12月2日下午，天空下著細雨。當筆者來到廣州南沙3D打印創(chuàng)新研究院時，研究人員正在使用電腦軟件控制激光點。“激光點的尺寸、精準度對產(chǎn)品的打印都有影響，需要不斷實驗。”負責研究該項目的團隊成員表示，這是提升3D打印機速度的一項重點技術(shù)。

　　目前，南沙3D打印創(chuàng)新研究院已經(jīng)擁有了被稱為“最牛”，也是全世界最快的工業(yè)級3D打印機—FARSOON402。據(jù)介紹，該款設(shè)備的激光掃描速度達到了12.7m/s，配合其他系統(tǒng)模塊的升級，其打印速度相比之前提高了60%。

　　研究人員表示，不同于傳統(tǒng)制造業(yè)的“減材制造”過程，3D打印采用的是“增材制造”。其產(chǎn)品是按照三維數(shù)據(jù)模型，由材料層層疊加“燒結(jié)”或“黏合”而成，整個生產(chǎn)過程不受任何復雜結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝限制。任何空間結(jié)構(gòu)復雜的產(chǎn)品，在3D打印機面前都是同樣的程序生產(chǎn)。

　　正是憑借這一優(yōu)勢，3D打印也成為了制造智能化的“寵兒”，是邁向“工業(yè)4.0”時代的關(guān)鍵技術(shù)。在國內(nèi)的制造業(yè)重鎮(zhèn)廣州，3D打印也受到了企業(yè)的青睞。目前，廣州的企業(yè)也正競相角逐3D打印市場，其中有企業(yè)的產(chǎn)品在部分歐洲國家的市場占有率超過了50%。

　　一、現(xiàn)狀

　　3D打印熱潮興起

　　據(jù)統(tǒng)計，全球3D打印的蛋糕越做越大，2013年行業(yè)產(chǎn)值已經(jīng)達到了30億美元，而且每年還在以30%的速度增長。在廣州從事生物3D打印的“千人計劃”專家、邁普再生醫(yī)學科技公司董事長袁玉宇也認為，僅以中國市場為例，預計未來3年內(nèi)，3D打印的市場份額將從10億元人民幣增至百億元。“這還僅僅是3D打印機產(chǎn)業(yè)本身的估值，并未包括附加的服務(wù)價值。”

　　正是其所具有的廣闊前景，3D打印在國內(nèi)各大城市受到了熱捧。作為國內(nèi)制造業(yè)的重要基地之一，廣州也興起了3D打印的熱潮—部分區(qū)域相繼布局3D打印產(chǎn)業(yè)，不少企業(yè)爭相競逐這一市場，科研單位也在該領(lǐng)域發(fā)力。

　　在荔灣東沙工業(yè)區(qū)內(nèi)，一個3D打印產(chǎn)業(yè)園區(qū)于近期掛牌成立，并吸引了3D打印領(lǐng)域的企業(yè)落戶。進駐園區(qū)的廣州網(wǎng)能產(chǎn)品設(shè)計公司，從2002年開始花了十年時間自主研發(fā)出3D打印機，近年才投入市場。該公司總經(jīng)理鄧以翔說，2013年售出近200臺自主研發(fā)的3D打印機，其中約有三分之一的客戶在廣州，主體是中小企業(yè)。處于同一競爭領(lǐng)域的廣州捷和電子科技有限公司，是搬進上述產(chǎn)業(yè)園區(qū)的第二家3D打印企業(yè)，同網(wǎng)能公司一樣也采用了FDM工藝，且其產(chǎn)品也為桌面準工業(yè)級3D打印機。

　　在廣州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，一家企業(yè)已經(jīng)在生物3D打印領(lǐng)域取得了不俗的成績。這家叫邁普再生醫(yī)學（以下簡稱“邁普醫(yī)學”）的科技公司，于今年4月殺入了國內(nèi)市場。其運用生物3D打印技術(shù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品睿膜可吸收硬腦（脊）膜補片，獲得了中國食品藥品監(jiān)督管理總局（CFDA）注冊證。而早在2011年，睿膜即已獲得了歐盟CE認證，成為中國唯一出口到歐洲高端市場的硬腦（脊）膜補片，已銷售過萬例，在部分國家市場占有率超過50%。邁普醫(yī)學的工作人員羅林波表示，2013年公司的銷售額在800萬元至1000萬元之間，今年銷售額有望突破1000萬元。

　　在南沙新區(qū)，廣州南沙3D打印創(chuàng)新研究院將為該產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入一股新的空氣，目前該研究院已經(jīng)引進了4名外籍專家和12位國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的博士、碩士。該院院長許小曙，此前僅用一年時間，就帶領(lǐng)團隊將自主研發(fā)的3D打印機從1個型號1種材料增加至5個型號17種材料，目前該團隊正研發(fā)新一代的工業(yè)級3D打印機和材料，以滿足市場需求。除了南沙3D打印創(chuàng)新研究院，中科院先進所也是落戶南沙并啟動3D打印技術(shù)研究的科研單位。中科院先進所則將目光瞄準醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域，目前相關(guān)技術(shù)成果已經(jīng)應(yīng)用于牙科和骨科等領(lǐng)域，并已成功實現(xiàn)科研成果產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。

二、趨勢

　　今年7月，南沙3D打印創(chuàng)新研究院成立3個月后，院長許小曙帶領(lǐng)團隊開始著手一項“趕超”計劃—在現(xiàn)有基礎(chǔ)上研究出速度更快的工業(yè)級3D打印機，激光掃描速度預計可達40m/s，從而超越3DSystems的設(shè)備。

　　研究院工作人員表示，目前院內(nèi)擁有的設(shè)備采用的是“SLS”技術(shù)，即激光燒結(jié)。在其設(shè)備中，激光將產(chǎn)品需要的粉末材料按每小時10毫米的厚度逐層燒結(jié)，疊加“打印”產(chǎn)品的各橫截面，最終形成成型產(chǎn)品。

　　憑借這樣的特點，3D打印技術(shù)可以讓研發(fā)設(shè)計人員不必遷就現(xiàn)有工藝，大膽設(shè)計新產(chǎn)品，突破思維的“天花板”。3D打印帶來的另一個好處則是，研發(fā)設(shè)計人員不用耗費巨資開模，從而節(jié)約了時間和成本。

　　據(jù)介紹，進氣歧管是發(fā)動機中結(jié)構(gòu)最復雜的部件之一，該部件的傳統(tǒng)開發(fā)流程大約需要經(jīng)過4個月的時間，并且開模設(shè)計一旦效果不佳，前期的投入也很可能“付之東流”。長沙理工大學方程式賽車隊利用許小曙研發(fā)的工業(yè)級3D打印機，制作出發(fā)動機進氣歧管原型部件，耗時僅需48小時。測力試驗證明，零件的力度、準確度和耐久性均未出現(xiàn)任何問題，而發(fā)動機效率增加了10%。

　　如今，3D打印已陸續(xù)走進人們熟知的生產(chǎn)、生活領(lǐng)域：從手板制造到玩具工藝品、汽車、航空航天、生物醫(yī)療領(lǐng)域，甚至日常的照相館也能見到3D打印的應(yīng)用。這使其成為了支撐智能制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。伴隨著在制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，3D打印正在呼喚著“工業(yè)4.0”時代的到來。

　　值得一提的是，作為“工業(yè)4.0”時代的代表性領(lǐng)域，3D打印之關(guān)鍵也在于整合現(xiàn)有成熟的技術(shù)。“3D打印所涉及的技術(shù)，如激光技術(shù)、材料學、軟件控制，都是目前已經(jīng)發(fā)展成熟的技術(shù)。”南沙3D打印創(chuàng)新研究院常務(wù)副院長趙陽表示，該研究院目前就是要整合各方面的人才，打造“科研院”和“工研院”的結(jié)合體，從而研發(fā)滿足市場需求的設(shè)備和材料。

　　三、問題

　　3D打印呼喚“工業(yè)4.0”時代到來

　　任何事物的發(fā)展都不是一帆風順的。當前，3D打印也面臨著一個“尷尬”：盡管市場很熱鬧，但也潛藏著廣州企業(yè)3D打印業(yè)務(wù)不能滿足市場旺盛需求與本地有效供給不足的問題。

　　以廣州為代表的珠三角地區(qū)，是國內(nèi)乃至全球的制造業(yè)重鎮(zhèn)，既是生產(chǎn)的中心，也是消費的中心。而珠三角地區(qū)在消費產(chǎn)品、家電行業(yè)、機械制造以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域相對領(lǐng)先，這些領(lǐng)域也是3D打印“長袖善舞”的“地盤”。像地處廣州的華南理工大學建筑設(shè)計院和廣州藍弧文化傳播有限公司等，都曾通過美國Stratasys在廣州的分銷商購買3D打印設(shè)備和材料，分別制造建筑模型和創(chuàng)意產(chǎn)品，而廣州生產(chǎn)力中心和廣州一家模具企業(yè)也曾通過美國、日本等引進3D打印產(chǎn)品，幫助企業(yè)制造手板。

值得注意的是，這些企業(yè)所需要的3D打印設(shè)備、材料，要么是進口的，要么是通過廣州的代理商購買的外國產(chǎn)品。即使在家門口，廣州本土3D打印企業(yè)也面臨著被國外企業(yè)從市場上“擠出去”的危險。

　　據(jù)了解，3D打印機分為桌面級和工業(yè)級，前者主要是民用，后者則以工業(yè)應(yīng)用為主。國內(nèi)生產(chǎn)的3D打印機主要集中在桌面級，且產(chǎn)品局限于玩具、禮品、展會及3D影像等低端市場，帶有普及功能，面向民用以及少部分中小企業(yè)。制造出一臺桌面級的FDM（熔融擠出成型，3D打印領(lǐng)域的一種技術(shù)）3D打印機僅需數(shù)千元。目前低端市場占大頭，但已經(jīng)趨于飽和，利潤趨薄。不過，工業(yè)級應(yīng)用集中在高精度、高質(zhì)量類型產(chǎn)品，利潤和產(chǎn)值也集中這一部分，但是國內(nèi)能夠進入這一領(lǐng)域的企業(yè)卻寥寥無幾。 

　　中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長、廣州市3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長、華南理工大學教授楊永強也指出：“目前我省3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)還缺乏宏觀規(guī)劃和引導，產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展，從事3D打印技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)的單位及企業(yè)較少，且規(guī)模小、研發(fā)力量不足，難以滿足產(chǎn)品制造的需求，與國外存在較大的差距。”

　　從事3D打印服務(wù)的大業(yè)激光企業(yè)負責人陳玹表示，3D打印領(lǐng)域的國際巨頭由于掌握著核心技術(shù)，其產(chǎn)值已經(jīng)達到了10億元的量級，但是國內(nèi)最大的企業(yè)年產(chǎn)值也不超過5000萬元，兩者相去甚遠。而廣州也不例外，目前十數(shù)家3D打印企業(yè)，各自的年產(chǎn)值也多停留在1000萬元這個量級。

　　業(yè)內(nèi)人士表示，如果這種格局不盡快扭轉(zhuǎn)，中國在“工業(yè)2.0”和“工業(yè)3.0”時代遭遇的國際分工的“不平等”待遇，還可能繼續(xù)在“工業(yè)4.0”時代上演。目前在3D打印領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)花高價進口3D打印設(shè)備的同時，還要接受國外企業(yè)“捆綁銷售”的3D打印材料與售后服務(wù)，且價格不菲。這最終也影響到國內(nèi)企業(yè)對3D打印技術(shù)的應(yīng)用，從而成為3D打印技術(shù)推廣與升級的“絆腳石”。

　　在接受采訪時，趙陽就談到了一個頗具代表性的例子：廣州某服務(wù)機構(gòu)耗資400多萬元從美國購買了當時廣州市場上的第一臺3D打印機。之后機器壞了，美國企業(yè)過來維修一次報價40萬元。由于接受不了昂貴的售后服務(wù)，這臺機器后來便閑置不再使用。這可謂一個“警告”。

　　因此，如何破除當前3D打印在工業(yè)級應(yīng)用方面的瓶頸，從而掌握核心技術(shù)，是廣州乃至中國邁向“工業(yè)4.0”時代所必須面對的問題。

　　四、應(yīng)對

　　制定3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖

　　站在工業(yè)升級換代的角度，廣州要從現(xiàn)階段跨入“工業(yè)4.0”時代，必須有清晰的戰(zhàn)略意識。

　　對此，楊永強建議，制定3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖，明確未來十年乃至更長時期3D打印產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略需求、關(guān)鍵領(lǐng)域和優(yōu)先主題、實現(xiàn)時間以及發(fā)展途徑，合理配置創(chuàng)新資源，為系統(tǒng)設(shè)計并科學規(guī)劃3D打印產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供決策依據(jù)。

“廣州首先要將3D打印確定為戰(zhàn)略方向。”趙陽表示，在這一戰(zhàn)略中，掌握產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)是關(guān)鍵，而引進掌握核心技術(shù)的人才則是實現(xiàn)“彎道超車”的路徑之一。

　　不過，國內(nèi)的“留人”能力仍不夠強。

　　據(jù)悉，海外科技人才，尤其是外籍華裔人才來華進行科技研發(fā)的路子不多，其中一個方法是高校、科研院所合作，“但現(xiàn)在的體制往往是專家奉獻全部，但研究成果卻是研究機構(gòu)占大頭。”而企業(yè)一般缺乏這種開展戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)研究的實力。不愿意與科研院所合作的外籍專家，不得不自行設(shè)置研發(fā)機構(gòu)。但是，趙陽告訴記者，“可惜國內(nèi)各省市還沒有一個政策對境外人才、機構(gòu)在國內(nèi)設(shè)立科研機構(gòu)進行扶持。”

　　目前，這種境外人才設(shè)立的科研機構(gòu)僅能以民辦非企業(yè)性質(zhì)存在。為了讓更多的經(jīng)費用于科研，3D打印創(chuàng)新研究院一開始申報的名字前綴為“廣東”。趙陽解釋，“當時最主要的考慮是，若申報成功，進口科研器材達到一定數(shù)額就可以免稅。”可惜結(jié)果并不如意，由于缺乏現(xiàn)行法律的支持，最終還是冠名“廣州南沙”，而進口科研器材將面臨征稅的問題。

　　值得注意的是，國內(nèi)其他地區(qū)對于科研單位已經(jīng)給出了融資租賃補貼、人才引進獎勵等政策。不過，趙陽表示，他們除了獲得南沙區(qū)給予免租的優(yōu)惠外，研究院目前還未獲得其他補貼，也無法享受“國民待遇”，“海外人才到廣州來辦居住證、就業(yè)證的過程和普通外國人一樣，沒有什么綠色通道”。

　　從事生物3D打印的邁普醫(yī)學也同樣面臨缺乏“綠色通道”的現(xiàn)象。據(jù)介紹，利用生物3D打印技術(shù)開發(fā)的新產(chǎn)品、開創(chuàng)的新產(chǎn)業(yè)，往往是現(xiàn)有的行業(yè)體制、監(jiān)管機制、審批制度所未面臨過的，監(jiān)管部門缺乏可參考的經(jīng)驗，因而對這些新技術(shù)、新產(chǎn)品提出了更多的審批要求，“一項產(chǎn)品的審批要經(jīng)過五六年甚至更長時間”，影響了產(chǎn)品上市時機，讓創(chuàng)業(yè)者頗為“頭疼”。

　　對此，袁玉宇建議，政府可嘗試對相關(guān)經(jīng)過認定的高科技企業(yè)，高科技產(chǎn)品給予在市場準入、價格制定、政府采購等方面的綠色通道，從而支持一批創(chuàng)新型企業(yè)的發(fā)展壯大。

　　值得注意的是，楊永強開出的另一劑藥方則是：打造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟及產(chǎn)學研基地，重點支持一批重點實驗室、工程技術(shù)研究中心、國際合作研究中心、大企業(yè)應(yīng)用中心、教育培訓中心、區(qū)域服務(wù)中心等機構(gòu)。此外，還要結(jié)合廣東省特色產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在醫(yī)療、汽車、模具、動漫文化領(lǐng)域加強示范應(yīng)用。“在這個過程中，政府應(yīng)對3D打印技術(shù)的前沿探索、應(yīng)用轉(zhuǎn)化、重大裝備及應(yīng)用、區(qū)域產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等分層次資助。”

　　五、行業(yè)觀察

　　“私人定制”時代—大制造會消失嗎？

　　作為邁向“工業(yè)4.0”時代的核心技術(shù)之一，3D打印以其迥異于傳統(tǒng)“減材制造”的模式，通過“增材制造”的方式實現(xiàn)了對復雜產(chǎn)品的快速生產(chǎn)，從而解放了研發(fā)設(shè)計人員的思想。有人也因此歡呼：未來的產(chǎn)品將可實現(xiàn)“私人定制”，傳統(tǒng)工業(yè)時代的大規(guī)模制造將會被顛覆乃至被取代。

　　那么，大制造真的會消失嗎？

　　“目前有些領(lǐng)域還處在“工業(yè)2.0”前期，“工業(yè)3.0”遠未完成。”對此，業(yè)內(nèi)人士指出，盡管我國已經(jīng)開始進軍3D打印市場，但現(xiàn)在說3D打印取代大規(guī)模制造還為時尚早。

　　據(jù)了解，3D打印在帶著中國步入“工業(yè)4.0”時代的同時，“工業(yè)2.0”與“工業(yè)3.0”仍然會在相當長一段時間內(nèi)存在。

　　事實上，廣州也不例外。這座地處華南的國家中心城市，同樣也將處在“工業(yè)2.0”、“工業(yè)3.0”以及“工業(yè)4.0”并存的階段。

　　但是，在人工成本、原材料成本上漲的背景下，智能化制造需求將越來越大。因此，站在長遠發(fā)展的角度來看，3D打印這種代表未來發(fā)展方向的產(chǎn)業(yè)，應(yīng)當引起我們的重視。

　　而作為全國乃至全球的工業(yè)重鎮(zhèn)，廣州也具有較完善的市場基礎(chǔ)、較強的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化能力、豐富的人力資源以及滿足醫(yī)療器械制造的良好生態(tài)環(huán)境，具備發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，另一方面，廣州乃至珠三角地區(qū)企業(yè)對于3D打印，還有著旺盛需求。

　　值得注意的是，目前廣州市部分區(qū)域也出臺了扶持政策，如《荔灣區(qū)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展資金補貼辦法》。根據(jù)該項政策，入駐3D打印產(chǎn)業(yè)園的3D打印企業(yè)，每年最高可獲100萬元獎勵，同時還有企業(yè)落戶和場地租金補貼。

　　不過，廣州市層面尚未有這方面的政策，其他區(qū)的3D打印企業(yè)與研究單位仍然得不到相應(yīng)的扶持。因此，在筆者看來，廣州必須為3D打印創(chuàng)造更好的成長空間，一方面要為該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展引進和培育一批優(yōu)秀人才，特別是要引進掌握核心技術(shù)的人才，并為人才的科研、生活等創(chuàng)造良好的環(huán)境；另一方面為研發(fā)機構(gòu)和創(chuàng)業(yè)企業(yè)提供扶持，比如在融資租賃方面，成都對科研單位的補貼最高可達100萬元，也值得學習與借鑒。