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3D、4D打印下的中国机遇与挑战

2019-10-16 17:44:56 6

来源:www.lmc9.com

3D打印的出现,4D打印的到来,无论对于有着再工业化需求的欧美国家, 还是要保住传统制造优势地位的中国来说,都是一缕希望的曙光。

首先,随着3D技术的到来,社会制造对产业工人需求的减少将迅速体现出来, 人力不再是稀缺资源。只要有一台打印机,在哪里都可以生产。如此一来,智力成本的附加值在社会生产中所占的比例将会进一步加大。所以,面临制造业洼地的美国政府,自然尤其看中以3D4D打印为代表的新技术革命。

奥巴马曾提议,在全国范围内,促成一个由多达15个制造创新机构构成的创造创新网络。这些机构有各自的研究重点,其中之一就是完善3D打印技术(增材制造)的相关标准、材料和设备,以实现利用数字化设计进行低成本小批量的生产。

2014324日,奥巴马在荷兰参加53国领导人核安全峰会期间,还专门参观了荷兰的“3D打印运河房屋项目。该项目已经成为荷兰的一个景点,它所打印的不再是纯粹的模型,而是一个全尺寸模型。这些房屋原本是荷兰过去的富商在阿姆斯特丹沿着运河建造的高而窄的砖房。但现在,高科技正在轻而易举地恢复过往的风景。

同样,纷至沓来的3D打印和4D打印, 对中国既是希望也是挑战。据《美国推进第三次工业革命的战略及对中国借鉴》一文中的数据显示:中美之间的实力差距主要体现在创新能力上。2012年,美国的创新技术排名全球第10 位,而中国位列第34位。就人力资本和研发能力而言,美国的排名是全球第22位,中国的排名是全球第84位。这当中的差距应该是中国制造业面临的最大的问题。

2012年,美国杜克大学的企业家精神与商业化研究中心主任VivekWadhwa 在美国的外交杂志网站发表过一篇名为《制造业的未来在美国而不在中国》的文章,认为技术的进步会使中国的制造业迅速衰落,就如同美国制造业迅速衰落的那20年一样。按照VivekWadhwa的观点,人类未来的经济模式将是创造者经济,而不再是大规模的工业化生产,取而代之的将是个人化的3D打印为主的生产模式。

在这一特殊时期,在3D打印这个高科技领域,中国获得了一个千载难逢的机会:一个可以与美国、德国平等竞争、同台亮相的机会。因为在这个领域中,前无古人。无论大企业、小企业,都在一个起跑线上开始,不像其他领域那样,中国企业被国际大公司设下的专利池死死地困住。

“3D打印是第三次工业革命的标志之一,也是我国有史以来第一次有机会参与新一次工业革命的兴起。上海交通大学医学院附属第九人民医院戴戎院士表示,我国的3D打印技术的发展与西方国家相比,差距并不是太大。西方国家能研发多喷头的打印机,我们同样能够做到;西方国家有相关专利,我们的专利也不少;甚至我们的很多打印材料优于西方国家。

20世纪90年代以来,我国多所高校已经陆续开展了3D打印技术的自主研发。清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面都有一定的科研优势;华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势,并已推出了HRP系列成型机和成型材料;西安交通大学自主研制了三维打印机喷头,并开发了光固化成型系统及相应成型材料,成型精度达到0.2mm;中国科技大学自行研制了八喷头组合喷射装置,有望在微制造、光电器件领域得到应用。

虽然中国与西方国家站到了新兴工业革命的同一起跑线上,但不可否认,我国尚缺乏一个让创新人才成长的土壤和环境,我们的企业家也缺乏那种做事的执着、敬业和献身精神。所以,对于3D4D打印技术的关注和投入还需要引起高度重视。

目前,国内尚无专业机构从事4D打印,从事3D打印技术的科研单位和企业总数也为数不多,最大的3D打印企业产值仅达亿元级,大部分企业集中在1000~2000万元的水平。而且,3D打印技术企业还是采取传统的工业企业运营模式,走的是生产设备、卖设备的老路。这也导致3D打印在国内的产业化和市场接受度仍然较低, 国内3D打印技术研发水平与国外相比仍有差距。

缺乏创新将制约中国3D打印需求的发展。加工制造目前仍然是中国制造业的主流,而产品创意、创新不可能一蹴而就。做大规模与寻求技术创新也存在着矛盾。而中国3D打印设备在物品的打印精度、设备的可靠性方面仍然与国际水平有相当差距,3D打印设备的核心零部件仍然依赖进口。这一产业在发展过程中还要遭遇技术瓶颈、投资撤离等风险。

我国正在大力推进实施工业转型升级战略。工业转型升级,从本质上说是向产业链的高价值环节升级,意味着中国工业要从低成本的要素竞争转向创新驱动的竞争优势。而要完成工业的产业升级,就必须有三大创新来驱动和支撑:一是制度创新,制度创新是中国能否成为工业强国的决定性条件;二是科技创新,科技创新是中国工业能否真正后来居上的关键因素;三是教育创新,教育创新是中国工业拥有一大批创新型人才建设工业强国的主要保障。