濟南市3D打印技術應用現狀調研與發展策略探究

陳靜

摘要：3D打印是制造業領域正在迅速發展的一項新興技術，被稱為“具有工業革命意義的制造技術”，代表了世界制造業發展的新趨勢，對于加快先進制造業發展、推進兩化深度融合、促進工業轉型升級具有重要的引領作用。本文進行了3D打印技術的概述，濟南市3D打印產業發展現狀，發展對策建議。

關鍵詞：3D打印，濟南市，現狀，發展策略

引言在“大眾創業、萬眾創新”的形勢下，3D打印技術能降低工業企業的新產品開發成本和縮短開發周期，實現工業轉型升級，可以讓創業者更方便創新；可以培養學生的創新能力和動手能力；可以解決航空航天、人體器官等特殊領域的制造難題；還具有節材、節能、個性化、環保等特點，將會培育出很多新型的產業，培育經濟增長點和新消費。

3D打印業務在國外的發展勢頭十分迅猛。前瞻產業研究院發布的《2014-2018年中國3D打印產業市場需求與投資潛力分析報告》顯示，2013年全球3D產業的發展更是突飛猛進，增速達到81.49%，市場規模達40億美元。其中，美國、日本、德國占據了3D打印市場的主導，尤其是美國占據了全球近40%的比重。國內3D打印技術起步晚。但是自3D概念一出，立即受到了熱捧，3D打印技術近年來在國內日趨升溫。中國在這一領域有后發優勢，發展潛力巨大。

一、3D打印技術概述

1.3D打印技術簡介

3D打印技術又稱“三維打印技術”或“增材制造技術”，也有學者認為是“快速制造技術”、“快速成型技術”。3D打印是將設計好的物體轉化為三維設計圖，采用分層加工、疊加成型的方式逐層增加材料來打印真實物體[2]。

2.3D打印的特點與優勢

3D打印具有綠色、分散式、短流程、個性化、一體化成型、柔性等特點，在創新設計、下一代制造市場中有廣闊的市場前景，特別是其對上下游及衍生的應用市場的經濟影響。其具有下列優勢：

（1）不受零件形狀限制的一體化成型

3D打印技術則實現了只要能想到的零件形狀就能制造的可能，大大減少了零件的個數，簡化了生產管理和部分組裝工序。

（2）3D打印可以實現零庫存和零備用

只要擁有CAD數據和3D打印機，就可以當場打印零件，不需要再保留庫存。售后服務也可以提高效率。采用3D打印，就無需再繼續保管零件以及制作零件的模具。

（3）零物流的“互聯網+設計+制造”模式

在設計、開發商品的時候，取消開發中的物流環節。設計概念敲定，在經由網際網路收到數據后，按照生產現場的情況，繪制詳細藍圖。不僅可以省去物流成本，還能節省時間。

（4）個性化訂制

量身訂制能夠通過提供符合個人偏好和需求的唯一產品，最大限度提升附加值。實現這種新模式的工具便是3D打印機。

（5）縮短新產品的開發時間和流程

3D打印技術實現了從模擬數據到實物產品的零距離，減少了模具的開發環節。

二、濟南市3D打印產業發展現狀

我國從1994年開始研究3D打印，北京隆源公司于1995年成功研發了一臺AFS激光快速成型機，隨后華中科技大學也研制出了SLS快速成型機[1]。目前國內依托高校成果，對3D打印設備進行產業化運作的公司實體主要有：北京殷華（依托于清華大學）、陜西恒通智能機器（依托西安交通大學）、湖北濱湖機電（依托華中科技大學）。這些公司都已實現了一定程度的產業化，部分公司生產的便攜式桌面3D打印機的價格已具備國際競爭力，成功進入歐美市場。另外，一些中小企業成為國外3D打印設備的代理商，經銷全套打印設備、成型軟件和特種材料。還有一些中小企業購買了國內外各類3D打印設備，專門為相關企業的研發、生產提供服務。目前國內已有多省市成立了地方3D打印產業聯盟，并在相關政策中提及要重點發展3D產業。

山大華天軟件在快速成型設備、工藝材料、數據分層軟件、成型軟件、快速模具制造等領域積累了大量的研究成果。憑借良好的產學研合作基礎以及擁有自主版權的高端CAD/CAM軟件優勢，華天軟件也開展了快速原型制造技術與裝備項目的研究，目標是實現快速原型制造關鍵技術攻關及關鍵設備的產業化，通過快速成型設備的產業化，創造新的經濟增長點，并通過技術服務以高新技術改造傳統制造業，提高機電產品開發能力和企業競爭力，支持汽車、電子、機械等支柱工業發展，創造巨大效益。建立跨行業、跨地區的產品快速開發研發、制造、服務中心，實現快速制造技術、工藝及成套裝備的研究開發、生產、銷售和技術服務，形成我省乃至我國的快速原型制造產業和開發生產基地，實現該技術的持久和穩定發展。

濟南亞盈信息科技有限公司，主要業務之一就是3D打印機研制和生產。其技術是FDM熔融層積成型技術，原理是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時三維噴頭在計算機的控制下，根據截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后，機器工作臺下降一個高度（即分層厚度）再成型下一層，直至形成整個實體造型。其成型材料種類多，成型件強度高、精度較高，主要適用于成型小塑料件。現已研制出三代3D打印機，第三代機YesRap X原型機已經完成。

3D打印科技園、無線傳感器網絡及工業互聯網+、大數據服務、電梯智能制造等4個項目將落戶黃河北的濟南新材料產業園。包括3D打印培訓學院、3D打印創業基金、3D打印創新孵化器、特色3D打印產業園、3D打印研發產業基地5大功能。根據規劃，到2020年，3D打印科技園將在原有生產規模的基礎上擴建至20萬臺FDM3D打印機及5萬臺SLS3D打印機生產規模。科技園還將同時擴大研發中心的研發范圍，增加3D打印機和3D打印機耗材的種類并擴大其適用范圍。開拓3D打印技術的衍生服務及衍生行業，建立與其它行業的深度合作與開發，并建立起配套的培訓、倉儲、物流等服務機構。

三、濟南市3D打印產業發展對策建議

3D打印技術還存在很多問題，例如3D打印技術并沒有普及，技術研發與應用脫節，工藝發展還不完善，產業化發展滯后，在3D行業沒有大企業，沒有領頭羊等，這都是今后我市3D打印技術發展急需解決的問題。針對當前我市3D打印行業存在的困難和問題，提出幾點建議：

（1）加強關鍵和共性技術研發。面向技術前沿，形成由企業、政府、高校院所、用戶等多方組成的產學研用聯合體，協同開展3D打印相關軟件、工藝、材料、裝備、應用、標準及產業化的系統性整體性攻關。

（2）引導3D打印技術與傳統產業結合，開拓應用領域，加強示范和推廣應用。以我市現有產業基礎為突破口，選擇在工業設計、生物醫療、文化創意、教育培訓、裝備制造、模具制造等領域率先開展示范應用。

（3）加強項目建設和企業培育。以3D打印科技園等項目建設為主體，形成完善的孵化、應用、產業承接發展體系。大力培育3D打印骨干企業，在科技項目實施、創新平臺建設和高端人才引進等方面給予支持，進一步提升企業的科技創新能力和國際市場競爭力。

（4）加大科研投入，促進資本和產業對接。鼓勵資金以風險投資、股權投資等不同方式，進入3D打印產業領域。鼓勵3D打印公司在國內外資本市場上融資，實現資本市場上做大做強。

（5）加強人才隊伍建設。鼓勵相關高校和科研院所加強3D打印與先進制造、電子信息、新材料和工業設計等多學科交叉融合，加快培養3D打印研發人才[3]。

參考文獻：

[1]3D打印技術發展現狀[J].朱艷青，史繼富，王雷雷，鐘柳文，李育堅，徐剛.制造技術與機床.2015（12）

[2]淺析現代3D打印技術[J].李初然.科技創新導報.2017（28）

[3]國內3D打印技術發展現狀及存在的問題分析[J].黃天鳳.山東工業技術.2017（18）