中美3D打印產業比較研究

【摘 要】 美國在3D打印技術領域發展的如火如荼的同時，中國也將3D打印作為一項革命性的技術進行研究，而且在經濟政策和企業扶持中作出了很大的努力。本文首先簡要概述了3D打印技術的優勢，然后將中美在3D打印技術的產業政策方面進行了比較和分析，然后指出了我國的經濟政策和企業扶持對于3D產業發展的利弊，最后根據我國的實際情況提出了建設性意見。

【關鍵詞】 3D打印技術 中美 產業政策

一、引言

3D打印技術是將真實的物體進行數據切片并且轉化為平面疊加，通過應用先進的科學方法來完成一個個平面，最終在這些平面的疊加下形成一個真實的立體物體[1]。通過對3D打印的發展歷程進行回顧，這項技術經過不斷的完善和改進，其發展趨勢是朝著更加多樣化的方向發展;其使用的材料更加的豐富，其應用的領域也更加的廣泛。3D打印這項技術目前深入到醫療健康、機械制造和航空航天等領域，并且其在我們的日常生活中也發揮著越來越重要的價值和作用。

這種3D打印技術與傳統的工業技術相比，有諸多突破性的進展。首先，這種3D打印技術是通過增材來制造立體物體的，所以這種技術能夠從根本上節約制造物體的材料。3D打印技術制造物品所實際需要的材料和真實使用的材料的數量是一樣的，也就是原材料和所制造出來的物品在質量上是相同的，這種技術[2]不僅能夠很大程度的節約原材料，而且還能夠做到保護環境、降低制造成本。其次，制造的物品可能會非常的復雜，但是在3D打印技術的設計下都變得異常簡單，因為它能夠將高緯度降低為低緯度，實現不同維度的轉化，然后在低緯度上進行制造，最后再形成高緯度的立體物品。這種技術并不需要依賴制造企業的大規模和標準化生產，這是一種更加個性化和私人化的制造模式，只要存在制造需求，就不存在所謂的制造門檻。這在很大程度上使得具有個性化創造被解放，人們的需求能夠得到多樣性滿足。最后，3D打印技術還能夠很好的實現數據和真實世界的溝通，只要將這項技術與網絡相連，其虛擬的網絡數據就會真實的轉化為立體的物體。現如今的互聯網正在向信息和制造功用兼具的方向發展。而面對這一次巨大的革命性技術浪潮，世界各國都開始重視3D打印技術并且抓緊對其進行研發。

二、中美3D打印技術產業政策及比較

在奧巴馬就任美國總統期間，美國政府就表示要大力引導和扶持3D打印技術的發展，不僅專門設立了3D打印技術開發項目，而且投入了大量的資金支持，該項目的資金數量可能是以億為單位。美國政府希望能夠加快3D打印這項技術的研發和進步，更進一步地推動有關于3D打印技術產業的就業發展和技術應用。

有專家認為美國在3D打印技術等技術產業方面的投入，表明其在以后的世界分工中格局中有所計劃[3]。當前在市場上的需求開始呈現復雜化和個性化的趨勢，其傳統的規模和批量化的生產方式也不再占有任何的競爭優勢，而且其逐漸面臨著飽和以及被淘汰的風險。自改革開放四十多年以來，中國在傳統生產的模式中是具有巨大優勢的，因自身的勞動要素的成本優勢，在全球已經樹立了良好的世界工廠形象。但是美國可能會通過3D打印技術產業革命已實現在制造業方面的趕超，從而使得美國在生產制造業中繼續形成新的優勢和占據領先的地位，繼而會充分利用3D打印技術產業形成新的利益鏈條。

隨著新時代的到來，中國緊跟3D打印技術的革命潮流，開始投入大量的資金支持，并制定了人才培養計劃。尤其是從2012年，中國在3D打印方面的研發投入開始不斷加大，這進一步使得3D打印成為了社會關注的熱點，而且也促進了很多3D打印相關的企業萌芽。但現階段來看，中國的3D打印技術和世界先進國家相比其差距似乎越來越大，這主要包括中國3D打印技術在世界市場中的份額占有率，中國3D打印企業在市場中的競爭力較弱、抵御風險的本領不強以及發明創新能力不足等問題。

3D打印技術的發展在美國眼中具有非常高的戰略高度，所以美國在其發展中的投入也是不遺余力。美國在3D打印中的資金投入開始逐年增多，并且這些資金的投入已經被制定成了相關的經濟政策，這些投入讓3D打印技術潛在的優勢得到了凸顯。美國對3D技術發展所投入的資金其主要是用于構建良好的市場發展環境，具體的資金使用用途就是用來構建3D打印市場規范、促進市場內的良性競爭并且形成一個健康的發展局面。比如來建立和完善3D打印的市場相關保障、建立3D打印市場的質量標準、允許開放需求和生產的市場以及避免政府的干預等。這樣做不僅能夠使得生產者的質量有一定的保證和市場上有一定的規范和法治標準，而且還使得消費者的權益被極大程度的保護，最重要的是能夠使得市場靈活自由的發展[4]。

目前，中國在3D打印技術的研發已取得了階段性進展，這得益于我國相關的產業政策的支持，特別是項目資金的投入，其投入總量甚至超過了美國和其他先進的國家。從國家發展戰略的角度出發，3D打印技術產業可持續發展需要的是國家的宏觀控制和調整的能力，而不是任由市場發揮，考慮到3D打印市場具有豐富的外部性，即這種技術對于未來國家經濟有重大影響，對于未來世界產業格局具有重大影響，因此必須由國家政府進行干預促進，必須給予直接的干預政策和資金支持。這一原理可以追溯到著名經濟學家庇古的國家福利經濟研究中，國家對于經濟負有義不容辭的責任。對于一些具體的，具有重要外部性的行業，國家應該予以干預和促進。

三、我國在3D打印技術方面的政策分析

3D打印技術在未來可能會對一個國家的經濟發展產生深遠影響，甚至讓當前世界的格局都產生巨大的變化，所以由國家主導和干預3D技術產業的發展是非常有必要的，國家給與其在資金和政策方面的扶持都是十分明智的選擇。這種國家干預的經濟原理最早可以追溯到庇古的福利國家思想，其大概所表達的意思是，國家在經濟中負有不可推卸的責任，所以國家非常有必要對一些前沿重要影響的技術和產業進行扶持和干預[5]。中國為了使得3D打印技術不落后與世界，在國家計劃經濟的模式下對其發展進行了主導和干預，建立了相關的3D產業園區和扶持了很多3D技術的企業發展，但是實際上對整個行業來說也有很多明顯的弊端。

中國在經濟政策上的支持通常情況下都是明顯遲緩于市場變化的，但是政策扶持的內容都是非常具體和實際的，而且這些政策規定的內容和方向都是短期內不會改變的。所以那些享受到國家資金和政策扶持的企業，很可能會因為跟不上市場需求的變化，而錯過了發展的最好時機。國家為了促進3D技術的發展也建立了很多相關的產業園區，這些園區基本都是一些3D打印的生產區域，卻不能和市場的真實需求形成良好的對接，所以往往會出現生產過剩的現象，這些過剩的產品積壓經常會導致企業因為經濟運行出現困難而破產，一個行業可能因為沒有按照正常客觀的規律而不能實現健康良性的發展。

中美在3D打印方面的技術專利分別位于世界的前兩位，美國專利數為2628件，中國則有2015件，中美在3D打印方面的競爭比較激烈，而且兩者的專利總和占到世界3D專利總數的60%以上[6]。中國擁有專利數量最多主要集中在科學院和高校，其在3D打印方面的專利數量僅為67件，而美國在3D打印方面專利總數量的前五名都超過了這個數字，中國的專利權分布則較為分散，沒有形成集聚競爭力，而美國擁有3D打印專利數較多的為企業。但是中國擁有3D打印技術的則多是科研院校[7]。中美兩國在3D打印專利數量上位列全球前兩位（根據發明人所在地統計），美國以2628件專利位居全球第一，中國則以2015件緊隨其后，形成追趕與競爭態勢。美國的3D打印技術專利發展經歷了專利起步期（1994-2002年）、平穩增長期（2003-2006年）和快速發展期（2007-2013年）三個階段[8]。3D打印技術近年在美國的快速發展與金融危機后奧巴馬政府宣布重振制造業，實施“再工業化、再制造化”戰略有著密切關系。相比之下，中國的專利申請在1994-2011年間呈小幅穩定增長，但每年數量均落后于美國。2012年，3D打印被納入《國家高技術研究發展計劃（863計劃）和國家科技支撐計劃制造領域2014年度備選項目征集指南》，成為國家重點支持的科技領域。作為對產業發展重大機遇的專利回應，2012年起的中國3D打印專利申請出現拐點并呈現激增，2013年的專利申請達到353件，遠超美國在該年的232件，并于2014年達到596件之多[9]。

四、產業發展對策

針對上述問題，政府首先要制定并且出臺相關的行業標準和規范，保障市場上產品的質量和市場的良性競爭和發展，保護消費者的權益為他們提供更加可靠和值得信賴的產品，這樣才會在消除人們對3D技術的疑惑和顧慮的前提下，贏得消費者的信任和口碑，從而進一步能夠促進市場實現更大的發展。

其次是要建立有關3D打印市場競爭的法律規范。要進一步營造一種良好的競爭和創業風氣，要為想要在3D打印有關產業中創業的人才提供充分的權益保障，讓他們能夠大膽的、沒有后顧之憂的參與有關的創新創業活動。

最后還要加大開放市場的力度，需要打開一部分傳統行業對于3D打印技術的限制，同時還要打開對從業者身份的限制以及不同行業和技術的限制等。不能將3D打印技術的應用局限于局部的需求和行業中，更應該做到的是讓不同的技術創新去實現一個需求，盡可能多的提供解決問題的方法和技術，讓所有的相關從業者都能夠參與到市場需求的競爭之中。

五、結語

3D打印技術是制造技術發展的一個里程碑，是人們在工業制造方面取得巨大進展的標志。隨著3D打印技術的不斷更新，該技術越來越多地進入人們的視野，使產品制造的高成本障礙得以緩解。3D打印技術在商業與服務業的應用，將促使生產模式、商業模式、競爭模式等發生巨大的變革，促進“個性化定制”商業模式的產生，并衍生出新的細分產業，引導新的經濟發展，從而更好地提高人們的生活品質，為人們提供更優質的服務。本文在分析和比較了中美在3D打印技術產業方面的特點，分析了中美在3D打印方面政策支持和專利獲取情況，在面對3D打印技術這一次革命的浪潮中，中國需要為3D打印產業大發展保駕護航，為相關技術的創新提供一個良好的環境，并且積極的將相關研究成果轉化為專利，從而盡快實現技術層面的占領。

【參考文獻】

[1] Wohlers Associates，Wohlers Report 2013 — Additive manufacturing and 3D printing state of the Industry Annual Worldwide Progress Report，2013，USA

[2] 秦桂秀.醫用3D打印技術是求真、向善、臻美的統一[J].醫學與哲學（B），2018，39（07）：79-81

3] 李小麗，馬劍雄，李萍，等.3D打印技術及應用趨勢[J].自動化儀表，2014，35（1）：1-5.

[4] 范婭. 3D打印技術的版權侵權問題研究[D].湖南大學，2017.

[5] 南薇，王穎純，劉燕權.美國公共圖書館3D打印服務及政策的最新應用現狀[J].圖書與情報，2016（03）：118-124.

[6] 袁夢.3D打印技術中美專利申請狀況對比分析[J].中國發明與專利，2016（06）：50-54.

[7] 程婉秋. 3D打印技術下我國專利保護制度研究[D].首都經濟貿易大學，2016.

[8] Raija Koivisto，Nina Wessberg，Annele Eerola，et al.Integrating Future-oriented Technology Analysis andRisk Assessment Methodologies[J].Technological Forecasting&Social Change，2009，76（9）：1163-1176.

[9] 中華人民共和國工業和信息化部.關于印發《國家增材制造產業發展推進計劃（2015-2016年）》的通知[EB].[2015-02-28].

作者簡介：鄧曉強 （1991-），男，漢，湖北咸寧，碩士研究生，世界經濟，福建師范大學，福建省、福州市、350100