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3D打印热 湾区已燎原

2018-08-03 16:58 来源:大洋网

珠海威客三维科技有限公司作品:全球首只“3D打印醒狮”

粤港澳3D打印产业创新中心展厅

珠海威客三维科技有限公司的3D打印作品

清华大学机械工程系教授、博导林峰

中国3D打印技术产业联盟执行理事长、广东兰湾智能科技董事长罗军

粤港澳3D打印产业创新中心实验室

深读

大洋网讯 在远离地球的外太空,宇宙飞船的关键零部件突然发生故障,必须马上更换,而飞船中没有这一零部件的备份;在浩渺无际的太平洋,巨型邮轮也面临着同样的困境,如果无法及时更换核心部件,邮轮或将沉入海底……

若干年后,这些问题都将迎刃而解。随着3D打印技术的迅猛发展,终有一天,无论是宇宙飞船还是巨型邮轮,需要的核心零部件或都可以通过计算机直接打印出来,在危急关头,挽救生命,改写历史。——这不是天方夜谭。作为制造业领域的重大技术革命,3D打印已经广泛应用到航空、航天等军事领域和大型复杂构件的一次成型制造中,传统制造技术与新材料完美结合。

数据显示,2017年,中国3D打印领域相关企业已超过500家,产业规模已达100亿元,增速约25%;而在广东,3D打印从概念到产业,短短几年已成燎原之势,涉及3D打印业务的企业超过400家,成为全球不可或缺的重要组成部分。

广州:

全国唯一3D打印国家级孵化器

刚刚过去的7月下旬,2018中国增材制造(3D打印)大会在杭州举行,这是国内有关3D打印级别较高的盛会之一。在这次大会上,中国增材制造产业联盟副秘书长左世全发布了《中国增材制造产业发展报告(2018)》。

左世全提到,近年来,中国3D打印产业规模在持续扩张,2017年达到了100亿元,增速约25%;创新产品层出不穷,一些专用材料、工艺装备、关键零部件、软件系统等新产品实现量产,包括增材制造软件系统都取得突破。

“而从产业整体布局来看,目前已经形成了几个相对比较集中的区域,像北京、湖北、浙江、广东、山西等,形成了产业集聚地和产业集聚区,呈现出了多方开花的发展态势。”左世全说,中国3D打印产业已基本形成以环渤海、长三角、珠三角为核心,以中西部部分地区为纽带的产业空间发展格局。

广东是3D打印的“重镇”。目前,广东涉及3D打印业务上下游的企业超过400家,是国内数量最多的省份。广州、深圳、珠海、佛山、中山、东莞,各有侧重,遍地开花。其中,今年初,广州市3D打印产业园荣获2017年“国家级科技企业孵化器”,成为全国唯一一家以3D打印产业为载体的国家级孵化器,目前广州市3D打印产业园在孵企业55家。

这与广东拥有3D打印最大的应用市场关系密切,作为传统制造业大省,广东正在转型升级,这对3D打印行业来讲是最好的机遇。中国3D打印技术产业联盟执行理事长罗军一再这样说,他希望国内3D打印企业和广大用户企业看清3D打印新的发展趋势、新的方向,把握新的机遇。

应用:从辅助手术到维护“大国重器”

7月20日,折磨小林10多年的“左前臂短缩内翻畸形”病症在数字化技术的精密设计下完成了手术。他是中国人民解放军广州总医院骨科主任医师丁焕文利用数字化技术操刀的第753个病人。

小林说,6岁时他因患内生软骨瘤导致左臂尺骨停止发育,而左臂桡骨正常生长造成前臂内翻、短缩畸形。丁焕文利用数字化的术前准备和3D技术助力的推演,先进行尺骨延长解决尺桡骨长度不匹配的问题,然后再进行尺桡骨同时延长解决前臂短缩问题,最终让患者双臂力线、长度完全一致。

术后第三天,小林办理了出院手续。3D打印技术提高了骨科手术精准性,缩短手术时间,患者恢复也快。这得益于中国人民解放军广州总医院骨科在国内率先开展计算机辅助组织工程研究,率先建立了数字化宏观精准骨科手术新方法,在数字化技术和3D打印技术医学应用领域研究居领先水平。

与小林相比,在珠海2岁的男童小明和4岁男童小张更要感谢3D打印技术。他们都是先天性心脏病患者,广东省人民医院庄健院长团队根据珠海赛纳打印科技股份有限公司3D打印机打印的模型进行术前的诊断、制定手术方案、模拟手术及手术进行导航,最终成功手术。

“3D打印技术介入先天性心脏病手术对患者及医院都是一个双赢的局面,最直接的优点就是缩短手术时间,减少因为体外循环导致的并发症风险;降低患者费用,打印了3D模型增加的费用小于因没有模型导致的时间成本和并发症发生的治疗药物成本。”庄建教授说。

如果说,上述案例还只是3D打印技术在医学上的贡献,那么在佛山,在中南机械与中国船舶重工集团有限公司的合作项目里,中南机械提供了自主研发的金属3D打印机,并与之共同开展3D打印机制造船用关重件的材料及控制系统研究。

中南机械曾造出“雪龙号”科考船以及国产大飞机等“大国重器”零部件。在浩渺无际的太平洋,万吨远洋巨轮舱室里一个关键零件发生故障需尽快更换。早已准备的金属3D打印机只需调取零件的相关建模数据,便可快速把新零件制造出来,零件更换再无需回到陆地进行。这很快就可变为现实。

难点:

关键技术和人才培养亟待突破

不过,3D打印产业发展缺乏顶层设计,创新力和研发力还比较薄弱,关键技术滞后、关键装备与核心器件严重依赖进口的问题依然较为突出。华南协同创新研究院副院长、3D打印材料创新中心负责人郑华德从事3D打印研究多年,对此深有体会。

郑华德表示,广东省3D打印产业整体规模处于国内领先水平,但就3D打印产业链整体而言,与国外相比发展尚显滞后,系统集成、核心部件关键技术、专用材料开发等方面与国外相比还有较大差距,在政策引导、产业规模扩大、标准体系建立、关键技术突破和专业人才培养等方面都亟待突破。

“材料是3D打印的瓶颈,目前重点方向之一是突破一批3D打印用高分子材料、高性能合金材料、陶瓷材料尤其是生物医用材料等专用材料的制备技术。”郑华德说。中国科学院深圳先进技术研究院医工所转化医学研究与发展中心秦岭教授团队王新峦副研究员同样认为,“3D打印材料也是3D打印技术发展的一个瓶颈之一。”

珠海天威集团曾获得中国首张“3D打印CQC标志认证”证书,今年6月29日,由天威参与起草的中国首部《3D打印标准化白皮书》发布,为3D打印行业发展提供了指南。谈到目前3D打印的瓶颈,天威集团董事长贺良梅表示,“首先的问题还是3D打印的专业人才不够。”

贺良梅说,“此外,3D打印新技术应用的推进太少,还有很多企业还未能了解到3D打印新技术可以给制造带来的优势以及应用的场景,造成目前市场规模小。另一方面,3D打印的材料局限性大,投身材料研发的企业太少。我们希望政府可以加大对3D打印产业的政策支持,帮助产业更快更好地发展。”

珠海:

“耗材之都”已初步

形成完整产业链

珠海是“世界打印耗材之都”,“打印耗材80%来自中国,其中80%的产品都是珠海制造。”珠海再生时代文化传播有限公司副总李昌恒曾经这样告诉媒体记者。发展3D打印技术,珠海优势明显。

今年6月28日,由珠海保税区管理委员会与天威集团共同打造的“粤港澳3D打印产业创新中心”正式落户珠海保税区。它是珠海市首个由产业型企业牵头、与政府联合共建的专业3D打印产业孵化机构,致力于孵化和培育3D打印及产业链上下游创业项目,打造粤港澳大湾区3D打印产业创新示范点。

在天威集团董事长贺良梅看来,珠海3D打印产业已形成了良好的生态圈,目前,珠海已初步形成了涵盖软件、产品设计、材料、关键器件、装备、应用、服务的完整产业链,并在产业链的关键环节集聚了一批技术先进的企业。

其中,天威已形成涵盖桌面级到高精度工业级的全系列3D打印机的完整产品矩阵,拥有3D打印专利224件;西通电子2016年3D打印机销量超3万台,占全球桌面打印机世界份额的10%;赛纳科技自主研发出了国内唯一的彩色多材料3D打印机;三绿实业则依靠3D打印笔占据了全球细分市场的半壁江山。

珠海打印耗材龙头企业是赛纳科技,目前,其研发重心已开始由消费级转向工业级,研发重心锁定在了医疗应用市场。如今,3D打印解剖模型已成为现实,打印出来的模型再与3D成像、3D建模相互补充,共同协助完成术前规划。

佛山:

打造全省最大3D打印服务基地

3D打印在佛山创新制造、智能制造战略中不可或缺。佛山乃至珠三角有庞大的传统制造业基础,正是3D打印发展的丰富土壤。南海经济以民营经济为主、中小企业为主、制造业为主,有接近7000亿元的制造业规模,市场巨大。

6月16日,以提供“批量化定制服务”为核心的广东(大沥)3D打印协同创新平台在佛山大沥正式对外开放。创新平台可每年为广东2万多家中小制造业企业提供从设计端到应用端的服务,加速制造业转型升级。

中国3D打印技术产业联盟创始人兼执行理事长罗军认为,3D打印作为一项全新的制造技术,在及时制造、复杂制造、个性化制造、特殊环境下制造、任意制造等方面具有自身独特优势。这些优势是传统制造业无法比拟的,它必将在未来制造领域爆发巨大的生命力。而3D打印所衍生的设计、软件、材料、数字制造等新的产业链,正在逐步优化传统制造,构建一个全新的制造生态。

罗军表示,广东是一个传统制造业大省,在粤港澳大湾区战略中,广东要大力推动以3D打印、机器人、人工智能等新兴技术的创新和创新平台建设为突破口,吸引国际顶尖的科学家团队,打造东方硅谷。而借助广东(大沥)3D打印协同创新平台,佛山将吸引全球3D打印上下游优势资源,打造3D打印产业发展集聚区。

东莞:

在模具产业应用上走在全国前列

2013年,3D打印首次写进东莞的政府工作报告,“扶持高端电子、生物技术、新一代互联网、3D打印等战略性新兴产业发展”。那时,国内刮起了3D打印风,作为制造业名城的东莞,很多制造业主还只是“听过,但不知道这项技术具体是怎样的”。

从在政府工作报告出现“3D打印”,仅半年时间,3D打印技术在东莞已站到了产业化的起跑点上。东莞3D打印技术产业化呈井喷之势,3D打印技术开始对接“东莞制造”。在2014中国(东莞)国际科技合作周上,3D打印主题馆内,灯光照射下,红色高跟鞋闪耀着亮眼的光芒。打印这双鞋子的广东银禧科技有限公司工作人员介绍,打印这双高跟鞋要5~6小时,晚上睡个觉起床就能拿到这双心仪的鞋子,这给东莞人带来了最为直观的冲击。

而到了2015年,目前东莞已有超过100家企业涉足3D打印行业的研发、装备制造、材料生产、扫描、检测、网络平台、应用服务培训和产业园区等领域,在模具产业应用上走在全国前端。

目前,东莞拥有首个3D打印技术平台所依托的横沥模具创新中心、中科院东莞云计算中心、东莞市3D打印技术重点实验室以及东莞理工学院与卢秉恒院士团队共建的东莞增材制造与智能制造研究院等科研机构,已初步建立起一条从技术研发到材料生产及产业应用的上下游完整产业链。

湾区广角

培养本土人才

对大湾区至关重要

粤港澳大湾区民营经济活跃,“大家都想做事情”的氛围很适合3D打印。因为3D打印是小批量定制式的生产制造,需求和场景在不断改变。这是大湾区3D打印快速发展的原因。但同时,快速发展也让这里的3D打印选择了“短平快”、门槛低的产品。这既是当地产业的特点,也留下了一些问题要克服。

3D打印是以技术驱动的产业,技术转化最重要的是“人”。大湾区对外来的技术非常需要,要以开放的态度,吸引全国、全球的人才来这里“再创业”。大湾区的3D打印产业想要能够“造血”,让研究和实现技术的人来创业是最直接有效的。

同时,大湾区需要针对关键技术、部件和共性技术,建设能够落地的研究院,来保障产业发展的后劲。其定位要独立、自主,能独立于企业,能从技术发展的角度自主设立课题,能抓住技术转移、转化的中间环节。

以德国弗朗霍夫协会的机制为例,其负责人由高校教授担任,能保持跟踪、创造最前沿的技术。其经费由联邦政府和当地政府支持一部分,不是每一分经费都靠竞争获得,保障了平台的自主权。此外,40%的研究人员是高校学生,不但降低了机构的运行成本,而且充当了技术的载体,这些经验值得大湾区借鉴。

大湾区3D打印

应有顶层设计

在全球新一轮科技革命与中国传统产业转型升级的浪潮中,粤港澳大湾区的区域定位应重点突出“国际科技创新”,着力构建国际化的、高端研发人才集聚的、前沿性的科技创新中心。

3D打印作为一项先进制造技术,正在快速改变我们的生产方式和生活方式,并将在新一轮工业革命中扮演重要的角色和定位。珠三角地区拥有两三百家3D打印企业,门类齐全,但整体还处于“小而散”的发展状态,缺乏核心技术、核心研发人才,缺乏龙头企业的引领和带动。

粤港澳大湾区要做全球3D打印创新中心,首先应有顶层设计,要抢占全球制高点。具体来说,一是要深化国际合作,加强与国际顶尖科研机构合作,在粤港澳大湾区规划建设3D打印研究院(联合实验室);二是要营造科技创新创业氛围,引进国际顶尖的研发人才;三是从应用入手,搭建高水平的3D打印应用服务平台,促进3D打印与传统产业结合;四是布局3D打印高端人才培养基地;五是定期不定期地举办世界性的3D打印行业交流盛会、行业比赛等活动。

统筹:汪万里

文/图 广报全媒体记者陈治家、杨博、童丹、王纳、汪万里

[ 编辑: 任志耀 ]
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