3D打印走向智能制造，個性化定制是考驗

3D打印曾經“紅極一時”,出現了諸如3D打印汽車零配件、打印航空發(fā)動機,甚至打印人體器官等,引來市場關注。而今,國內3D打印產業(yè)格局也初步形成,上至航空、軍工,下至醫(yī)療、文創(chuàng)等,都能運用3D打印技術,正在推動著傳統(tǒng)制造業(yè)的創(chuàng)新。有研究3D打印的專家表示,3D打印并不是制造業(yè)的對立面,而是“制造業(yè)創(chuàng)新的引領性共性技術”,目前需要加強3D打印技術與人工智能、大數據等技術的結合,助力傳統(tǒng)制造向智能制造轉型。

賦能
推動傳統(tǒng)制造“華麗轉身”
從耳機、珠寶到飛機、汽車,甚至是人類的牙齒、心臟等都可以打印出來。如今,3D打印正在讓遙不可及的想象變成可能。據了解,這是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。

記者采訪了解到,初創(chuàng)企業(yè)佛山國恒科技就將該3D打印技術應用在了汽車、航空、航天、船舶、裝備制造等市場中,主要為工業(yè)應用客戶提供服務及設備,2017年實現營收700多萬元。比如在汽車領域中,他們是為汽車企業(yè)提供自主研發(fā)的單件與小批量零件。“原來是通過傳統(tǒng)工藝,其制作過程需要3-6月才能實現;現在通過3D打印技術僅需15-30天就能提供所需零件,大大節(jié)省了研發(fā)周期與制作成本。”國恒科技總經理陳耀波表示,如今汽車行業(yè)的快速發(fā)展也離不開此技術的推動。

陳耀波從事3D打印行業(yè)已有十余年。他向記者表示,3D打印技術在電子消費品方面,主要體現為桌面3D打印,目前已經在教育與創(chuàng)客中得到深入應用,而且成為實訓教育的重要科目;工業(yè)方面的應用則已成為企業(yè)研發(fā)與實現個性化定制的主要手段。“目前由于效率與成本還未能融合在量產節(jié)拍中,之后只要材料實現普及化、設備節(jié)拍效率化,相信3D打印會成為工業(yè)生產主流生產中的一種先進技術。”

據中泰證券分析,3D打印核心價值體現在兩個方面:一是傳統(tǒng)生產方式不能生產制造的個性化、復雜高難度產品,通過3D打印技術都能夠直接制造;二是雖然傳統(tǒng)方式能夠生產制造,但是投入成本太高,周期太長,通過3D打印技術可以實現快捷、方便、縮短周期、降低成本的目的。

“3D打印并不是傳統(tǒng)制造業(yè)的對立面,而是制造業(yè)創(chuàng)新的引領性共性技術。”中國機械制造與自動化領域專家盧秉恒也曾表示,比如在航空航天領域,3D打印技術能將材料使用率從5%提高到85%,同時將制作周期由幾個月壓縮到幾天。“3D打印技術是為制造業(yè)服務的。制造業(yè)需求大,3D打印技術肯定也能發(fā)展快。”

應用
醫(yī)療領域被業(yè)內所看好
據了解,目前3D打印技術已脫離最初的華麗概念,正逐步應用到行業(yè)中,主要集中在消費電子產品、汽車、航空航天及醫(yī)療等領域。其中,醫(yī)療行業(yè)更是成為大多數創(chuàng)業(yè)者的選擇。

廣州的黑格科技就是一家以3D打印應用和數字化智能制造技術為核心的科技創(chuàng)新驅動型公司,口腔醫(yī)療是其一大方向。記者了解到,黑格科技有7位創(chuàng)始成員,皆來自全美公立大學排名前三的高等學府。還在國外留學時,以桂培炎為首的7位留學生就開始組建團隊,自主研發(fā)3D打印技術。他們首先研發(fā)出來的是3D打印定制式耳機,并在半年內實現盈利。隨后,他們參加了北美地區(qū)的創(chuàng)業(yè)比賽,贏得了第一名,引來風投機構關注。不過,幾位90后留學生在2015年時還是選擇了回國創(chuàng)業(yè)。

2017年,他們開始進軍數字化口腔醫(yī)療行業(yè),專注3D打印定制化牙科產品,如樹脂牙、鑄造牙、隱形矯治器、止鼾器等。“未來3D打印將會覆蓋非常關鍵部位的診斷和治療,比如在牙科領域可利用口腔掃描儀和3D打印機來應用,現場做數據分析、加工,在打印機上實時打印出來。”黑格科技創(chuàng)始人兼CEO桂培炎認為,同理,其他領域也將實現個性化的新革命。如今,通過自主研發(fā)的3D打印技術、數字化設備及智能化系統(tǒng)等,他們不僅深度布局了口腔醫(yī)療數字化轉型的全產業(yè)鏈條,還涉及消費、電子等多個行業(yè),賦能傳統(tǒng)行業(yè)。

據了解,目前3D打印技術應用到醫(yī)療領域的案例也層出不窮,從假肢、矯形器、助聽器到牙齒、心臟模型、支架等植入物打印。比如廣州的華鈦三維,就是用內嵌拓撲框架金屬制成腰椎、膝關節(jié)、髖關節(jié)等。據其創(chuàng)始人朱獻文早前在“廣州之夜·創(chuàng)新英雄會”的分享,這樣制成的骨骼因為特殊結構,可以和人體內的血液、組織長在一起。而在3D植入物打印之前,骨骼壞損大多植入的是不銹鋼或鈦網,不能在人體內長期保存。

在朱獻文看來,3D打印大大降低了設計與制造的復雜難度,可以通過精密設計制造出傳統(tǒng)工藝無法加工的復雜結構,并且具備成本低、生產周期短等優(yōu)勢,尤其適合動力設備、航空航天、汽車、醫(yī)療器械等高端產品上的關鍵零部件制造。

探討
個性化生產面臨考驗
前瞻產業(yè)研究院數據顯示,2016年我國3D打印行業(yè)市場規(guī)模達到了100.2億元,2017年市場規(guī)模約為178.8億元。不過,3D打印行業(yè)目前屬于投入期,很多企業(yè)也面臨研發(fā)支出高,盈利周期長的問題。

據南極熊3D打印統(tǒng)計,2018年上半年,新三板市場3D打印概念企業(yè)有17家。其中,做設備的占了絕大多數,如樂彩科技、光華偉業(yè)等;而做材料和服務的相對較少。盈利的企業(yè)有7家,如先臨三維、聯泰科技、天虹激光等,占比為40%;還有60%則處于虧損狀態(tài)。

據了解,先臨三維是3D打印全產業(yè)鏈布局最為完善的龍頭公司,目前已形成面向工業(yè)制造、教育消費、生物醫(yī)療等多個應用方向的3D打印產品,實現了較好的商業(yè)變現。2018年上半年,先臨三維營收為1.45億元,凈利潤為651萬元。

記者梳理發(fā)現,天遠三維、嘉一高科等則虧損較大。其中,天遠三維是工業(yè)三維掃描設備及服務提供商,2018年上半年虧損了352萬元,同比下降383.37%。年報顯示,其研發(fā)上的投入增加了329.51萬元。嘉一高科也從事掃描儀、應用等服務,2018年上半年虧損263萬元。另外,該公司在2016、2017年也連續(xù)兩年較大虧損。據了解,除了市場拓展力度不足外,其在“3D+醫(yī)療”及“3D+教育”的研發(fā)投入和業(yè)務平臺建設支出較大,也是造成虧損的主要原因。

為何3D打印技術應用前景廣闊,企業(yè)卻難以盈利?據了解,除了研發(fā)上需要大量投入外,個性化也在面臨考驗。個性化原本是3D打印的很大特色,但也正因如此,企業(yè)很難進行規(guī)模量產。對此,廣州形優(yōu)科技有限公司總經理侯杰表示,在效率、速度及成本上,沒有任何一項技術工具可以完全取代傳統(tǒng)制造業(yè)。從業(yè)者的思維方式需要轉變,3D打印并非任何行業(yè)都能應用,即便在技術上能夠做到。

在陳耀波看來,現在只要基于“離散堆積”技術,基本都能實現3D打印方式,但由于該技術應用領域較為廣泛,每個工藝也有自身材料與行業(yè)的融合方式。因此,誰能把材料突破或者創(chuàng)新,誰就能成為行業(yè)領先者。“行業(yè)企業(yè)還需要不斷在新材料研發(fā)上進行努力。”

桂培炎也坦言,目前3D打印的應用市場正從設計環(huán)節(jié)的原型制作上升到定制化工具的生產制造階段,但要真正實現批量生產,除了技術和材料性能提升外,生活應用場景的拓寬和挖掘都需要時間。

來源：信息時報