佛山发展3D打印产业，关键是找准应用方向

2018年6月17—18日，第五届世界3D打印大会将在佛山市南海区大沥镇举行。这场全球性产业盛会的到来，让3D打印再度引发各界热议。作为一项被《经济学人》多次推上封面、称为推动第三次工业革命到来的关键技术，3D打印与制造业的相融已越来越紧密，但如何打开应用面仍是行业发展主要瓶颈。作为全国第六大工业城市，佛山能否率先探索两者的结合路径?

“现在是发展3D打印产业最好的时代。”作为中国3D打印产业崛起的见证者与参与者，中国工业3D打印理事会主席颜永年说。

在第五届世界3D打印大会于佛山大沥开幕前夕，80岁高龄的颜永年接受了南方日报记者的专访。他指出，3D打印从上世纪80年代末起，在国内经历过萌芽期、沉寂期后，从2008年开始，已开启了兴盛的新阶段。

在颜永年看来，3D打印在航空、航天等领域和精密内流道孔、一体化制造等方面拥有不可比拟的优势，但他同时强调制造业不能盲目“+3D打印”。对于像大沥这样的制造业重镇，他建议关键是要找准3D打印的应用方向，加速产业向高端制造转型，推动高端制造业与3D打印相结合，方能真正让新技术实现对于制造业的“赋能”。

“现在是发展3D打印最好的时代”

问：相比2015年，3D打印产业这几年在国内的发展似乎相对沉寂。实际上，3D打印产业在国内从发展至今，经历了哪些阶段?

颜永年：国内最早是上世纪80年代末开始兴起3D打印产业。在我看来可以划分为3个阶段。20世纪80年代末到2000年之间是第一个阶段，当时的3D打印叫做快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing——RPM)，是一项可以快速制作产品原型外观的技术，主要在比如清华大学、华中科大和西安交大等高校中进行研发。

但2000年以后，因为3D打印一直停留在实验室中，3D打印的设备没有条件与市场进行结合，价格也很贵，国内很多设备卖不出去，在这之后直到2008年，整个行业都步入了沉寂期，到了2008年以后，才真的兴盛起来。

问：中国3D打印产业在2008年以后再度升温，原因是什么?

颜永年：在2000年到2008年之间的沉寂期，全世界的3D打印产值一直徘徊在10亿美元，可以说是行业的低潮期。到了2008年兴盛，主要得益于两个原因。

一方面是在全球的产业格局中，以美国为代表的国家开始非常重视3D打印产业。之后，《经济学人》一度还把3D打印视为开创第三次工业革命的关键技术。

另一方面，3D打印的技术得到了关键性的发展，也就是FDM工艺设备的小型化的流行，这种小型熔融沉积制造工艺推出后，3D打印设备迅速降价。同时国外一些企业(如德国EOS公司)在金属熔化上也取得了突破性进步，这些技术都促使了3D打印技术从实验室走向了市场。

问：在这个十年中，中国3D打印产业和工业的结合主要有哪些方向?

颜永年：当3D打印技术从实验室走向市场之后，这项技术对于工业的意义也发生了重大的改变。

3D打印在中国起步之初，就只是一个快速原型制造技术。对于企业来说，要设计一款产品，如果希望提前知道产品外形和结构，需要通过3D打印的方式来获知。但经过工艺和技术的进步后，3D打印不再停留在只是打印产品原型的功能，而是连产品本身也可以打印。实现了从打印原型到打印零部件的重要改变。

在这样的改变后，3D打印与产业的结合就非常多，比如航空、医疗、核电等产业，目前都有一定的应用。回头看，可以说，现在是发展3D打印产业最好的时代了。

“制造业不能盲目"+3D打印"

南方日报：客观来说，有数据显示，全国3D打印产量去年产值仅有100多亿元，你怎么看待这一现象?

颜永年：100多亿元实际上并不少了，我认为是很大的进步了，应该说这个行业还在发展中。产值不高的关键原因在于应用面还没有彻底打开。应该说，当3D打印技术走出实验室后，它发展的推动力就在于应用。

目前3D打印已经与航空领域有一定的结合。在其他方向到底应该如何进行应用，还在探索当中，比如在工业领域，3D打印的一体化成型制造特点对于一些装配组装和焊接连接很高的行业，是有比较大的价值。

南方日报：其实我们也看到很多产业在加大与3D打印的结合，比如耐克推出的3D打印鞋，但3D打印与这类劳动密集型制造业的结合，必要性强吗?

颜永年：3D打印和制造业的结合并不能盲目结合。本质上，3D打印与劳动密集型的传统制造业结合度是比较低的。如果选择用3D打印来生产产品，那么3D打印技术必须是优于传统制造工艺的，或者两者之间是可以进行结合的。

具体来说，3D打印与工业的结合有三个方向。

第一个是与传统成型(如锻压技术)进行结合的生产工艺，比如说核电领域，3D打印的产品本身强度是好的，但是在塑性和抗疲劳强度等诸多方面，尚难满足核电和航空领域的要求，这是3D打印的一个短板。对于航天和核电领域，将3D打印熔覆工艺与锻造挤压结合起来，就能解决强度和塑性两方面的问题，实现工业化的应用。

第二个方向，3D打印非常适用于制造微米级—毫米级的内流道复杂结构，这种内流道用传统的加工方式是做不出来的，所以用3D打印可以解决的是“能”的问题，具体来说，产品包括雷达滤波器、燃油喷嘴等。

第三个方向，3D打印其实与电脑、医疗器件以及首饰也有结合的空间。对于这些行业来说，一些装配度要求很高的零件，比如说一个电脑上的零件，原来需要5个零件通过焊接组装连接起来，现在用3D打印可以直接一次性打印出来，而不需要组装，这也提升了效率。

可以说，3D打印正在被工业界逐渐接受，但这是在应用中逐步被接受，不是靠灵机一动，盲目采用3D打印去生产工业产品，那是不实际的。


问：谈到不同产业与3D打印的结合，这些年，包括佛山在内，广东各地也在大力推进，你怎么看广东3D打印的发展现状?

颜永年：广东积极发展3D打印产业，比如说深圳，当地政府推出了不少举措。但是广东与上海、北京等地相比，3D打印产业还存在一些差距，这主要与当地产业结构以及3D打印产业的发展特点相关。

目前看来，3D打印产业与航空、制造等的结合相对多一些，广东省内，像佛山和东莞相对比较多是劳动密集型的传统制造业，这些行业与3D打印的结合度相对会弱一些。

但像珠海的航空维修和高端模具产业等，这些都是可以重点发展的方向。

问：除了航空等行业，像佛山，以大沥为代表也在积极发展3D打印产业，你对此有怎样的建议?

颜永年：佛山本土比较多是陶瓷、家电等传统产业。针对制造业的情况来说，如果盲目用3D打印是不现实的，必须是用3D打印来生产，可以更优于传统工艺的情况下，才有必要引入3D打印。

总的来说，如果制造业城市希望发展3D打印，关键还是需要提升产业的高端化，也就是说让3D打印与高端制造相结合。这对于提升高端制造产业的生产效率、缩短新产品上市周期等方面上，都会有很大的优势。

问：未来整个3D打印产业，你觉得会朝怎样的方向发展?

颜永年：3D打印产业现在出现了一些新的趋势，就是与传统成型制造业相结合，利用3D打印制作精化的毛坯，再进行一次性终锻成型，这些方向都将有利于进一步推进3D打印在诸如核电领域的发展。从长远来看，未来几年，我还是非常看好3D打印产业。

工业制造提速“+3D打印”


就在今年初，在大亚湾核电站里，一块特殊的制冷机端盖正式被安装进去。早在2009年，这一块由南方增材公司利用3D打印技术制作的核工业部件，还只是一个存在于图纸上的构想。

这正是3D打印对工业领域而言，一个“梦想照进现实”的缩影。作为一项被《经济学人》誉为推动第三次工业革命的关键技术，直到2015年，全国各地大兴“3D打印热”时，这项技术对于工业，特别是制造业领域来说，更多还只是一个概念。

几年过去，以珠三角为代表，在多地积极布局3D打印产业的基础上，一方面诸如中南机械、峰华卓立等一批3D打印企业已然崛起;另一方面，航空、核电、制造业等领域加速与3D打印融合的趋势愈发明显。

但这项关键技术如何在应用上“赋能”制造业，路径仍未清晰。佛山大沥在积极布局该产业的同时，勇担产业的探路者。

继去年迎来广东最大3D打印产业基地后，第五届世界3D打印大会将于6月17—18日在佛山大沥举行。以一场家门口的全球产业盛会，大沥不仅彰显了一座小镇胸怀世界大梦想的格局，更是拉开了3D打印与制造业加速融合的大幕。

制造新趋势 3D打印“梦想照进现实”

相比几年前，“3D打印”还只是一个看似概念性的新产业，如今，在工业领域，越来越多的产品实现了“3D打印制造”。

以制鞋行业为例，早在2015年，包括耐克、阿迪达斯等鞋企相继对外透露要推出3D打印跑鞋的计划。其中，阿迪达斯更是与3D打印公司Materialise达成合作协议。

实际上，在同期，全球最大的三家3D打印制造商即EOS、3DSystem和Stratasys都曾宣布与多家知名鞋企达成了合作计划。

几年过去，这些计划已逐步落地。去年4月，阿迪达斯宣布推出全球首款可量产的3D打印运动鞋，该鞋的鞋底采用3D打印技术而成，具备可批量生产的优势，且生产速度仅需20分钟。

与3D打印实现结合的并不仅仅是这些巨头。就在今年初，在大亚湾核电站里，一块特殊的制冷机端盖正式被安装进去。这正是由佛山企业——南方增材科技有限公司(以下简称“南方增材”)与中广核运营有限公司联合研发推出的，利用3D打印制造的核电站核心零部件。

“从成立至今，我们专注于核电领域，凭借自主创新技术，目前3D打印的核工业部件，最高吨位可以达到300多吨。”南方增材董事总经理朱志宇说。

而这些3D打印的核工业部件，在2009年时，对于朱志宇来说，还只是一个存在于图纸上的设想。彼时，朱志宇和他的团队在北京遇到了北京航空航天大学教授、激光增材制造领域专家王华明，明确在开发金属3D打印技术上开展合作。

此后经过上百次实验后，核心技术团队在关键技术上取得了突破性进展，并在实验室成功做出了物理、化学性能达到甚至优于锻件的核电重型装备的金属构件缩比件。

“我们在材料、设备、工艺研发设计上，整套流程都拥有自主知识产权。”朱志宇表示，若按将增材制造技术应用于重型大型金属构件的研发、生产计，南方增材是全球首家吃螃蟹的企业。

实际上，南方增材只是一个缩影。近年，伴随在3D打印与工业的加速融合下，工业级3D打印机实现了快速增长。数据显示，去年工业级3D打印机出货量虽然只增长了5%，但营收占总收入的80%。分析认为，虽然消费级设备支撑了出货量，但工业级设备支撑了整个行业的销售收入，未来工业级3D打印设备是行业收入增长的主力军。

抢滩新产业 珠三角多地布局3D打印

工业加速与3D打印结合的背后，离不开越来越多城市把3D打印列入重点培育的产业对象。

以2014年为重要分水岭，在这一年前后，珠三角多个城市加速布局3D打印产业。

深圳正是这样的例子。“在整个珠三角中，深圳对于3D打印的重视程度是比较突出的。”颜永年说。

特别是在桌面打印上，据此前深圳创新设计研究院创新应用研究所相关负责人对媒体表示，深圳拥有全国最多的“创客”群体和从事智能硬件的创业者，普遍都通过3D打印的方式替代传统开模手段，来提速产品的开发周期。

在工业方向上，作为深圳市实施的“十大行动计划”中的“十大制造业创新中心”之一，去年深圳市成立了3D打印制造业创新中心。

与深圳相似，广州也把3D产业作为重点培育的新产业方向。在今年广州的政府工作报告中，明确把3D打印列入加快形成新增长点的方向。在2014年，广州推出首个3D打印产业园，并落户在荔湾区。此后，荔湾成为了广州发展3D打印产业的主阵地，通过发布多项产业政策加快引入龙头企业与人才。

4年过去了，目前在荔湾的3D打印产业园中，园区在孵企业55家，累计毕业企业17家，主要以3D打印产业链上下游为主，涉及3D打印设备研发、3D打印软件开发、3D打印材料研发、3D打印设计与服务等领域。

在今年初，该3D打印产业园更是成为全国唯一一个成功入选国家级科技企业孵化器的3D打印产业园。

而与佛山同为制造业大市的东莞，早在2013年年初的东莞市政府工作报告中，明确提出，扶持3D打印产业等战略性新兴产业。

此后一年，3D打印成为了东莞产业热词。东莞首个3D打印产业园完工，由莞企自主研发的桌面级打印机相继面世，多个3D打印的大事件贯穿了2014年的东莞。

同年，佛山也开始快马加鞭发展3D打印产业，先后提出与省科技厅共建3D打印工程技术研究开发中心、建立3D打印产业基地等计划。

其中南海成为了重要区域之一。目前，南海区已经先后与广东省3D打印产业创新联盟探索合作共建广东省3D打印产业创新联盟协同中心、与中科院广州电子所签署《共建广东中科高新增材制造产业创新中心框架协议》等。

进击的大沥 将创建全国3D打印技术创新中心

在各地加快布局该产业的同时，3D打印也迎来了关键的时刻。

“目前全国3D产业产值偏低，原因在于3D打印的应用市场还没有真正被打开。”颜永年表示，尽管目前工业界与3D打印的结合已经明显增多，但实际上，3D打印发展的重要动力，依然还在于加大应用面。

在寻找制造业与3D打印的应用路径上，大沥主动走在了前面。去年6月，广东最大3D打印产业基地——中峪智能机械智能装备孵化中心在大沥开业，广东南海增材制造加速器、广东省3D打印(佛山)产业技术创新联盟当天揭牌。

仅一年后，这座广东省的商贸重镇和制造强镇又迎来了3D打印的盛事—-第五届3D打印产业技术大会计划在今年6月17—18日期间，在佛山大沥举行。

“我们正在寻找应用市场，大沥所在的广东是传统制造业集聚大省，而大沥正在推动传统产业转型升级，与我们的梦想不谋而合。”中国3D打印技术产业联盟执行理事长罗军说道。

据悉，以大会的举办为契机，依托中国3D打印技术产业联盟和世界3D打印技术产业联盟全球化网络在南海区集中布局，大沥镇将创建全国规模最大、技术含量最高、最具影响力的3D打印公共服务平台和技术创新中心。

“我们还计划引进兰湾智能—曼彻斯特大学先进激光工程联合实验室。”大沥镇相关负责人透露，以3D打印产业为突破口，该镇将积极创造条件，营造创新氛围，吸引全球3D打印上下游优势资源在大沥集聚。

种种举措的背后，正是深谙3D打印发展关键的大沥，以实际行动积极探路制造业“+3D打印”的未来路径。


专家简介：
颜永年，是国内3D打印产业发展的见证者与参与者，他曾是清华大学材料成形制造自动化研究所第一任所长，在快速成形制造等领域取得了多项国际领先水平的科研成果，目前担任江苏永年激光成形技术有限公司董事长。

来源：南方日报
撰文：叶洁纯 关艳娟