3D打印悄然走進(jìn)現(xiàn)實(shí) 離顛覆傳統(tǒng)制造方式還有多遠(yuǎn)？

    “目前，增材制造產(chǎn)業(yè)（俗稱3D打?。┮呀?jīng)度過了導(dǎo)入期，處于快速成長的新階段。”工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心政策規(guī)劃處副處長、中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長李方正的一番話，刻畫出3D打印在發(fā)展道路上的最新足跡。

    3D打印，即以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。更形象地來理解，其與普通打印機(jī)工作原理大致無異，在打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末，再通過計算機(jī)控制將上述打印材料一層層疊加起來，最終把藍(lán)圖變成實(shí)物。

    從產(chǎn)業(yè)動作來看，8月底，3D打印龍頭鉑力特發(fā)布定增預(yù)案，擬加碼金屬增材制造。銳科激光于今年4月推出新型3D打印激光器產(chǎn)品，可應(yīng)用于醫(yī)療、航空航天、傳統(tǒng)制造業(yè)、汽車、牙科等領(lǐng)域。此外，上海聯(lián)泰、鑫精合、清研智束等一大批非上市公司也在摩拳擦掌，力圖乘上這匹“產(chǎn)業(yè)黑馬”。

    在業(yè)內(nèi)人士的眼中，3D打印無疑是工業(yè)發(fā)展的未來。但在行業(yè)真正迎來爆發(fā)之前，包括原材料端、裝備端、工藝端、質(zhì)量檢測端、推廣成本端等在內(nèi)的生產(chǎn)鏈各環(huán)節(jié)都亟待突破，廣泛涉及原材料收得率、裝備自主研發(fā)能力、工藝水平、檢驗(yàn)和準(zhǔn)入成本等多個方面。

    不過，從上海證券報記者調(diào)研掌握的情況看，在數(shù)字經(jīng)濟(jì)方興未艾、智能制造大行其道的背景下，3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展正在悄然提速。

    行業(yè)擴(kuò)容中國增材制造規(guī)模以上企業(yè)數(shù)量猛增

    走進(jìn)位于上海松江的上海聯(lián)泰，裝備車間里熱火朝天，工作人員把一個個犀牛大小的儀器裝進(jìn)集裝箱，準(zhǔn)備發(fā)往外地。該公司創(chuàng)立至今已有22年，是增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的見證者之一。

    “最初的10年里，產(chǎn)業(yè)的賽道很窄。尤其是2008年金融危機(jī)后，由于主要客戶的購買力下降，公司曾一度陷入生存危機(jī)。我們當(dāng)時只好定了一個規(guī)矩，人員只出不進(jìn)。”談起那段難忘的歲月，公司總經(jīng)理馬勁松仍感慨不已。

    在公司展廳里，栩栩如生的動漫手辦、工藝精湛的鑄造零件、小巧細(xì)致的齒科模具……不同材料打印的3D成品訴說著與不同行業(yè)之間的故事。“這些故事才剛剛開始。”馬勁松對未來充滿信心。

    世界其他國家也在大力發(fā)展增材制造。據(jù)《2022年沃勒斯報告》披露，2021年全球增材制造市場規(guī)模達(dá)到152.44億美元，同比增長19.5%，過去4年的平均增長率高達(dá)20.4%，其中，增材制造專用材料、裝備和服務(wù)總產(chǎn)值達(dá)到122.5億美元。據(jù)麥肯錫預(yù)測，到2025年，全球增材制造有望產(chǎn)生2000億美元到5000億美元的經(jīng)濟(jì)效益。

    聚焦中國，“增材制造”在《中國制造2025》全文中共出現(xiàn)6次，貫穿始末?！?021年中國增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展調(diào)研報告》顯示，2021年我國增材制造企業(yè)營收約為265億元，近4年平均增長率30%。

    體現(xiàn)在企業(yè)主體上，據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，中國增材制造規(guī)模以上企業(yè)由2016年的20余家增長至2021年的100余家，營業(yè)收入超過1億元的企業(yè)數(shù)量已超過40家。

    與此同時，增材制造技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展。記者調(diào)研發(fā)現(xiàn)，3D打印不僅在飾品工藝、航空航天、醫(yī)療器械、汽車制造等領(lǐng)域應(yīng)用逐步深入，還不斷向生物、服裝設(shè)計制造等領(lǐng)域拓展，應(yīng)用方式也逐漸從原型設(shè)計向直接制造轉(zhuǎn)變。

    國產(chǎn)崛起3D打印設(shè)備和原材料成本大幅下降

    在增材制造公司鑫精合的實(shí)驗(yàn)室中，擺放著一臺巨型設(shè)備，幾乎占去實(shí)驗(yàn)室四分之一，操作起來需要工作人員先登上一個四級樓梯。

    “這在幾年前是很先進(jìn)的設(shè)備，當(dāng)時光從德國引進(jìn)就花了2000多萬元人民幣。”全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員、中關(guān)村高聚工程首席科學(xué)家劉斌告訴記者，“過去增材制造企業(yè)普遍使用進(jìn)口設(shè)備，一個主流的小型設(shè)備就是四五百萬元起步。現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，設(shè)備成本基本可以下降50%，有些情況下特制的專用設(shè)備100萬元就能造。”

    北京清研智束與清華大學(xué)林峰團(tuán)隊合作，劍指3D打印設(shè)備國產(chǎn)化的課題。公司常務(wù)副總裁王潔瑤對記者透露，目前公司自主研發(fā)了EBSM雙槍同幅電子束增材制造設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)同步預(yù)熱、填充和輪廓掃描，成型效率提高了一倍以上，解決了我國先進(jìn)金屬材料大尺寸構(gòu)件制造問題。

    3D打印在技術(shù)上的另一重大突破，來自材料收得率的提升。“以前公司使用的粉末材料收得率只有30%左右，也就是說投入100公斤原料，可能只有30公斤材料成品能用于打印，其他原料都報廢了。而現(xiàn)在部分粉末材料的收得率可以達(dá)到60%左右，相比過去基本翻倍了。”劉斌表示，粉末制備技術(shù)的不斷進(jìn)步，可有效帶動3D打印原材料成本的大幅下降。

    此外，劉斌進(jìn)一步表示，增材制造離不開專用特制的原材料。隨著近期業(yè)內(nèi)持續(xù)跟進(jìn)新材料的研發(fā)，未來如高強(qiáng)鋁、高性能鈦合金等材料可能會有更多大展拳腳的舞臺。

    資本潮涌越來越多細(xì)分龍頭登陸資本市場

    面對3D打印的廣闊賽道與技術(shù)進(jìn)步的日新月異，A股公司正加快布局，積極“落子”產(chǎn)業(yè)鏈。尤其是科創(chuàng)板設(shè)立，吸引越來越多增材制造細(xì)分龍頭登陸資本市場，借力加速發(fā)展。

    在上游材料端，科創(chuàng)板公司有研粉材主攻3D打印粉體材料，包括氣霧化為主要工藝生產(chǎn)的鋁、銅、鈦、高溫合金、模具鋼、鈷鉻合金等粉末材料。銀禧科技則主要圍繞熔融堆積成型（FDM）材料和選擇性激光燒結(jié)（SLS）材料展開研究與生產(chǎn)。

    在核心零部件端，光韻達(dá)全資子公司通宇航空專注于3D打印在航空領(lǐng)域的應(yīng)用，主要生產(chǎn)航空零部件、機(jī)加工及3D打印零部件，其中3D打印航空零部件有望成為公司重要的業(yè)績增長點(diǎn)之一。銳科激光主要布局3D打印專用光纖激光器。

    在中游設(shè)備端，光韻達(dá)現(xiàn)有設(shè)備涵蓋陶瓷3D打印設(shè)備、金屬3D打印設(shè)備、非金屬3D打印設(shè)備、全彩3D打印設(shè)備及自主研發(fā)3D打印設(shè)備等。愛司凱主要設(shè)計研發(fā)砂型3D打印設(shè)備。

    在下游產(chǎn)品端，大博醫(yī)療主營業(yè)務(wù)系醫(yī)用高值耗材的生產(chǎn)、研發(fā)與銷售，產(chǎn)品涉及3D打印髖關(guān)節(jié)假體等。邁普醫(yī)學(xué)利用生物增材制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可吸收硬腦（脊）膜補(bǔ)片等主要產(chǎn)品的開發(fā)和銷售。

    據(jù)Choice數(shù)據(jù)統(tǒng)計，自今年4月底以來，A股3D打印板塊指數(shù)漲幅接近30%。

    李方正對記者表示：“近期，資本市場對增材制造的關(guān)注度持續(xù)回暖。一方面，得益于增材制造技術(shù)趨于成熟、產(chǎn)品趨于完善、行業(yè)認(rèn)同度提高；另一方面，鉑力特等產(chǎn)業(yè)龍頭公司的上市，提高了資本對產(chǎn)業(yè)的整體關(guān)注度。”

    鉑力特2019年7月登陸科創(chuàng)板，累計漲幅達(dá)250%，市值超過160億元，在全球增材制造公司中位居前列。半年報顯示，公司上半年實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入2.77億元，同比增長92.83%。

    借力資本，鉑力特的擴(kuò)產(chǎn)動作還在加緊。8月29日晚間，公司發(fā)布定增預(yù)案，擬募資不超過31.09億元，投向金屬增材制造大規(guī)模智能生產(chǎn)基地項目及補(bǔ)充流動資金。鉑力特表示，此舉將大幅提升公司金屬增材定制化產(chǎn)品和原材料粉末的產(chǎn)能，滿足航空航天、醫(yī)療齒科及汽車等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)υ霾闹圃炜焖僭鲩L的需求，同時滿足公司和行業(yè)對金屬增材制造粉末的需求。

    痛點(diǎn)待解如何讓更多傳統(tǒng)企業(yè)“嘗鮮”

    產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，但痛點(diǎn)難點(diǎn)仍存。長久以來，3D打印一直面臨一個共識性問題，即相較傳統(tǒng)行業(yè)，如何實(shí)現(xiàn)更低的成本和更高的效率？更進(jìn)一步說，怎樣有效提升產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的水平？3D打印能不能跟其他行業(yè)找到匹配點(diǎn)？這些問題都需要從業(yè)者們在不斷摸索和嘗試中求解。

    “目前，3D打印和航天結(jié)合比較順暢，因?yàn)楹教煸O(shè)計師本身有需求和意愿使用新的技術(shù)，探索不同場景中使用增材制造的優(yōu)勢和合理性。3D打印本身在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域也需要有一個發(fā)展的過程，需要企業(yè)和客戶互相走近，找到合適的結(jié)合點(diǎn)和切入點(diǎn)。”劉斌表示。

    相對而言，由于部分傳統(tǒng)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模較大、產(chǎn)能產(chǎn)值較高、改變動力不足，致使3D打印“接入”困難。劉斌告訴記者，當(dāng)前3D打印在很多傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域中滲透率比較低，處于剛起步的階段。未來如果能有更多政策鼓勵、支持和推動，行業(yè)會走得更快更順。

    如何讓更多的傳統(tǒng)企業(yè)“嘗鮮”3D打?。慷辔皇茉L者均向記者表示，各行業(yè)需要出現(xiàn)一些融合增材制造技術(shù)的標(biāo)桿企業(yè)，共同帶動行業(yè)內(nèi)的企業(yè)使用增材制造技術(shù)。除此之外，業(yè)內(nèi)工程師們也需要進(jìn)行思維模式的轉(zhuǎn)變。

    在李方正看來，傳統(tǒng)企業(yè)增進(jìn)對3D打印技術(shù)的了解，可以促進(jìn)其設(shè)計和裝備技術(shù)的升級。與此同時，只有更多傳統(tǒng)企業(yè)加入到3D打印的隊伍，與后者的應(yīng)用結(jié)合點(diǎn)多了，才能更好地促進(jìn)3D打印的應(yīng)用和改進(jìn)，形成聚集效應(yīng)和良性循環(huán)。

    此外，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的缺失，也是3D打印產(chǎn)業(yè)化路上的另一掣肘。鉑力特相關(guān)負(fù)責(zé)人在接受記者采訪時坦言，增材制造的技術(shù)成熟度還不能同減材、等材等傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，仍要在科學(xué)基礎(chǔ)、工程化應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等環(huán)節(jié)開展大量基礎(chǔ)性研究工作。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的缺失則在一定程度上制約了增材制造技術(shù)成果的累積、固化和推廣應(yīng)用，減緩了產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。

    “作為一種新型制造技術(shù)，目前國內(nèi)外都在積極探索3D打印應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。”李方正信心滿滿地說，“一旦應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)制定了，后面的檢測認(rèn)證跟上了，那3D打印規(guī)?；瘧?yīng)用的量就可以迅速起來了。”

    未來可期低成本消費(fèi)級設(shè)備有望走進(jìn)千家萬戶

    腳踩全3D打印的鞋子，北京艾迪智聯(lián)科技有限責(zé)任公司增材制造總監(jiān)郭丹風(fēng)風(fēng)火火走進(jìn)了會議室。

    如其腳步，郭丹認(rèn)為，3D打印前進(jìn)的步伐已勢不可擋。“產(chǎn)業(yè)技術(shù)的迭代源于實(shí)際應(yīng)用的需求。幾年前，國內(nèi)外企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)是要不要用增材制造，近兩年則更多關(guān)注產(chǎn)品怎樣通過增材制造實(shí)現(xiàn)，思考的角度已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的變化。”但他同時表示，“現(xiàn)階段，產(chǎn)業(yè)還沒有跨越鴻溝，沒有從創(chuàng)新者進(jìn)入大眾產(chǎn)業(yè)的全生命周期中。只有走過蓄力期，3D打印市場規(guī)模才會迎來幾何式增長。”

    從行業(yè)發(fā)展的視角來看，人才長期緊缺制約著我國增材制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。人力資源和社會保障部發(fā)布的《2021年第四季度全國招聘大于求職“最缺工”的100個職業(yè)排行》中，增材制造設(shè)備操作員赫然在列。

    不過這一情況也在發(fā)生積極轉(zhuǎn)變。今年6月，人力資源和社會保障部發(fā)布了“增材制造工程技術(shù)人員”等新職業(yè)的信息，跨出了從以往政策支持學(xué)校培養(yǎng)到職業(yè)認(rèn)可的重要一步。與此同時，企業(yè)自身也在積極培養(yǎng)專業(yè)人才，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

    “3D打印不再遙不可及，低成本消費(fèi)級設(shè)備有望走進(jìn)千家萬戶。”劉斌說，“未來可能會出現(xiàn)家用小型金屬增材制造設(shè)備，用以制造家用產(chǎn)品，如專用的錘子、鉗子等工具。如果人們需要金屬零件，只要下載模型或自行設(shè)計，并把模型傳輸?shù)皆O(shè)備中，就可以在家自主打印零件。”

    隨著行業(yè)優(yōu)質(zhì)人才的輸入，設(shè)備研發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)新模式的涌現(xiàn)，新一代信息技術(shù)的賦能，以及政策支持力度的升級，在不久的將來，3D打印或?qū)?ldquo;噴繪”出一個立體豐實(shí)的產(chǎn)業(yè)實(shí)景。