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《專項規劃》里明確指出:重點發展先進結構與復合材料,以高性能纖維及復合材料、高溫合金為核心,以輕質高強材料、金屬基和陶瓷基復合材料、材料表面工程、3D打印材料為重點,解決材料設計與結構調控的重大科學問題,突破結構與復合材料制備及應用的關鍵共性技術,提升先進結構材料的保障能力和國際競爭力。
一、3D打印市場分析
國際篇:
資料顯示:2009年全球3D打印市場規模為10.69億美元,此后三年保持在20%以上的速度增長,至2012年市場規模達到22.04億美元。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。
數據顯示:2010年-2014年間,3D打印的年復合增長率達到30.9%;2014年,全球3D打印產品和服務產值已經達到41.03億美元,同比增長35.2%,實現了18年以來的最快增速。2015年,全球增材制造和3D打印市場銷售額達到51.65億美元,與2014年相比增長了10億美元出頭,增長率達到25.9%。
國內篇:
2014年,中國3D打印市場規模約為47.4億元;2015年,中國3D打印市場規模約為78億元。 預計2017年我國3D打印市場規模將達到206億元,未來五年(2017-2021)年均復合增長率約為47.65%,2021年市場規模將達到979億元。
二、3D打印應用的市場份額
三、3D打印產業的發展現狀
技術研發
自20世紀90年代初以來,清華大學、西安交通大學、華中科技大學、華南理工大學、北京航空航天大學、西北工業大學等高校,在3D打印研究方面,開展了積極的探索。
我國已有部分技術處于世界先進水平。其中,激光直接加工金屬技術發展較快,已基本滿足特種零部件的機械性能要求,有望率先應用于航天、航空裝備制造;生物細胞3D打印技術取得顯著進展,已可以制造立體的模擬生物組織,為我國生物、醫學領域尖端科學研究提供了關鍵的技術支撐。
產業應用
目前,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。
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。
3D打印產業正成為投資熱點。不少相關企業紛紛考慮投資開發3D打印設備生產和服務。
四、3D打印存在的問題
1.缺乏宏觀規劃和引導
3D打印產業包含眾多行業,其發展將會深刻影響先進制造業、工業設計業、生產性服務業、文化創意業、電子商務業及制造業信息化工程。但在我國工業轉型升級、發展智能制造業的相關規劃中,一些產業的關鍵技術被分隔開來,對3D打印這一交叉學科的技術總體規劃與重視不夠。
2.企業對技術研發投入不足
我國雖已有幾家企業能自主制造3D打印設備,但企業規模普遍較小,研發力量不足。在加工流程穩定性、工件支撐材料生成和處理、部分特種材料的制備技術等諸多具體環節,存在較大缺陷,難以完全滿足產品制造的需求。而占據3D打印產業主導地位的美國3D systems、stratasys等公司則投巨資搞研發,掌握一大批關鍵核心技術。
3.產業鏈缺乏統籌發展
3D打印行業的發展需要完善的供應商和服務商體系、市場平臺。而目前國內的3D打印企業還處于“單打獨斗”的初步發展階段,產業整合度較低,主導的技術標準、開發平臺尚未確立,技術研發和推廣應用還處于無序狀態。
4.缺乏教育培訓和社會推廣
目前,我國多數制造企業尚未接受“數字化設計”、“批量個性化生產”等先進制造理念,對3D打印這一新興技術的戰略意義認識不足。企業購置3D打印設備的數量非常有限,應用范圍狹窄。在機械、材料、信息技術等工程學科的教學課程體系中,缺乏與3D打印相關的必修環節,3D打印停留在部分學生的課外興趣研究層面。
五、發展3D打印產業的戰略意義
當前,全球正在興起新一輪數字化制造浪潮。發達國家面對近年來制造業競爭力的下降,大力倡導“再工業化、再制造化”戰略,提出智能機器人、人工智能、3D打印是實現數字化制造的關鍵技術,并希望通過這三大數字化制造技術的突破,鞏固和提升制造業的主導權。
雖然3D打印等數字化制造的核心技術仍處在發展的初步階段,產業還不成熟,但在產品設計、復雜和特殊產品生產、個性化服務等方面已顯示其獨特優勢,應充分認識智能制造、數字化制造對我國的深刻影響,加快3D打印產業發展,推動我國由“工業大國”向“工業強國”的轉變。
1.發展3D打印產業,可以全面提升我國工業領域的產品開發水平,提高工業設計能力。
與傳統的工業產品開發方法相比,3D打印無需開磨具,對結構和工藝的要求較低,可以把制造時間降低為以前的1/10到1/5,費用降低到1/3以下,極大地促進了產品的創新設計,有效克服我國工業設計能力薄弱的問題。
2.發展3D打印產業,可以生產出復雜、特殊、個性化產品,有助于攻克技術難關。
3D打印可以為基礎科學技術的研究提供重要的技術支持。運用3D打印,除了在研制速度上具有優勢外,可以直接加工出特殊、復雜的形狀,簡化裝備的結構設計,化解技術難題,實現關鍵性能的趕超。以生物組織為原材料的制造業,可望成為高端制造業的重要組成部分。
3.發展3D打印產業,可以形成新的經濟增長點,促進就業。
隨著3D打印的普及,“大批量的個性化定制”將成為重要的生產模式。3D打印與現代服務業的緊密結合,將衍生出新的細分產業、新的商業模式,創造出新的經濟增長點。