3D打印走向智能制造，个性化定制是考验

3D打印曾经“红极一时”,出现了诸如3D打印汽车零配件、打印航空发动机,甚至打印人体器官等,引来市场关注。而今,国内3D打印产业格局也初步形成,上至航空、军工,下至医疗、文创等,都能运用3D打印技术,正在推动着传统制造业的创新。有研究3D打印的专家表示,3D打印并不是制造业的对立面,而是“制造业创新的引领性共性技术”,目前需要加强3D打印技术与人工智能、大数据等技术的结合,助力传统制造向智能制造转型。

赋能
推动传统制造“华丽转身”
从耳机、珠宝到飞机、汽车,甚至是人类的牙齿、心脏等都可以打印出来。如今,3D打印正在让遥不可及的想象变成可能。据了解,这是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

记者采访了解到,初创企业佛山国恒科技就将该3D打印技术应用在了汽车、航空、航天、船舶、装备制造等市场中,主要为工业应用客户提供服务及设备,2017年实现营收700多万元。比如在汽车领域中,他们是为汽车企业提供自主研发的单件与小批量零件。“原来是通过传统工艺,其制作过程需要3-6月才能实现;现在通过3D打印技术仅需15-30天就能提供所需零件,大大节省了研发周期与制作成本。”国恒科技总经理陈耀波表示,如今汽车行业的快速发展也离不开此技术的推动。

陈耀波从事3D打印行业已有十余年。他向记者表示,3D打印技术在电子消费品方面,主要体现为桌面3D打印,目前已经在教育与创客中得到深入应用,而且成为实训教育的重要科目;工业方面的应用则已成为企业研发与实现个性化定制的主要手段。“目前由于效率与成本还未能融合在量产节拍中,之后只要材料实现普及化、设备节拍效率化,相信3D打印会成为工业生产主流生产中的一种先进技术。”

据中泰证券分析,3D打印核心价值体现在两个方面:一是传统生产方式不能生产制造的个性化、复杂高难度产品,通过3D打印技术都能够直接制造;二是虽然传统方式能够生产制造,但是投入成本太高,周期太长,通过3D打印技术可以实现快捷、方便、缩短周期、降低成本的目的。

“3D打印并不是传统制造业的对立面,而是制造业创新的引领性共性技术。”中国机械制造与自动化领域专家卢秉恒也曾表示,比如在航空航天领域,3D打印技术能将材料使用率从5%提高到85%,同时将制作周期由几个月压缩到几天。“3D打印技术是为制造业服务的。制造业需求大,3D打印技术肯定也能发展快。”

应用
医疗领域被业内所看好
据了解,目前3D打印技术已脱离最初的华丽概念,正逐步应用到行业中,主要集中在消费电子产品、汽车、航空航天及医疗等领域。其中,医疗行业更是成为大多数创业者的选择。

广州的黑格科技就是一家以3D打印应用和数字化智能制造技术为核心的科技创新驱动型公司,口腔医疗是其一大方向。记者了解到,黑格科技有7位创始成员,皆来自全美公立大学排名前三的高等学府。还在国外留学时,以桂培炎为首的7位留学生就开始组建团队,自主研发3D打印技术。他们首先研发出来的是3D打印定制式耳机,并在半年内实现盈利。随后,他们参加了北美地区的创业比赛,赢得了第一名,引来风投机构关注。不过,几位90后留学生在2015年时还是选择了回国创业。

2017年,他们开始进军数字化口腔医疗行业,专注3D打印定制化牙科产品,如树脂牙、铸造牙、隐形矫治器、止鼾器等。“未来3D打印将会覆盖非常关键部位的诊断和治疗,比如在牙科领域可利用口腔扫描仪和3D打印机来应用,现场做数据分析、加工,在打印机上实时打印出来。”黑格科技创始人兼CEO桂培炎认为,同理,其他领域也将实现个性化的新革命。如今,通过自主研发的3D打印技术、数字化设备及智能化系统等,他们不仅深度布局了口腔医疗数字化转型的全产业链条,还涉及消费、电子等多个行业,赋能传统行业。

据了解,目前3D打印技术应用到医疗领域的案例也层出不穷,从假肢、矫形器、助听器到牙齿、心脏模型、支架等植入物打印。比如广州的华钛三维,就是用内嵌拓扑框架金属制成腰椎、膝关节、髋关节等。据其创始人朱献文早前在“广州之夜·创新英雄会”的分享,这样制成的骨骼因为特殊结构,可以和人体内的血液、组织长在一起。而在3D植入物打印之前,骨骼坏损大多植入的是不锈钢或钛网,不能在人体内长期保存。

在朱献文看来,3D打印大大降低了设计与制造的复杂难度,可以通过精密设计制造出传统工艺无法加工的复杂结构,并且具备成本低、生产周期短等优势,尤其适合动力设备、航空航天、汽车、医疗器械等高端产品上的关键零部件制造。

探讨
个性化生产面临考验
前瞻产业研究院数据显示,2016年我国3D打印行业市场规模达到了100.2亿元,2017年市场规模约为178.8亿元。不过,3D打印行业目前属于投入期,很多企业也面临研发支出高,盈利周期长的问题。

据南极熊3D打印统计,2018年上半年,新三板市场3D打印概念企业有17家。其中,做设备的占了绝大多数,如乐彩科技、光华伟业等;而做材料和服务的相对较少。盈利的企业有7家,如先临三维、联泰科技、天虹激光等,占比为40%;还有60%则处于亏损状态。

据了解,先临三维是3D打印全产业链布局最为完善的龙头公司,目前已形成面向工业制造、教育消费、生物医疗等多个应用方向的3D打印产品,实现了较好的商业变现。2018年上半年,先临三维营收为1.45亿元,净利润为651万元。

记者梳理发现,天远三维、嘉一高科等则亏损较大。其中,天远三维是工业三维扫描设备及服务提供商,2018年上半年亏损了352万元,同比下降383.37%。年报显示,其研发上的投入增加了329.51万元。嘉一高科也从事扫描仪、应用等服务,2018年上半年亏损263万元。另外,该公司在2016、2017年也连续两年较大亏损。据了解,除了市场拓展力度不足外,其在“3D+医疗”及“3D+教育”的研发投入和业务平台建设支出较大,也是造成亏损的主要原因。

为何3D打印技术应用前景广阔,企业却难以盈利?据了解,除了研发上需要大量投入外,个性化也在面临考验。个性化原本是3D打印的很大特色,但也正因如此,企业很难进行规模量产。对此,广州形优科技有限公司总经理侯杰表示,在效率、速度及成本上,没有任何一项技术工具可以完全取代传统制造业。从业者的思维方式需要转变,3D打印并非任何行业都能应用,即便在技术上能够做到。

在陈耀波看来,现在只要基于“离散堆积”技术,基本都能实现3D打印方式,但由于该技术应用领域较为广泛,每个工艺也有自身材料与行业的融合方式。因此,谁能把材料突破或者创新,谁就能成为行业领先者。“行业企业还需要不断在新材料研发上进行努力。”

桂培炎也坦言,目前3D打印的应用市场正从设计环节的原型制作上升到定制化工具的生产制造阶段,但要真正实现批量生产,除了技术和材料性能提升外,生活应用场景的拓宽和挖掘都需要时间。

来源：信息时报