[摘 要]3D 打印是制造業(yè)領(lǐng)域迅速發(fā)展起來的一項快速成型技術(shù)，目前正吸引社會公眾的廣泛關(guān)注。從梳理3D 打印的技術(shù)概況和產(chǎn)業(yè)特點入手，在分析了國內(nèi)外3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以產(chǎn)業(yè)調(diào)查資料為依據(jù)對 3D 打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景作出預(yù)見性分析，并從天津濱海新區(qū)的實際情況出發(fā)對3D 打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出具體建議。

關(guān)鍵詞？演天津濱海新區(qū)；3D打?。徽呓ㄗh

中圖分類號？演F407 ？眼文獻標識碼？演A ？眼文章編號？演1673-0461（2013）12-0068-05

一、引 言

2012年4月，英國《經(jīng)濟學人》雜志刊載封面文章《第三次工業(yè)革命》，將 3D 打印作為第三次工業(yè)革命的重要標志。同一時期，美國《時代》周刊將3D打印列為“美國十大增長最快的工業(yè)”。這一系列標志性事件，將3D打印技術(shù)推上前臺，引發(fā)了世人的廣泛關(guān)注。

二、3D打印技術(shù)概況及產(chǎn)業(yè)特點

（一）3D打印技術(shù)概況

3D打印技術(shù)是指通過連續(xù)的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實體的技術(shù)，綜合了數(shù)字建模技術(shù)、機電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學與化學等諸多方面的前沿技術(shù)知識，具有很高的科技含量。與切削等材料“去除法”不同，3D打印技術(shù)的主要流程是應(yīng)用計算機軟件設(shè)計出立體的加工樣式，運用特定的成型設(shè)備，將粉末、液體、片狀等離散材料逐層堆積，“打印”出產(chǎn)品（如圖1所示）， 因此又稱為添加制造（AM，Additive Manufacturing）。

3D打印技術(shù)常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域用于制造模型，現(xiàn)在正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用該技術(shù)打印而成的零部件。在汽車，航空航天、醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、工業(yè)設(shè)計、建筑、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

（二）3D打印產(chǎn)業(yè)特點

雖然3D打印技術(shù)出現(xiàn)已有十幾年的歷史，但3D打印產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展階段的初期，業(yè)態(tài)尚不豐富，行業(yè)成熟度低，但未來的成長性非常好，從整個產(chǎn)業(yè)來看具有以下兩個特點。

產(chǎn)業(yè)鏈長，輻射帶動效應(yīng)顯著。3D打印產(chǎn)業(yè)涉及材料技術(shù)、信息技術(shù)、裝備制造、生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)等諸多領(lǐng)域。僅耗材一項，就包括7個大類30余種工藝設(shè)備、幾百種打印材料。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用輻射面極廣，是制造業(yè)與服務(wù)業(yè)融合的典型產(chǎn)業(yè)，能夠催生大批新興產(chǎn)業(yè)。無論是從技術(shù)還是應(yīng)用角度來看，3D打印相關(guān)技術(shù)及設(shè)備都屬于機械工程、自動控制、激光、計算機、新材料等多個領(lǐng)域的交叉融合。從產(chǎn)業(yè)鏈角度來看，3D打印技術(shù)領(lǐng)域與上下游相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域關(guān)聯(lián)十分緊密，帶動作用很強。

科技含量高，帶動制造業(yè)數(shù)字化變革。3D打印技術(shù)的應(yīng)用大大縮短了新產(chǎn)品研制周期，能夠迅速提升復(fù)雜零件的制造能力，使復(fù)雜模型的簡單直接制造成為可能。3D打印技術(shù)顯著提高了新產(chǎn)品投產(chǎn)的成功率，大大降低了新產(chǎn)品的研發(fā)成本。目前，一個預(yù)測觀點在產(chǎn)業(yè)界廣為流傳，觀點認為：未來的制造業(yè)，人力、資金、設(shè)備等生產(chǎn)要素大規(guī)模集中化的工廠式生產(chǎn)方式將被摒棄，替代的將是更加靈活、所需要投入更少的3D打印生產(chǎn)方式。英國《經(jīng)濟學人》雜志將這種趨勢稱之為“社會化制造”，認為它將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動實現(xiàn)第三次工業(yè)革命”。

三、3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

（一）國外3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

當前，全球正興起新一輪數(shù)字化制造浪潮。發(fā)達國家為解決其制造業(yè)競爭力下降的難題，倡導(dǎo)“再工業(yè)化、再制造化”戰(zhàn)略，提出智能機器人、人工智能、3D 打印技術(shù)是實現(xiàn)數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù)，希望通過這三項數(shù)字化制造技術(shù)的突破，鞏固和提升其制造業(yè)主導(dǎo)權(quán)。3D打印技術(shù)隨著工藝、材料與裝備的逐漸成熟，引起了世界范圍的廣泛重視。美國是全球3D打印技術(shù)和應(yīng)用的領(lǐng)導(dǎo)者。2012年3月，美國在“全美制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”計劃中對3D打印產(chǎn)業(yè)作出重點部署。據(jù)美國權(quán)威3D打印行業(yè)咨詢機構(gòu)Wohlers提供的數(shù)據(jù)，截至2011年底，全球3D打印機累計裝機臺數(shù)超過5萬臺，其中美國累計裝機臺數(shù)約占全球總量的50%，美國制造商所占全球市場份額超過70%。美國3D打印服務(wù)提供商Shapeways表示，他們已經(jīng)“打印”了75萬種產(chǎn)品，材料已經(jīng)涵蓋塑料、不銹鋼、銀、陶瓷和玻璃等。

除美國外，其他國家也在不斷加強3D打印技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用。澳大利亞在2013年制定了金屬3D打印技術(shù)路線；南非正在扶持基于激光的大型3D打印機器的開發(fā)；日本著力推動3D打印技術(shù)的推廣應(yīng)用。表1為2011年各國和地區(qū)3D打印技術(shù)應(yīng)用的市場份額。

（二）我國3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國3D打印技術(shù)研究起步較早，20世紀90年代初就開始對快速成形技術(shù)及設(shè)備進行研發(fā)，初具產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)。已有西安交通大學、華中科技大學、清華大學、北京航空航天大學等多家研究單位自主開發(fā)了成形設(shè)備并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。其中，部分便攜式桌面3D打印機已具備國際競爭力，進入了歐美市場。我國是繼美國、日本、德國之后第四個擁有3D打印設(shè)備的國家。但總體看來，國內(nèi)缺乏能夠制造工業(yè)級3D打印機的企業(yè)；一些核心部件，如激光器、光路系統(tǒng)等仍依賴國外技術(shù)；打印材料單一，與國外材料的品種和性能等方面有差距；缺少原創(chuàng)性的3D打印新技術(shù)及裝備；應(yīng)用寬度和深度不夠，與量大面廣的產(chǎn)品制造進程相比，還不具備價格優(yōu)勢。

2012年10月，亞洲制造業(yè)協(xié)會聯(lián)合華中科技大學、北京航空航天大學、清華大學等權(quán)威科研機構(gòu)和3D行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)成立了中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。鑒于3D打印技術(shù)的戰(zhàn)略意義，工信部、科技部也正在組織專家對我國3D打印技術(shù)的發(fā)展開展專項研究，制定規(guī)劃，在全國進行重點布局。

國內(nèi)部分地區(qū)正積極繪制3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展藍圖。2013年3月，江蘇省發(fā)布《江蘇省三維打印技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化推進方案（2013-2015年）》，并組建三維打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，推進3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展。南京市與中國3D產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟簽署中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)總部基地和中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心合作協(xié)議，建設(shè)3D打印應(yīng)用中心、示范中心以及科普、教育、培訓(xùn)、加工等中心。武漢市搶先成立了“中國首個3D打印工業(yè)園”。東莞市將3D打印作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)寫入了2013年的《政府工作報告》。此外，成都、重慶、長沙、青島等地正在建設(shè)或籌建3D打印產(chǎn)業(yè)園。

（三）3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

雖然3D 打印等數(shù)字化制造的核心技術(shù)仍處在發(fā)展的初級階段，產(chǎn)業(yè)還不成熟，但在產(chǎn)品設(shè)計、復(fù)雜和特殊產(chǎn)品生產(chǎn)、個性化服務(wù)等方面已顯示其獨特優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)鏈已初具出行，整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，其發(fā)展趨勢具有以下兩個特點。

市場前景廣闊，未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?D打印技術(shù)以操作簡單、成形精準、高效低耗等特點著稱，擁有廣泛的市場前景。據(jù)美國消費者電子協(xié)會最新發(fā)布的年度報告顯示，隨著汽車、航空航天、工業(yè)和醫(yī)療保健等領(lǐng)域市場需求的增加，3D打印服務(wù)的社會需求量將逐年增長，到2017年有望增長至50億美元。近20年來，3D打印產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模正以每年超過17%的速率遞增（如圖2所示），沃勒斯（Wohlers）最新報告顯示，2012年3D打印全球市場規(guī)模為22億美元，同比增長了29%；其中3D打印機的銷售量同比上升了25%，其中有38%產(chǎn)自美國，8.5%來自中國。

產(chǎn)業(yè)集中度不斷提升，壟斷形勢正在形成。美國上市公司3D Systems和Stratasys，Z Corpration公司、Solidscape公司以及德國的EOS公司、以色列 OBJET Geometries等公司，是目前全球3D打印產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。近幾年，3D打印設(shè)備制造企業(yè)正在一輪洗牌。美國Stratasys公司收購了OBJECT Geometries公司；3D Systems公司在2012年初收購了Z Corporation 公司和Vidar Systems公司。目前，Stratasys公司和3D Systems公司成為行業(yè)內(nèi)兩大巨頭，Stratasys公司2011年擁有41.5%的市場份額。表2為國際最主要的5個3D打印企業(yè)或研發(fā)團隊以及它們的技術(shù)優(yōu)勢。

四、天津濱海新區(qū)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)

天津濱海新區(qū)是新世紀我國改革開放的最前沿，近年來憑借區(qū)位、政策優(yōu)勢，發(fā)展勢頭迅猛，濱海新區(qū)具備發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)的良好基礎(chǔ)：

一是具有相應(yīng)的研發(fā)基礎(chǔ)。天津市擁有“天津快速成形技術(shù)工程中心”和“天津市激光技術(shù)工程中心”等快速成形技術(shù)研發(fā)單位。其中天津快速成形技術(shù)工程中心是國內(nèi)最早開始此項業(yè)務(wù)的科研單位之一，在激光快速成形、快速制模、快速鑄造、快速測量、液壓及光機電產(chǎn)品開發(fā)、內(nèi)燃機工作過程仿真、強度和流場計算、光彈應(yīng)力分析、CAD/CFD /CAE/ CAM技術(shù)集成及產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計等方面擁有較強研發(fā)實力。同時河北區(qū)的快速模具創(chuàng)新研發(fā)基地、塘沽海洋高新區(qū)濱海國際工業(yè)設(shè)計園等產(chǎn)業(yè)園區(qū)等也提出聚集一批3D打印企業(yè)。

二是擁有一定市場規(guī)模。目前天津市電子信息、裝備制造、汽車、醫(yī)療器械、新能源、模具等行業(yè)對3D打印技術(shù)有一定的認知。全市已有超過200家企業(yè)應(yīng)用了3D打印技術(shù)。濱海新區(qū)在3D打印技術(shù)應(yīng)用方面的企業(yè)，主要有霍尼韋爾、富士通、亞安科技、新巨升電子等企業(yè)。在3D打印技術(shù)研發(fā)方面的企業(yè)，有濱海高新區(qū)天津微深科技公司、天津濱海雷克斯激光等企業(yè)。

三是具備產(chǎn)業(yè)鏈向下延伸優(yōu)勢。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印已經(jīng)逐步應(yīng)用于制造業(yè)的各個領(lǐng)域。從近十年3D打印設(shè)備下游應(yīng)用行業(yè)分布來看，個人消費品（以電子行業(yè)為主）和交通運輸設(shè)備占據(jù)主要份額；同時，醫(yī)療方面的占比在持續(xù)提升。而3D打印設(shè)備在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用也穩(wěn)中有升。而上述幾類產(chǎn)業(yè)正是濱海新區(qū)大力推進的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，3D打印技術(shù)服務(wù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)在新區(qū)發(fā)展，擁有廣闊的潛在目標客戶群，前景十分看好。

五、天津濱海新區(qū)發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)的政策建議

根據(jù)3D打印產(chǎn)業(yè)的特點和未來發(fā)展趨勢，結(jié)合濱海新區(qū)的實際情況，濱海新區(qū)推進3D打印技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要從以下幾個方面入手：

一是做好3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的頂層設(shè)計。通過深入調(diào)研區(qū)域內(nèi)醫(yī)療行業(yè)、食品業(yè)、汽車制造業(yè)、航空航天制造業(yè)等相關(guān)行業(yè)未來對3D打印應(yīng)用的市場需求，明確濱海新區(qū)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路，找出突破口，制定3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，編制發(fā)布濱海新區(qū)3D打印技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化推進方案，制定新區(qū)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖。

二是加強技術(shù)攻關(guān)，促進產(chǎn)業(yè)化。設(shè)立3D打印技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化專項，開展相關(guān)軟件、工藝、材料、裝備、應(yīng)用、標準及產(chǎn)業(yè)化的系統(tǒng)性攻關(guān)。推進建設(shè)3D打印技術(shù)與其他先進制造技術(shù)融合的新型數(shù)字化制造體系。重點圍繞3D打印工藝優(yōu)化和制件性能提升技術(shù)、高效打印制造技術(shù)、精度控制技術(shù)、符合材料零件制造技術(shù)、智能制造技術(shù)、超限制造技術(shù)、生物組織打印制造技術(shù)等技術(shù)領(lǐng)域，加大項目資助力度。設(shè)立3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資基金，探索稅收優(yōu)惠政策。

三是建設(shè)高水平研發(fā)轉(zhuǎn)化平臺。為促進3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟擬選擇10個工業(yè)城市集中建設(shè)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，投資2 000萬元，地方政府按照1∶1配套扶持。濱海新區(qū)應(yīng)抓住這個機會，積極爭取創(chuàng)新中心落戶，借力亞洲制造業(yè)協(xié)會和中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，推動新區(qū)3D打印盡快走上產(chǎn)業(yè)化道路。同時，吸引清華、華中科技、西安交大、北航等研發(fā)機構(gòu)在新區(qū)設(shè)立研發(fā)基地、檢測試驗平臺，開展科研成果轉(zhuǎn)化，率先布局3D打印技術(shù)及服務(wù)聚集區(qū)。

四是組建3D打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟。依托天津市快速成型技術(shù)工程中心、天津市激光技術(shù)工程中心、天津大學、天津工業(yè)大學、天津職業(yè)技術(shù)師范大學、天津濱海雷克斯激光、天津微深科技公司等高校、企業(yè)，并邀請清華、北航、西安交大、華中科大、江蘇紫金電子、杭州先臨三維科技等3D打印技術(shù)研究和應(yīng)用的領(lǐng)軍者，組建濱海新區(qū)3D打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟。依托聯(lián)盟，策劃舉辦國家級3D打印高峰論壇，發(fā)布3D打印產(chǎn)業(yè)年度發(fā)展報告，舉辦產(chǎn)學研合作洽談會、研發(fā)成果信息發(fā)布會、企業(yè)需求對接會等，推動3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。

五是培育3D打印產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)。目前，濱海新區(qū)在3D打印方面關(guān)鍵裝備研發(fā)制造能力不足是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。因此，需要充分發(fā)揮濱海新區(qū)科技創(chuàng)新資源聚集優(yōu)勢，通過開展3D打印技術(shù)專題招商引智活動，吸引海外3D Systems、Stratasys、Solidscape、Shapeways、EOS等跨國公司，以及國內(nèi)南京紫金立德、湖南華曙高科、杭州先臨三維、深圳光韻達、北京隆源、上海聯(lián)泰、無錫飛而康等企業(yè)，彌補新區(qū)在3D打印設(shè)備研發(fā)制造能力的不足。

六是進一步發(fā)揮試點示范的帶動作用。建設(shè)3D打印技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)示范基地，推動3D打印技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。重點在航空航天、汽車制造、醫(yī)療器械等領(lǐng)域分步驟、分層次開展示范應(yīng)用，形成通用性、標準化、自主知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用平臺，在示范過程中制定相關(guān)行業(yè)標準，加快推進濱海新區(qū)3D打印技術(shù)、產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用協(xié)同發(fā)展，探索和積累3D打印機的運營和管理經(jīng)驗。

七是促進 3D 打印技術(shù)的社會化推廣。從區(qū)域?qū)用娉霭l(fā)，營造良好的3D打印技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展氛圍。強化3D打印方面的教育培訓(xùn)，將 3D 打印相關(guān)技術(shù)納入相應(yīng)學科建設(shè)體系，加快培養(yǎng) 3D 打印技術(shù)相關(guān)人才。依靠相關(guān)行業(yè)協(xié)會、博覽會、論壇等組織形式來進行 3D 打印技術(shù)和應(yīng)用的培訓(xùn)，并宣傳、推廣3D 打印技術(shù)，使更多的人能夠接觸3D打印技術(shù)，產(chǎn)生興趣，并逐步接受和使用相關(guān)技術(shù)。在科技館、文化藝術(shù)中心、青少年活動中心等公共機構(gòu)進行 3D 打印技術(shù)的展示、宣傳和推廣。發(fā)展 3D 打印服務(wù)機構(gòu)，推廣 3D 打印技術(shù)應(yīng)用，為發(fā)展 3D 打印產(chǎn)業(yè)積累應(yīng)用經(jīng)驗。

六、結(jié) 語

近來，全球正在興起新一輪數(shù)字化智能化制造浪潮。發(fā)達國家為解決制造業(yè)競爭力下降難題，大力倡導(dǎo)“再工業(yè)化、再制造化”戰(zhàn)略，提出智能機器人、人工智能、3D 打印技術(shù)是實現(xiàn)數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù)，并希望通過這三大數(shù)字化制造技術(shù)的突破，鞏固和提升其在制造業(yè)的主導(dǎo)權(quán)。雖然以3D 打印技術(shù)為首的數(shù)字化制造核心技術(shù)仍處在發(fā)展的初級階段，產(chǎn)業(yè)還不成熟，但在產(chǎn)品設(shè)計、復(fù)雜和特殊產(chǎn)品生產(chǎn)、個性化服務(wù)等方面已顯示出獨特優(yōu)勢。所以，我們應(yīng)充分認識智能制造、數(shù)字化制造對我國的深刻影響，在區(qū)域發(fā)展尤其是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式中，跟緊全球技術(shù)前沿，抓住這一制造業(yè)加快發(fā)展的機遇，深入研究以 3D 打印技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)為代表的新型數(shù)字化智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，融入數(shù)字化智能化制造業(yè)發(fā)展浪潮，從而加快推動我國由“工業(yè)大國”向“工業(yè)強國”轉(zhuǎn)變。

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A Policy Research on the Regional Development of the 3D Printing Industry

——A Case Study of Tianjin Binhai New Area

Yang Zhao

（Binhai Research Institute in Tianjin，Tianjin 300456，China）

Abstract：3D printing is a rapid prototyping manufacturing technology，which has been swiftly developed by the manufacturing industry in recent years. Currently，it is also attracting extensive public attentions. Begin with a brief introduction of this technology and the features of the 3D industry，after analyzing both domestic and overseas development status of this industry，the article conducted a predictive analysis of the 3D printing industry，which was made on the basis of investigating relevant industrial documents. Then，considering the facts of Tianjin Binhai New Area，it proposed specific suggestions on the regional development of the 3D printing industry.

Key words：Binhai new area；3D printing；policy research

（責任編輯：張改蘭）