目前全球3D打印行业差距都不是很大，中美3D打印究竟存在哪些差距？ (为2014年文章)
（图片来自网络） 中国和美国3D打印的相同与不同 今年4月14－26日，中国3D打印技术产业代表团一行11人首次应美国Stratasys公司、3D Systems公司、Exon公司三家美国最大的3D打印企业和康奈尔大学、Drexel大学等知名科研机构邀请访问，就3D打印技术发展现状与发展趋势、世界3D打印技术产业联盟发展思路、发展定位，2014青岛世界3D打印技术产业大会／博览会主要内容和筹备情况，中美3D打印技术发展差距等议题展开深入研讨。 武汉滨湖机电、中科院广州电子所、上海联泰、上海三的部落、成都航利、沈阳新松、合肥工大等10多家企业和科研单位负责人参加了本次考察。 由于这是首次中美3D打印领域举行的最大规模的访问和交流活动，也是首次国内3D打印行业的企业和专家走进美国，深入企业展开对话交流，在中美3D打印业界引起广泛关注。而通过这次访问，使我发现了美国3D打印行业存在的困难，也让我再次验证了过去对这个行业普遍存在问题的判断。 3D打印企业的困惑在哪里 当我们一行从北京出发，经过13个小时的连夜飞行赶到西雅图之后，立即又转机到达2小时之外的明尼苏达州的明尼阿波利斯市的时候，已经是美国当地西部时间的下午2点。 无论是西雅图还是明尼苏达州，每一个地方都是蓝天白云，空气都是那么清新，天空都是那么湛蓝。对于我们从雾霾中走出来的中国人，心里有一种难言的心酸。到了明尼阿波利斯市，才感到这里的春天来的这样迟，寒风刺骨，不远处的山坡上还有点点积雪。树枝和草坪还在冬天的睡眠中，并没有完全苏醒过来。 任何一个工业化国家似乎都难以走出历史的怪圈，发展经济首先要发展工业，发展工业必然会造成环境污染。如今，美国本土并没有多少生产性工厂，他们大多迁到中国，将污染、能源消耗和GDP一并留给了中国。而美国的高科技发展出乎我们的想象，并不只是纽约、硅谷才是高科技集中的城市。从明尼阿波利斯市驱车半个多小时到达一个人口并不集中，企业也不集中的地方，找了半天才找到Stratasys公司的大门。 作为全球3D打印行业的龙头企业，Stratasys公司并不在大城市，也没有标志性的高大办公楼群。一层并不宽大并不起眼的，标准的生产车间似的房子就是公司的总部所在地。大家一个劲儿地感叹：这么有名的企业怎么选在这么偏僻的小地方，为什么不在纽约，不在华盛顿，也不在市区？大家都说这美国人有钱，怎么不搞一栋像样的办公楼？这和国内三四线城市的小企业有什么区别…… 的确，这或许就是文化差异。2013年我们率团去欧洲考察，发现几家知名度很高的3D打印企业没有像样的办公楼，没有豪车，很多公司高管开一辆经济型的小车。而国内企业首先是修建办公楼，买豪车，把门面装点起来，把气势和场面支撑起来。 对于远道而来的客人，公司执行副总裁Jonathan Cobb非常热情接待了考察团成员，并详细介绍了公司的发展情况。该公司最近刚刚完成了收购 MakerBot公司，内部还正在整合中。2012年4月，Stratasys公司完成了与以色列公司Objet的合并，新公司市值达到30亿美元。 Stratasys公司是目前全球3D打印行业规模最大和最具国际影响力的企业之一，在明尼苏达州和以色列设有双总部。早在27年前，该公司创始人Scott Crump就发明了FDM技术，这项技术如今仍然在3D打印领域发挥着重要作用。 FDM技术是利用ABS、Polycarbonate、Polyphenylsulfone 等塑料材料作为原材料，通过挤压成为半熔融状态的细丝，通过沉积在层层堆积基础上的方式，从3D CAD资料直接建构成型。该技术通常应用于塑型、装配、功能性测试以及概念设计。FDM技术还广泛用于新产品打样与快速制造。 与Jonathan Cobb副总裁的交流中，我发现了这个行业普遍存在的焦虑，同时，也再次验证了我的判断。我很好奇地问他，你认为，当前3D打印行业存在的最大困难是什么？是技术还不够成熟，还是市场难以打开？ Jonathan Cobb很坦诚地告诉我：市场！市场！于是现场的目光聚焦到我这边。我向他介绍了中国3D打印技术产业联盟和世界3D打印技术产业联盟产生的背景，核心就是要改变这个行业长期“小而散”的状态，要推动行业间的对话，以及行业间与市场用户间的对话，要抱团发展，集群发展。 3D打印技术作为一项新兴的制造技术，具有自身的特点和定位，但是，3D打印技术并不能取代传统制造技术。之所以我们一直难以打开应用市场，难以找准市场定位，关键就在于我们混淆了3D打印与传统制造技术的关系，总以为3D打印技术什么都能够做，无所不能，好像3D打印技术未来就是要替代传统制造技术，给我们的市场用户和我们自己造成了很多误解。 我提出了中国3D打印技术产业联盟的发展理念，核心就是我们这个3D打印行业一定要形成“抱团发展”的理念，不要互相拆台，互相攻击，各自为政。如果这个行业长期四分五裂，外界无法对3D打印有一个全面的认识和了解，这个行业就会一次又一次失去机会。 我们必须将其与传统制造产业的有机结合作为突破口，才能打开应用市场。3D打印技术的未来发展一定要发挥自身的比较优势，而不是什么都能够做，结果什么都做不了。做出来的东西要具有功能性，这个技术才会有可持续的生命力。 我虽然不是3D打印技术的资深专家，但是我长期关注和研究产业经济。我能够从产业研究的角度去分析和判断3D打印这样一个新兴技术在发展过程中存在的困难和问题。 而当前，是一批专家在推动3D打印技术产业化，他们的长处是熟悉技术，不熟悉市场，而我熟悉市场，不熟悉技术，因此，我和他们是互补的，不存在任何竞争关系。我的工作做得越好，越有利于打开3D打印的应用市场，整个3D打印行业都将是最终的受益者。 市场，市场，还是市场！ 接下来的11天时间里，我们带着同样的问题，跑遍了大半个美国，从明尼苏达州到北卡罗来纳州、南卡罗来纳州、宾夕法尼亚州、纽约州，访问了3D Systems公司、美国Ex one公司、康奈尔大学、Drexel大学、国际华人科技工商协会。 3D Systems公司是全球3D打印行业另外一家最知名的企业之一，公司创始人查克•赫尔早在1984年就发明了SLA技术。该技术至今在3D打印领域还是一项主导技术，仍在发挥着重要的作用。 SLA技术主要是以光敏树脂的聚合反应为基础，通过计算机控制下的紫外激光，沿着零件各分层截面轮廓，对液态树脂进行逐点扫描，使被扫描的树脂薄层产生聚合反应，由点逐渐形成线，最终形成零件的一个薄层的固化截面，而未被扫描到的树脂保持原来的液态。当一层固化完毕，升降工作台移动一个层片厚度的距离，在上一层已经固化的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂，用以进行再一次的扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此循环往复，直到整个零件原型制造完毕。这种方法的特点是有较高的精度和较好的表面质量，能制造形状特别复杂（如空心零件）和特别精细（如工艺品、首饰等）的零件。 该公司股票在2011年年中从纳斯达克转到纽约证券交易所主板，在转板后，公司股价上升了89.7%，涨幅超过软件应用行业平均水平的四倍。尽管股票市场的热烈反应给股民带来诸多利好，但是并没有改变3D打印应用市场新的格局，他们一样受到市场的困惑。当我告诉他们，3D打印创新服务中心建好以后，可能我们就会成为3D打印企业最大的客户的时候，消息让他们异常惊讶。 3D打印技术虽然在打印速度、材料、工艺等很多方面还有待进一步完善和成熟，但是，我们在参观了美国和欧洲同行几家标杆企业之后，很快就发现了我们之间的差距。尽管如此，目前3D打印技术本身已经非常成熟，3D打印在新产品开发、个性化复杂产品的定制、生物医学、工业设计、文化创意、教育培训等领域的市场空间足够创下全球3D打印行业的美好未来了。 Stratasys公司和3D Systems公司作为全球3D打印行业最大的两家企业，都是上市公司，也都是3D打印行业的引领者和创造者，都同处于美国，但是两家公司基本没有互动，更谈不上合作。这就是我们3D打印行业普遍存在的问题。 我们来到匹兹堡参观美国Ex one公司的时候，发现他们的技术优势很特别，是其他企业没有的。他们的砂型、金属等粉末材料是通过特殊的黏合剂喷射技术加以凝固，再烧烤，产品规格可以做很大，而且强度很高。而国内类似技术则是先通过激光烧结加以固化成型，难以做出大尺寸的产品。2013年11月底，我在率领中国3D打印代表团访问欧洲的时候，参观了他们在德国的工厂。这次，他们再一次毫不保留地带领我们详细参观了生产车间和技术中心。我们有成员认为，看了他们的生产现场，开了眼界。 该公司成立于2005年，前身是美国一家超过40年历史的非传统机械流程和自动化系统精密仪器开发供应商(ExtrudeHone)的一个部门。现在的美国Ex one已经发展成以3D打印和激光微细加工技术为核心，以3D打印机、打印产品以及激光微细加工器械的制造和销售为主，以针对有需求顾客的前期设计和铸造、售后培训和技术支持以及零部件和消耗材料的供应为辅的特色产品链。美国Ex one的产品所适用的常规打印材料包括硅砂、陶瓷、不锈钢、铜和玻璃，也包括一些别的不同层次工业用材料的打印许可，如钛、碳化钨、铝和镁等等。公司在国内分金属和非金属两个类型授权代理商销售其产品，分别在上海和北京设有代表处。 在康奈尔大学的座谈中，Lawrence Bonassar教授介绍了生物3D打印的研究情况，感觉康奈尔大学在生物3D打印领域比较乐观，也比较前沿。过去，大家普遍认为，打印器官可能还需要八年、十年，但是他们认为，或许三年、五年，生物3D打印技术就会成熟。同样的问题，我们在Drexel大学的访问中，也提到了。Jackzhou教授是中国3D打印技术产业联盟的发起人和副理事长，也是生物3D打印领域的权威专家，他们已经完成了利用3D打印技术打印皮肤、软组织等成果。 2013年2月22日，一则新闻报道在全球引起广泛关注。据报道，美国康奈尔大学生物工程学院的LawrenceBonassar教授通过3D打印技术，可以帮助治疗先天性耳朵畸形或耳朵缺失人群直接打印耳朵，而这类人造耳的外观和功能与常人耳朵惊人相似。这项研究由Lawrence Bonassar教授领衔，外科整形医生Dr.Jason Spector也是骨干成员之一。他们模拟出了一个发育完善的5岁女孩的耳朵的数字模型，然后用3D打印将它打印出来。打印的材料取自老鼠尾巴上的胶原蛋白和牛耳的软骨细胞，融合成水凝胶，然后注入耳朵模型。 胶原蛋白相当于是一个‘脚手架’，固定形状，让软骨组织可以生存、生长。”LawrenceBonassar 教授解释说：“构画模型需要半天时间，然后用一天时间打印模型，再花 30 分钟注入胶原蛋白，15分钟之后这个耳朵的雏形就形成了。最后，等待软骨细胞的生成以及修整便可以植入患者。”2013年4月，他们利用 3D 打印技术修复人体退化的脊椎间盘，并取得重大突破。 可以说，3D打印在生物医学领域的运用正在拉开序幕。 中美3D打印存在哪些差距 从宏观的角度来看，目前全球3D打印行业差距都不是很大，“小而散”的状态在全球范围内同时存在，其次是规模效应上还没有实现真正的突破。可以说，3D打印这个行业外面看起来一片火热，业内却比较寂寞。四处都是市场，看得见，却摸不着。 我们仿佛陷入了一个怪圈：3D打印技术什么都能够做，但是，最适合做什么？最佳的应用市场在哪里？大家都倍感茫然。 要不然，我们就不会在各种场合，向大家展示：3D打印技术可以打印吉他、打印电子琴、打印飞机……所以，有识之士一致认为，3D打印缺乏一个成熟的商业模式。 去年11月底，带着这个问题，我率领中国3D打印代表团一行19人访问了欧洲，与德国EOS、比利时Materialise、鲁汶大学等业内领先企业和科研单位展开交流，得到的答案与我的判断基本吻合。 这次美国之行，我们应邀访问了美国全球最大的三家3D打印公司Stratasys、3D Systems、美国Ex one，以及康奈尔大学、Drexel大学等科研学府，与他们交流和分析，再次印证了我的判断。 3D打印技术不是一项替代性很强的技术，3D打印技术的发展还需要精准定位，发挥比较优势，才能形成完整的商业模式。 当然，中美不同的地方也非常明显： 一是美国3D打印企业和科研单位在原始创新方面基础雄厚，每年都有很多发明专利不断产生，占据了行业技术前沿的制高点，而我们总体来看还是被动式的搞科研，实行的是跟随战略，没有机会在创新上取得突破。 二是美国企业和科研单位在科研经费的投入方面比我们遥遥领先，无论是几家大的企业，还是科研单位，他们每年的科研投入一般不少于两三千万美元，而我们全国投入到3D打印行业的科研经费也不会超过一千万美元。没有投入就没有产出，这是基本规律。从某种角度来看，我们对于3D打印这项新兴技术的认识还没有达到一定高度，并没有真正的投入，还是持有投机的心理在培育和发展3D打印产业。 三是规模差距拉大，美国几家主要的3D打印企业年销售收入都在四五亿美元，而国内还没有一家企业年销售收入超过两千万美元。 |
