济南市3D打印技术应用现状调研与发展策略探究

陈静

摘要：3D打印是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”，代表了世界制造业发展的新趋势，对于加快先进制造业发展、推进两化深度融合、促进工业转型升级具有重要的引领作用。本文进行了3D打印技术的概述，济南市3D打印产业发展现状，发展对策建议。

关键词：3D打印，济南市，现状，发展策略

引言在“大众创业、万众创新”的形势下，3D打印技术能降低工业企业的新产品开发成本和缩短开发周期，实现工业转型升级，可以让创业者更方便创新；可以培养学生的创新能力和动手能力；可以解决航空航天、人体器官等特殊领域的制造难题；还具有节材、节能、个性化、环保等特点，将会培育出很多新型的产业，培育经济增长点和新消费。

3D打印业务在国外的发展势头十分迅猛。前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国3D打印产业市场需求与投资潜力分析报告》显示，2013年全球3D产业的发展更是突飞猛进，增速达到81.49%，市场规模达40亿美元。其中，美国、日本、德国占据了3D打印市场的主导，尤其是美国占据了全球近40%的比重。国内3D打印技术起步晚。但是自3D概念一出，立即受到了热捧，3D打印技术近年来在国内日趋升温。中国在这一领域有后发优势，发展潜力巨大。

一、3D打印技術概述

1.3D打印技术简介

3D打印技术又称“三维打印技术”或“增材制造技术”，也有学者认为是“快速制造技术”、“快速成型技术”。3D打印是将设计好的物体转化为三维设计图，采用分层加工、叠加成型的方式逐层增加材料来打印真实物体[2]。

2.3D打印的特点与优势

3D打印具有绿色、分散式、短流程、个性化、一体化成型、柔性等特点，在创新设计、下一代制造市场中有广阔的市场前景，特别是其对上下游及衍生的应用市场的经济影响。其具有下列优势：

（1）不受零件形状限制的一体化成型

3D打印技术则实现了只要能想到的零件形状就能制造的可能，大大减少了零件的个数，简化了生产管理和部分组装工序。

（2）3D打印可以实现零库存和零备用

只要拥有CAD数据和3D打印机，就可以当场打印零件，不需要再保留库存。售后服务也可以提高效率。采用3D打印，就无需再继续保管零件以及制作零件的模具。

（3）零物流的“互联网+设计+制造”模式

在设计、开发商品的时候，取消开发中的物流环节。设计概念敲定，在经由网际网路收到数据后，按照生产现场的情况，绘制详细蓝图。不仅可以省去物流成本，还能节省时间。

（4）个性化订制

量身订制能够通过提供符合个人偏好和需求的唯一产品，最大限度提升附加值。实现这种新模式的工具便是3D打印机。

（5）缩短新产品的开发时间和流程

3D打印技术实现了从模拟数据到实物产品的零距离，减少了模具的开发环节。

二、济南市3D打印产业发展现状

我国从1994年开始研究3D打印，北京隆源公司于1995年成功研发了一台AFS激光快速成型机，随后华中科技大学也研制出了SLS快速成型机[1]。目前国内依托高校成果，对3D打印设备进行产业化运作的公司实体主要有：北京殷华（依托于清华大学）、陕西恒通智能机器（依托西安交通大学）、湖北滨湖机电（依托华中科技大学）。这些公司都已实现了一定程度的产业化，部分公司生产的便携式桌面3D打印机的价格已具备国际竞争力，成功进入欧美市场。另外，一些中小企业成为国外3D打印设备的代理商，经销全套打印设备、成型软件和特种材料。还有一些中小企业购买了国内外各类3D打印设备，专门为相关企业的研发、生产提供服务。目前国内已有多省市成立了地方3D打印产业联盟，并在相关政策中提及要重点发展3D产业。

山大华天软件在快速成型设备、工艺材料、数据分层软件、成型软件、快速模具制造等领域积累了大量的研究成果。凭借良好的产学研合作基础以及拥有自主版权的高端CAD/CAM软件优势，华天软件也开展了快速原型制造技术与装备项目的研究，目标是实现快速原型制造关键技术攻关及关键设备的产业化，通过快速成型设备的产业化，创造新的经济增长点，并通过技术服务以高新技术改造传统制造业，提高机电产品开发能力和企业竞争力，支持汽车、电子、机械等支柱工业发展，创造巨大效益。建立跨行业、跨地区的产品快速开发研发、制造、服务中心，实现快速制造技术、工艺及成套装备的研究开发、生产、销售和技术服务，形成我省乃至我国的快速原型制造产业和开发生产基地，实现该技术的持久和稳定发展。

济南亚盈信息科技有限公司，主要业务之一就是3D打印机研制和生产。其技术是FDM熔融层积成型技术，原理是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度（即分层厚度）再成型下一层，直至形成整个实体造型。其成型材料种类多，成型件强度高、精度较高，主要适用于成型小塑料件。现已研制出三代3D打印机，第三代机YesRap X原型机已经完成。

3D打印科技园、无线传感器网络及工业互联网+、大数据服务、电梯智能制造等4个项目将落户黄河北的济南新材料产业园。包括3D打印培训学院、3D打印创业基金、3D打印创新孵化器、特色3D打印产业园、3D打印研发产业基地5大功能。根据规划，到2020年，3D打印科技园将在原有生产规模的基础上扩建至20万台FDM3D打印机及5万台SLS3D打印机生产规模。科技园还将同时扩大研发中心的研发范围，增加3D打印机和3D打印机耗材的种类并扩大其适用范围。开拓3D打印技术的衍生服务及衍生行业，建立与其它行业的深度合作与开发，并建立起配套的培训、仓储、物流等服务机构。

三、济南市3D打印产业发展对策建议

3D打印技术还存在很多问题，例如3D打印技术并没有普及，技术研发与应用脱节，工艺发展还不完善，产业化发展滞后，在3D行业没有大企业，没有领头羊等，这都是今后我市3D打印技术发展急需解决的问题。针对当前我市3D打印行业存在的困难和问题，提出几点建议：

（1）加强关键和共性技术研发。面向技术前沿，形成由企业、政府、高校院所、用户等多方组成的产学研用联合体，协同开展3D打印相关软件、工艺、材料、装备、应用、标准及产业化的系统性整体性攻关。

（2）引导3D打印技术与传统产业结合，开拓应用领域，加强示范和推广应用。以我市现有产业基础为突破口，选择在工业设计、生物医疗、文化创意、教育培训、装备制造、模具制造等领域率先开展示范应用。

（3）加强项目建设和企业培育。以3D打印科技园等项目建设为主体，形成完善的孵化、应用、产业承接发展体系。大力培育3D打印骨干企业，在科技项目实施、创新平台建设和高端人才引进等方面给予支持，进一步提升企业的科技创新能力和国际市场竞争力。

（4）加大科研投入，促进资本和产业对接。鼓励资金以风险投资、股权投资等不同方式，进入3D打印产业领域。鼓励3D打印公司在国内外资本市场上融资，实现资本市场上做大做强。

（5）加强人才队伍建设。鼓励相关高校和科研院所加强3D打印与先进制造、电子信息、新材料和工业设计等多学科交叉融合，加快培养3D打印研发人才[3]。

参考文献：

[1]3D打印技术发展现状[J].朱艳青，史继富，王雷雷，钟柳文，李育坚，徐刚.制造技术与机床.2015（12）

[2]浅析现代3D打印技术[J].李初然.科技创新导报.2017（28）

[3]国内3D打印技术发展现状及存在的问题分析[J].黄天凤.山东工业技术.2017（18）