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中国的3D打印机何时走出校园

发表于:2019-07-11 10:53 作者:新闻小编 来源:新闻小编

  一个发展了20年的行业,目前才刚准备走向市场,这种缓慢地研发速度不仅仅存在于3D打印机行业,在校园实验室科技领域的诸多研发,都存在这样的诟病

  今年的七八月份,随着南风股份、中航重机、光韵达等企业股价的上涨,3D打印一词持续升温,不断涌向各大IT门户网站,欧美的专家认为这项技术代表着制造业发展的新趋势。美国《时代》周刊已将3D打印产业列为美国十大增长最快的工业之一,英国《经济学人》杂志则认为它将与其他数字化生产模式一起推动实现新的工业革命。从实际应用上来说,用3D打印技术进行机械制造已经成为激动人心的现实,16名比利时工程师在今年就利用3D打印机制造了一辆全尺寸赛车,并完成测试。与此同时,3D打印机明星企业美国3D Systems公司今年的股价上涨了100%。

  据了解,我国3D打印机行业的科研团队主要包括清华大学颜永年团队、华中科技大学史玉升研究团队、西安交通大学卢秉恒团队,及北京航空航天大学王华明团队等。快速成型技术的发展,使得这些团队越来越受到产业资本的关注。华中科技大学史玉升研究团队研制出了基于粉末床的激光烧结立体打印技术,获得了2011年国家技术发明二等奖,这一1.2米1.2米工作面的世界最大立体打印机入选两院院士评选的2011年中国十大科技进展奖,并且将3D打印机推向公众视野。

缓慢的校园研发模式

  快速制造概念由美国科学家率先提出,世界上第一台3D打印机也诞生在美国,是由美国3D Systems公司在1986年研发成功的。我国是在上个世纪90年代开始进入这一领域的,时任华中理工大学(现华中科技大学)校长、机械制造专家黄树槐敏锐地捕捉到了这一最新动态,很快在该校成立快速制造中心,研发基于纸材料的立体打印机。并且在1994年研制出了具有自主知识产权的立体打印机。虽然发展到现在仅仅21年,但已经经历了两代研发团队。随着2007年黄树槐的去世,这一接力棒交到了史玉升教授手里。

  在中国的大学校园中有很多的实验室或研发中心,华中科技大学的快速成型机制造中心成立于1991年,到现在整整21年,在这一过程中研发了不少的3D打印机。2000年,该中心研发出0.4米0.4米工作面的基于粉末床的快速制造装备,2003年,扩大到0.5米0.5米,超过了当时代表国际先进水平的美国3D Systems公司,2005年以后,工作面达到1米1米以上,据媒体称,这一产品的问世远远超过国外同类装备水平。这一系列数字看起来值得国人骄傲,而如果将这些成品产品化,似乎将会带了一次新的制造业革命,事实上,普通民众对它还知之甚少。

  反观美国的3D Systems公司,从过去的一家小公司,到现在已经先后在美国的纳斯达克和纽约证券交易所上市。而能够达到这样的规模,很大程度上来自于其可以将研发的成果迅速商业化,进而进行产业化生产,从而为投资者赚取更多的利润。他们的研究经费都是由股东来出,如果不能带来效益,企业将无法继续前行。在过去的很长一段时间,中国的大学实验室似乎只负责研发,他们的研究费用很大一部分来自于国家的拨款,对于研发的成果能否产业化,没有太多人关心,很多的大学教授,拿到国家给的拨款项目,研究出来成果,获得专利就再也没有下文了。

  华中科技大学快速成型机制造中心与其他研发中心相比还算好的,随着其发展壮大,制造中心更名为武汉滨湖机电技术产业有限公司,成为华中科技大学下属的子公司,同时吸收了深圳创新投资集团的资金,算是走出了校园的第一步。这时候美国的3D Systems公司却反其道而行之,于2007年与纽约技术学院合作,建设了一个1,600平方米的培训中心,而其主要目的是用于培养潜在和现有客户。也就是说当我们还在准备开拓市场的时候,美国3D Systems公司已经将注意力转移到维护客户关系和挖掘新市场上了。 两者不同的发展方向,发展的最终结果也一目了然。

市场错位

  由于史玉升研究团队研制出了世界上最大的3D打印机,中央电视台《我爱发明》节目组专门为他们做了一期节目,制作平时常用的的生活用品,让人们对未来有无限的想象,也勾起了大众对3D打印机进入普通家庭的遐想,然而市场反应让人失望。目前在A股上市公司中仅4家直接涉及到该领域,其中南风股份和中航重工主要依托于北京航空航天大学王华明的团队,华中数控主要依托于华中科技大学的史玉升研究团队,随着这几家公司宣布进入3D打印领域,他们的股价短期上涨后便开始大幅回落。这三家上市公司将市场放在了军工、航空、核电等方面,民用方面无人问津。

  美国的3D Systems公司这些年不仅将市场放在重工方面,除了生产价值500万的重工产品外,还生产可以打印吉他等玩具的产品。3D Systems公司为消费者提供了结合功能性和适应性的最佳产品,他们推出的打印机无须组装,使用简单的彩色图本设计界面进行操作。毫无疑问,家长们希望自己的孩子玩的东西,不要像高中手工课的组装作品那么复杂。除了简单,3D Systems公司还推出预先制作的应用程序,提供给最有创意的Cube 3D打印机用户,让他们使用免费软件自己绘制设计图。同时该公司的BotMill3D打印机也提供按需定制的服务。对于企业用户来说,3D Systems公司还为他们提供了在网上销售设计产品的渠道。这些在行业中的主导优势,让3D Systems公司一直运行良好,目前的毛利润率接近50%。

  最让中国3D同行尴尬的不仅是在设备上,还有生产材料方面,快速成型使用的材料大致可为五种类型:粉末材料、纸质材料、液态光敏材料、丝状材料与板材材料。据史玉升教授称,材料往往都是与快速成型设备相配套,厂商提供的材料都是根据设备的参数来制备的,不是配套的材料在成型过程中就要对设备的参数进行更改,目前国外材料的价格较为昂贵,因而出现了一些买得起国外的设备却用不起国外材料的现象。国内目前也研发出了一些快速成型材料,但是总体来说与国外同系列的商品化材料相比,无论是在品种还是性能上均存在差距。国产的快速成型材料其价格仅为国外产品价格的1/10。尽管价格上占优势,但是由于生产产品对质量上较高的要求,中国自己生产的材料很难与国际上的同类产品进行竞争。A股上市公司中只有银邦股份计划开始自行生产3D打印机原料。

  据了解,全球快速制造技术产品和服务销售额以每年15%速度增长,欧美国家仅在航空领域应用量就已超过8%,在尖端武器装备以及汽车等领域应用率达1/3。国外开始大肆掘金民用市场的时候,我们依然还在重工行业上徘徊。

  一个发展了20年的行业,目前才刚准备走向市场,这种缓慢地研发速度不仅仅存在于3D打印机行业,在校园实验室科技领域的诸多研发,都存在这样的诟病。更让人不解的是,在发达国家大肆将军工转民用以扩大其产业规模时,我们依然将目光聚焦在军工市场,如果再不转变观念,我们很难赶上下次工业革命的末班车。

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