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赤鱼追波

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3D打印的发展趋势和政策建议  

2013-05-21 23:56:07|  分类: 文章 |  标签: |举报 |字号 订阅

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3D打印的发展趋势和政策建议

袁志彬

20123月,为重振美国经济和美国制造,奥巴马总统提出建设全美制造业创新网络计划,并将3D打印确定为方向之一。20124月,英国《经济学人》(The Economist)刊登了一篇名为《第三次工业革命》的封面文章,认为3D打印将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”,并称这是“制造业未来的趋势”。随后,美国《连线》(Wired)杂志主编克里斯·安德森(Chris Anderson)于年底离职,担任他创办的3D打印制造公司3D RoboticsCEO。同时,美国《时代》(TIME)周刊也将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”。中国于201210月成立了中国3D打印技术产业联盟。这样在全球迅速形成了3D打印技术热潮。有业内人士将2012年称为“3D打印元年”。就像互联网使得报纸、广播、沟通走向民主化和社会化一样,3D打印技术也会让“制造业民主化”和“社会化制造”成为可能。

未来3D打印会朝着两端发展:激光技术适合更复杂的生产,而熔融技术则更适合家用和小规模的制造。总的来看,中国3D 打印产业化的条件已经成熟,未来几年将是市场扩展的“成长期”。

3D打印技术发展趋势

根据目前的资料分析,3D打印技术及产业的发展趋势可以做如下判断:

第一,3D打印既是制造业,更是服务业。3D打印产业链涉及到很多环节,包括3D打印机设备制造商、3D 模型软件供应商、3D打印机服务商和3D打印材料的供应商。因此围绕3D打印的产业链会产生很多机会。在3D打印产业链里,除了出现大品牌的生产厂商外,也有可能出现基于3D打印提供服务的巨头。

这里举两个例子说明3D打印带来的服务和营销模式创新。

一个是Shapeways,该公司并不直接出售打印机,而是通过社交网络把“全价值链”搬到了线上。用户在网站注册后,既可以把自己的产品设计上传到网站,也可以购买现有的3D设计图,再选择和购买原材料,就可以下单,公司会将打印出来的成品送货上门。此外,用户也可以在线展示和销售产品,并将产品卖给其他人。目前该公司已有近15万个平台会员,6000余设计者,至2012620日,已经打印了100多万个3D产品,最受欢迎的是珠宝首饰、iPhone手机套和玩具火车。

另一个例子是Quirky,该公司的特色是众包:公司通过FacebookTwitter等社会媒体接收公众提交的产品设计思路,并由公司的注册用户进行评论和投票表决,如此每周挑选出一个产品进行3D打印生产,参加产品设计和修正过程的众包人员可分享30%的营业额。Quirky的模式关键之处在于给发明者提供了一个优秀的平台,这里可以把自己的创意变成实物,并且通过Quirky自己和包括美国亚马逊在内多个电子商务平台进行销售,设计者会从销售中提成。

第二,目前3D打印产业处于产业化初期阶段。目前中国3D打印技术发展面临诸多挑战,总体处于新兴技术的产业化初级阶段,主要表现在:一是产业规模化程度不高。3D打印技术大多还停留在高校及科研机构的实验室内,企业规模普遍较小。二是技术创新体系不健全。创新资源相对分割,标准、试验检测、研发等公共服务平台缺乏,尚未建立起产学研用相结合的技术创新体系。三是产业政策体系尚未完善。缺乏前瞻性、一致性、系统性的产业政策体系,包括发展规划和财税支持政策等。四是行业管理亟待加强;五是教育和培训制度急需加强。

第三,近中期看,与传统的制造技术形成互补。相较于传统生产方式,3D打印技术的确是重大的变革,但目前和近中期还不具备推动第三次工业革命的本领,也不会是传统制造业的终结者。3D打印技术虽然也许会重振部分发达国家制造业竞争力,但是短期内还难以颠覆整个传统制造业模式。理由有三:一是3D打印只是新的精密技术与信息化技术的融合,相比于机器化大生产,不是替代关系,而是平行和互补关系;二是3D打印原材料种类有限,决定了绝大多数产品打印不出来;三是个性化打印成本极高,很难实现传统制造方式的大批量、低成本制造。目前的3D打印技术在复杂构件、新产品开发、协同制造和实现创意方面较有优势,最理想的应用是在个性化或者定制化的领域。因此,近中期还不可能完全替代传统的制造技术,应该是优势互补。

第四,长期来看,3D打印技术是典型的颠覆性技术。哈佛商学院教授克莱顿·克里斯坦森提出的颠覆式创新理论(Clayton Christensen's Disruptive Innovation Theory)表明,新进入者如果抓住市场的特殊需求,进入边缘应用领域,当它的技术不断改进直至被主流市场接受时,便会替代传统技术轨迹晋升为主流技术。从长远看,这项技术最终将给工业生产和经济组织模式带来颠覆式的改变。

从长期来看,3D打印技术其实就是颠覆性、破坏性的技术。当前,3D打印技术的应用迄今被局限于利基市场(Niche Market,即高度专门化的需求市场)或细分市场(Market Segmentation),如医疗或模具。但根据克里斯滕森的理论,颠覆性技术会不断发展,以低成本满足较高端市场的需要,然后采取“农村包围城市”的方式逐步夺取天下。尽管3D打印主要适用于小批量生产,但是其打印的产品可以远远优于传统制造业生产的产品——更轻便、更坚固、定制化、直接组装成型。3D打印的另一个颠覆性特征是:单台机器能创建各种完全不同的产品。而传统制造方式需要改变流水线才能完成定制生产,其过程需要昂贵的设备投资和长时间的工厂停机。不难想象,未来的工厂可以用同一个车间的3D打印机既制造茶杯,又制造汽车零部件和量身定制的医疗产品。

政策建议

尽管3D打印技术显示出巨大的潜在优势,但距离大规模的工业实际应用还有较长的一段距离。当前,国内的3D打印企业还很难完全依靠市场生存,需要政府对该产业在资金扶持、税收、市场引导等方面实施一系列长期稳定的扶持政策。概括起来,为加快推动中国3D打印技术研发和产业化,特提出如下政策建议:

一是加强顶层设计和统筹规划。建议中国应该高度重视3D打印技术可能带来的制造业变革,深入研判全球3D打印技术及产业化的发展趋势,制定符合中国国情的3D打印技术及产业化中长期发展战略和行动计划。建议国家有关部门(如工业和信息化部牵头,科技部、中科院、工程院等参与)成立3D打印产业发展领导小组,研究制定相关行动计划,并负责组织、协调和管理。建立多部委协同推进机制,由工业和信息化部、发展改革委、科技部、财政部等国家部委组织相关科研机构专家研究制定3D打印技术发展路线图和中长期发展战略,明确这一产业的发展原则、阶段目标、技术路线、重点任务和政策措施,做好顶层设计和统筹规划。同时,建议工业和信息化部为3D打印技术设立重大专项,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,推进建设3D打印制造技术与其他先进制造技术融合的新型数字化制造体系。

二是加大对3D打印技术的研发和产业化投入。充分利用现有政策渠道,加大对3D打印技术研发和产业化的支持力度。推动设立3D打印产业发展资金,探索相关税收优惠政策。重点支持3D打印领域的关键共性技术研发、第三方检测试验平台建设、加强应用示范和产业化。建议加大研发投入力度,突破关键核心技术与工艺。加强与发达国家的技术交流与合作,研究建立以现有的研究机构和主要企业为主体的产业创新联盟,加强官产学研的沟通与交流。

三是加快3D打印的试点示范与推广。3D打印发展初期要靠国家相关部门来统筹布局、合理安排,在有技术积累、人才资源、市场基础的地方先行先试,根据效果进行推广。可以先在航空航天、汽车制造、生物医疗等领域开展一些示范应用,在示范的过程中制定相关行业标准,积累发展经验。建议在全国范围内筛选技术条件好、应用需求大的代表性省市建立3D打印应用示范基地,分步骤、分层次开展应用示范,形成通用性、标准化、自主知识产权的应用平台,加快推进产业、技术与应用协同发展,积极探索和积累3D打印机的运营和管理经验。

在推广应用和试点示范中,要根据市场需求,结合各地的工业基础和特色,选择发展相应的3D打印技术。必须清楚地知道,当地的主要产业或者优先发展的产业需要哪些3D打印技术。另外可开设类似3D照相馆式的工作站,开展3D打印的应用推广和普及。因此,对于3D技术,各级地方政府应针对当地产业实际需要的技术,进行大力、持续性的扶持。

目前,已有南京、武汉、东莞等城市先后表态要在3D打印上有所作为。2013324日,中国首个3D打印技术产业创新中心正式落户南京栖霞区,中国3D打印技术产业总部基地落户南京经济开发区。南京市政府表示,争取把南京打造成中国3D打印技术的制高点。武汉则抢先成立了“中国首个3D打印工业园”。在“世界工厂”东莞,3D打印作为战略性新兴产业写入了2013年的《政府工作报告》。

四是尽快建立共性技术研发体系。在发达国家比较完善的创新体系中,大学主要进行基础研究,研究所侧重于共性技术研究,企业主要致力于应用性研究和最后的产品化,产研学三方在市场机制下合作互补。但在中国,这三者的关系,却呈现出错位竞争的局面,致使科研与产业严重脱节。一方面,中国的大学越来越热衷于应用研究,甚至自办企业。中国的3D打印产业目前就呈现出浓厚的“高校”的色彩:除清华大学的北京殷华外,西安交通大学派生出陕西恒通智能机器有限公司,武汉滨湖机电技术产业有限公司则依托于华中科技大学。另一方面,中国科研院所转制为企业后,绝大多数放弃了长期的共性技术研究,转向能在短期内解决生存问题的应用开发。在这样的格局下,制约着诸多产业升级的共性技术难题,事实上却处于无人攻坚的状态。

建议尽快建立共性技术研发体系,具体做法可以借鉴美国的“先进技术计划” ATP)。该计划是美国政府促进产业共性技术研发的典范。ATP由政府提供引导资金,但承担项目的公司要配套一半以上的研发投入。政府的资助经费直接拨付到企业,大学和研究院所只能通过与企业联合,参加项目的实施。最终的知识产权为以营利为目的的美国公司所拥有,参与项目的大学、研究院所和政府机构等不享有任何知识产权,但可以分享专利使用费。美国政府为了国家利益有权免费使用ATP支持的技术成果。其他企业想使用该项目成果,可通过支付费用获得使用权。

五是建立激励的税收和政府采购政策。建议政府对中国3D打印产品实施早期采购政策。同时,还将鼓励金融机构开展多种形式的首台套保险业务,建立支持3D打印发展的多渠道、多元化投融资机制,引导创业投资和股权投资向3D打印领域倾斜,鼓励民营资本进入3D打印领域等。特别是建议政府当前尤其要重视桌面级市场和个人打印服务市场,给桌面级产品研发企业和个人打印服务企业提供更多的关注和支持,特别是人才、资金支持和税收减免等扶持。建议重点对消费者、使用者和对采购这些设备的企业进行政府补贴和增值税抵扣,以扩大内需市场。

展望3D打印技术及产业化的未来,可以借鉴哥本哈根未来研究学院(CIFS)的名誉主任约翰·彼得·帕鲁坦(Johan Peter Paludans)的一句话:我们的社会通常会高估新技术的可能性,同时却又低估它们的长期发展潜力。我们相信,只要把握发展机遇,发挥我们的政策优势和市场大国优势,3D打印技术及其产业化一定会在第三次工业革命浪潮中扮演越来越重要的角色,中国也一定会在新一轮的产业竞争中抢得新的先机。■

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