更豐富更實用的材料才能讓3D打印技術盡快地融入生產和生活。

參考文獻

［1］ 杰弗里·M.霍奇遜.制度與演化經濟現代文選［M］.北京：高等教育出版社，2005.

［2］ 李金華.德國“工業4.0”背景下中國制造強國的六大行動路徑［J］.南京社會科學，2016（5）.

中圖分類號：F416.63

文獻標識碼：A

文章編號：2096-0298（2016）05（a）-141-02

基金項目：①天津社會科學院重點研究課題“天津先進制造業基地建設研究”(16YZD-04)。

作者簡介：趙云峰(1983-)，男，天津人，管理學博士，天津社會科學院現代企業研究所，副研究員，主要從事宏觀經濟與產業經濟方面的研究。