以3D打印提升我国智能制造业

文章来源:互联网 发布时间:2013-06-25
欧美提出"再工业化",其中一项重要内容是以3D打印等技术重塑制造业的竞争力.

欧美提出“再工业化”,其中一项重要内容是以3D打印等技术重塑制造业的竞争力。2010年,美国国情咨文称3D打印为“革新了关于制造的一切”的技术,为此设立了国家3D打印研究中心,并投资5亿美元引导3D打印产业的科技服务与装备制造活动。目前,美国一些跨国公司制造业业务从我国回流母国,其中一个重要原因,就是根据世界第三次工业革命发展的趋势,研判智能制造创新优势将战胜劳动力低成本优势,英国《经济学家》刊登保罗《制造与创新新的工业革命》一文,对此进行了总结与预测。分析3D打印技术的智能制造特征,结合我国实际,以3D打印技术重塑我国智能制造业,可为我国制造业发展趟出新路。

3D打印是有别于传统制造的智能制造的重要组成部分,具有几个方面的特征。

制造技术的革命性。世界3D打印机技术突飞猛进,3D打印机既不需要用纸,也不需要用墨,而是通过电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等一系列技术,使特定塑料、金属、陶瓷、橡胶、玻璃、色砂等多种可粘合材料或者记忆材料熔化,并按照电子模型图的指示一层层重新叠加起来,最终把电子模型图变成实物。

应用领域的广泛性。3D打印技术飞速发展,应用领域不断延伸,已用于产品设计、建筑设计、模具制造、工程施工、汽车船舶等精密部件,核电、航空、航天等高端装备,教育文化、影视传媒、地理信息等领域,也应用到了牙科等医疗业及珠宝,鞋类、服饰等多个与生活息息相关的领域,取得了很大效益。

效率很高的价值性。3D打印技术对传统制造业实施改造,可大幅提高原材料和能源的使用效率,减少对环境的影响。全球性的交通拥堵的一个重要原因是大量的物流货运,这缘于目前世界上制造与贸易的一大特点,即先造出大量同质化产品后再想方设法销售,再千方百计运输到目的地使用,销售和物流配送网络因此消耗大量资源。3D打印技术依据目标市场进行量身定制,可以就地打印商品,这很大程度上可以解决产能过剩问题并节省物流成本。如,德国一家企业使用相同数量的耗材制造零件,3D打印机的生产效率是传统方法的 3倍,与我国东部沿海一家纺织厂合作,就地“打印”纺织机轴承,将传统流程需84小时制作的零件,在24小时内完成,并省去了物流时间和费用,每个轴承成本由几十欧元降至 1欧元。同样,我国大飞机工程中,运用 3D激光直接制造技术“打印”出了C919客机机头工程样件钛合金主风挡窗框。

创意群体的普适性。3D打印机设备正在向极大和极小两个方向发展。设备的极大化方面,可以制造大型高端设备及产品,这是工业化大企业应用的方向。3D打印机设备“极小”、成本“极低”,将引致全民参与式的智能制造的到来。随着社会需求深刻变化,用户对产品由体验性差、无创意概念、完全依赖于工厂设计制造,开始向创意爆发、体验消费、个性设计、自我制造方式转变,这正在推动制造业由共性技术支撑的大规模制造,向个性化技术支持的个性化、智能化制造时代转型。流水生产线让“家庭作坊”变成了大工厂,如今,3D打印技术改变了制造业流程,让大工厂有望再变成智能制造的“家庭作坊”。3D打印机巨头Stratasys的北美区渠道经理对3D打印行业预测:2013年消费级3D打印机的销量将会全面超过工业级3D打印机。微型、廉价、宜用的微小设备使得3D打印进入家庭的桌面之上,如,美国的MakerBot公司,主要制造低成本的家用型3D打印机,我国北上广深一线城市和一些传统制造业城市都出现了一批“家庭作坊”式的3D打印服务。家庭桌面式的 3D打印机产业的出现,为全民性的创意、智造奠定了基础。

产业引领的战略性。近两年,继美国宣布支持3D打印机产业发展后,其他一些国家在陆续跟进。发展3D打印产业对一个国家制造业可以产生强大的服务、促进作用,对于引领智能制造业具有全局意义,将其列入战略性新兴产业加以发展壮大适逢其时。

以3D打印技术为基础的智能制造为我国追赶先发国家打开了一扇“机会窗口”。目前,各国3D打印产业基本处于同一起跑线,发达国家在3D打印产业有优势,但我国的差距并不很大,为此,我国应当实施先发战略,着力以3D打印引领智能制造,实现赶超。

制定3D打印引领智能制造业路线图。我国应当积极实施以3D打印技术引领我国智造产业发展的战略。技术上,实施引进吸收与自主创新相结合,有效掌握关键核心技术;产业上,实施装备制造与应用服务相互补充,加速拉长产业链条;管理上,实施政府引导与企业主导相互促进,有序铺展智能制造业的市场格局。

建设3D打印支撑的智能制造产业链。培育形成3D打印机全产业链,发展3D设备整机制造商、软件配件研发商、打印耗材供应商、网络平台服务商,努力形成3D打印从研发到应用的完整产业链。首先,培育一批3D打印技术企业,在支持小微科技企业政策中,有针对性发展一批3D打印服务企业;在支持高端装备制造业、新材料业发展中,重点培育一批3D打印设备、3D打印材料制造企业。其次,培育国家级的3D打印产业基地。组织实施“创建国家智能制造城市”工程,培育对创新资源聚集能力强、具有全球影响力的智能制造业都市,成为我国智能制造业的增长极。

建设 3D打印技术智能制造业联盟。可“复制”我国组织移动通讯“TD产业技术创新战略联盟”的成功模式,举国家科技和产业之力,形成3D打印技术装备战略联盟。如,整合我国3D打印技术走在前列的大学、企业的力量,通过建立“项目协同创新中心”等形式,进行技术攻关,扩大技术优势,缩小产业差距,走以中国3D打印技术标准引领世界智能制造产业发展之路。实施国家3D打印产业科技专项,在国家大型重点工程中推广应用3D技术,以工程效果、市场效果形成影响力,引导产业界广泛开展3D打印技术的应用。进行3D打印和智能制造人才培育,在大学、职业学院、技工学校中开设 3D打印机技术课程,进行普及教育。

建立3D打印与智能制造服务平台。借鉴发达国家的做法,设立国家3D打印机技术专门机构,采取政府、大学、企业共组方式建设平台,实行企业化运作,开展3D打印技术科技研发、产品制造等服务活动,同时兼具信息平台功能,收集各行业对 3D打印的基本需求,使国家3D打印产业引领智能制造业行为有的放矢。建立3D打印设计市场协同网络,借鉴美国Shapeways公司由客户上传设计或网上选择设计,公司制造并快递产品至客户的做法,在我国目前已经存在的设计网站基础上,通过统一规范流程、数据模型、协同工具,建立3D打印协同设计研发制造平台,形成开放式的网络系统,汇集全球3D打印科技资源,形成智能制造的协同效应。

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