西北工業(yè)大學(xué)黃衛(wèi)東教授，從全球視野下講述3D打印世界格局與中國的機(jī)會(huì)。值得細(xì)讀分享。（全文約6000字）
2019IAME中國（西安）國際3D打印博覽會(huì)暨高峰論壇上，西北工業(yè)大學(xué)教授黃衛(wèi)東做了主題為《3D打印的世界格局與中國的機(jī)會(huì)》的報(bào)告。
下面南極熊根據(jù)現(xiàn)場速記整理的內(nèi)容：
關(guān)于3D打印的世界格局和中國的機(jī)會(huì)
3D打印世界格局總體上美國具有壓倒的優(yōu)勢，但是中國也已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)行列，具備了追趕美國的初步條件。這個(gè)判斷我分三個(gè)指標(biāo)來講述，從創(chuàng)新能力、裝備品牌和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用做整體的比較。
3D打印創(chuàng)新能力
在創(chuàng)新能力方面，美國遙遙領(lǐng)先，中國急起直追；裝備品牌方面，美國德國平分天下，中國初露頭角；產(chǎn)業(yè)應(yīng)用美國遙遙領(lǐng)先，中國已經(jīng)進(jìn)入世界第二。
第一個(gè)是提出一種重要的3D打印大類技術(shù)，也就是主流3D打印技術(shù)的原創(chuàng)專利，主流的技術(shù)第一個(gè)專利是誰的，誰發(fā)明的。這種主流技術(shù)都是二三十年前已經(jīng)發(fā)明的，現(xiàn)在要想再創(chuàng)造一種新的機(jī)會(huì)已經(jīng)非常小了。就像冷加工車銑刨磨鉗這種大類技術(shù)，你現(xiàn)在還要發(fā)明一個(gè)跟車銑刨磨鉗并列的技術(shù)已經(jīng)沒有機(jī)會(huì)，對于3D打印不是完全沒有機(jī)會(huì)，畢竟是新的技術(shù)。經(jīng)過30年的發(fā)展，估計(jì)這個(gè)技術(shù)很難創(chuàng)新，后面重大進(jìn)展在主流3D打印基礎(chǔ)上提出極端重大技術(shù)進(jìn)步，可以有重大技術(shù)新發(fā)展和新發(fā)明。
主流3D打印技術(shù)有七大類，這是ISO和STM的國際標(biāo)準(zhǔn)，有六個(gè)美國專利，其中DED直接能量沉積，這個(gè)技術(shù)我沒有找到第一個(gè)專利，1979年美國UTRC有一篇文章，始終沒有找到他們的專利。另外Polyjet是以色列人在美國申請的專利，這六大類技術(shù)可以認(rèn)為六個(gè)美國原創(chuàng)，一個(gè)以色列原創(chuàng)，但是全部可以歸結(jié)為美國的專利和文章，所以從這個(gè)角度來講，美國的創(chuàng)新能力是別人沒有辦法比較的，就好像冷加工車銑刨磨鉗全是一個(gè)國家發(fā)明的。
在這些技術(shù)基礎(chǔ)上誕生的非常重大的3D打印技術(shù)都有哪些，都是誰發(fā)明的？
①SLS基礎(chǔ)上發(fā)展的SLM技術(shù)，這是當(dāng)前應(yīng)用最普遍的金屬3D打印技術(shù)，這是1996年德國的IRT協(xié)會(huì)發(fā)展的。金屬3D打印SLM不亞于SLS技術(shù)，是今天3D打印主流，絕大多數(shù)金屬3D打印的技術(shù)是SLM技術(shù)，這個(gè)發(fā)明是德國人的。
②面曝光技術(shù)。光固化3D打印是3D打印標(biāo)志新技術(shù)，1988年美國推出第一臺(tái)光刻3D打印機(jī)。但是很多年來光固化技術(shù)，用點(diǎn)掃描。2015年Science發(fā)了一個(gè)文章，美國的一個(gè)公司把面曝光的光固化技術(shù)突破，但是面曝光原理早就有，技術(shù)上的突破作為商業(yè)化的裝備是美國這個(gè)公司的貢獻(xiàn)。
③MJF技術(shù)。惠普2016年推出MJF技術(shù)，使塑料3D打印效率大幅度提高，機(jī)器的價(jià)格比同一個(gè)檔次的SLS、SLM便宜一半，在塑料3D印領(lǐng)域有非常強(qiáng)的競爭力；而且惠普、GE這兩個(gè)作為世界五百強(qiáng)的公司進(jìn)入到3D打印領(lǐng)域，大大改變了3D打印的格局。原來都是一些創(chuàng)業(yè)公司，創(chuàng)業(yè)公司的實(shí)力總是有限，世界五百強(qiáng)進(jìn)來就不得了，一個(gè)是技術(shù)非常好，另外惠普自己原來做打印機(jī)，墨盒怎么放，2D打印機(jī)就做的非常好，再加上它的銷售網(wǎng)絡(luò)非常強(qiáng)，16年推出這個(gè)機(jī)器，17年在全世界賣，一年買354臺(tái)，超過了原來SLS、SLM工業(yè)級(jí)的機(jī)器。了不起！惠普的目標(biāo)絕不是今天3D打印市場實(shí)際100億美元的目標(biāo)，惠普的目標(biāo)是12萬億美元的制造業(yè)大市場。現(xiàn)在惠普對于3D打印非常重視，很多別的部門關(guān)掉，加到3D打印部門的發(fā)展。
④二極管激光器的陣列燒粉SLS技術(shù)。2018年法蘭克福展會(huì)上，德國EOS公司推出二極管激光器的陣列燒粉技術(shù)，用近百萬二極管激光器，我認(rèn)為效率至少提升10倍以上到幾十倍。這個(gè)技術(shù)和惠普的技術(shù)在效率上可以媲美，但是比惠普技術(shù)有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，材料適應(yīng)性上可以集成SLS所有材料，惠普材料適應(yīng)面不夠?qū)挕；萜沼煤艽蟮牧忾_發(fā)材料，包括和世界幾個(gè)最強(qiáng)的化工材料公司建一個(gè)材料開發(fā)平臺(tái)，努力在材料上發(fā)展，但是技術(shù)本身受到限制；因?yàn)樗描T熔器的辦法，我想材料適應(yīng)不會(huì)特別寬。EOS這個(gè)技術(shù)也是將來非常強(qiáng)大的一個(gè)技術(shù)，這是德國的。
⑤Desktop Metal粘結(jié)燒結(jié)金屬3D打印技術(shù)。這個(gè)美國公司七個(gè)創(chuàng)始人里面四個(gè)MIT的大牌教授，現(xiàn)在用粉末床鋪金屬黏結(jié)劑粘，粘了以后再燒結(jié)，實(shí)際上做粉末冶金的胚胎，然后粉末冶金燒，這樣做金屬零件的效率非常高，比我們現(xiàn)在SLM效率高幾百倍，金屬3D打印主流用SLM技術(shù)，這個(gè)技術(shù)非常好，解決了很多的問題，但是它的不足是太貴了，因?yàn)榧す庖粋�(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)掃，效率很難提高。金屬3D打印市場要大幅度打開，主要靠在保持精度性能的情況下提高效率。一下提升幾百倍，他們目標(biāo)直接打印汽車零件。這不得了！如果汽車零件用3D打印來打，汽車市場就大了，不能講一百億美元市場。汽車如果可以用，工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的金屬零件都可以來做，這是非常有前途的。
惠普也有類似的技術(shù)。Desktop Metal累計(jì)融資4.38億美元。粘結(jié)燒結(jié)金屬3D打印技術(shù)，要真正形成大規(guī)模應(yīng)用，需要解決燒結(jié)變形，難度非常大。原則上可以解決。
創(chuàng)新能力美國占最佳的優(yōu)勢，德國也不錯(cuò)，德國也有兩個(gè)公司有很好的進(jìn)步。中國也可圈可點(diǎn)，2017年中國3D打印的專利超過全球一半，說明中國3D打印領(lǐng)域非常活躍，這些專利目前還沒有看到轉(zhuǎn)化。非常重大的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用技術(shù)，從專利到應(yīng)用要相當(dāng)長的時(shí)間。期待中國這么多人，這么大的熱情在創(chuàng)新，總會(huì)出來好的東西，創(chuàng)新能力方面美國遙遙領(lǐng)先，中國急起直追，我們應(yīng)該抱有信心。
3D打印裝備品牌
第二個(gè)方面，我們比較裝備品牌，這個(gè)方面美國和德國平分天下，中國開始初露頭角。美國3D SYSTEMS公司，光固化做得最好。美國STRATASYS公司，在工業(yè)級(jí)FDM和Polyjet兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)先世界。對于FDM技術(shù)，中低端桌面3D打印機(jī)中國最厲害，但對世界真正有重大影響還是要工業(yè)級(jí)的。
惠普是一個(gè)后起之秀。未來，我們創(chuàng)業(yè)公司很難和世界五百強(qiáng)匹。還有美國的GE增材，現(xiàn)在成為金屬3D打印的巨無霸。它不是自己發(fā)明創(chuàng)造，而是買，2014年買兩個(gè)3D打印頂級(jí)的公司，德國Concept Laser和瑞典Arcam，再加上自己龐大的市場需求，成為老大了。
德國EOS。EOS在SLM和SLS方面是世界第一品牌，別人沒有辦法比。它在SLS做成面曝光，那個(gè)技術(shù)我非常看好，未來非常有前途，有可能進(jìn)軍到注塑領(lǐng)域。2016年塑料產(chǎn)業(yè)3.5萬億人民幣，大部分是注塑，如果3D打印能夠在注塑搶一點(diǎn)市場也不得了，方向就是非常高效率塑料的打印，看好惠普技術(shù)和EOS面曝光技術(shù)。
砂型3D打印。德國VoxelJet，ExOne做得最好。
鉑力特。之前倫敦召開的世界首屆3D打印大會(huì)上，鉑力特公司評為最佳OM。國外這些獎(jiǎng)都是人家評，我們沒有參加這個(gè)會(huì)，從會(huì)議網(wǎng)站上看到我們獲獎(jiǎng)了，說明世界上承認(rèn)鉑力特是一個(gè)世界品牌了，我們很高興。鉑力特累計(jì)生產(chǎn)銷售200多套金屬3D打印裝備，包括有兩臺(tái)設(shè)備獲得紅點(diǎn)獎(jiǎng)，這是工業(yè)設(shè)計(jì)頂級(jí)獎(jiǎng)，設(shè)備獲得空客的認(rèn)證，出口到德國和法國。
3D打印產(chǎn)業(yè)應(yīng)用概況
根據(jù)Wohlers Associates統(tǒng)計(jì)，1988—2018年全球增材制造產(chǎn)業(yè)的年復(fù)合增長率26.9%，其中2012—2014年CAGR年復(fù)合增長率高達(dá)33.8%，重要的原因是因?yàn)槊绹鴩以霾闹圃靹?chuàng)新中心的成立，在全世界掀起了一股熱潮。超速發(fā)展，由美國人把它推動(dòng)起來。但是2015—2017年增速又回落到平均值以下。開始大家期望高，但是技術(shù)的發(fā)展沒有那么快，像股市一樣，期望太高漲上去，總有一點(diǎn)回調(diào)。2018年增速有回升，因?yàn)橛袔讉�(gè)非常重要的技術(shù)，會(huì)對市場的發(fā)展有重大的推動(dòng)，數(shù)據(jù)變化后面一定有原因。
中國的情況。根據(jù)中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的統(tǒng)計(jì)，在2015—2017年的三年間我國增材制造產(chǎn)業(yè)年軍增速超過30%，2017年中國增材制造規(guī)模達(dá)到100億元，增速放緩至25%，但高于全球4個(gè)百分點(diǎn)，我們國家增速比世界平均水平更快。2018年中國增材制造聯(lián)盟對重點(diǎn)聯(lián)系的40家企業(yè)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，沒有做總的統(tǒng)計(jì)，40家企業(yè)同比增長少一些，大概23.8%。因?yàn)椴皇撬械慕y(tǒng)計(jì)，所以我們從這里很難去做跟前面那樣的分析；我們既然沒有那樣快，在最近一些重大的技術(shù)創(chuàng)新方面，沒有中國人的份，可能這是其中的主要原因，中國平均速度比別人快，主要是中國市場大。
Wohlers Associates報(bào)告有一個(gè)指標(biāo)很好，它統(tǒng)計(jì)各國安裝工業(yè)3D打印的累計(jì)分布，每年從1988累計(jì)到今年，各個(gè)國家安裝多少工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)，這個(gè)數(shù)據(jù)很能說明問題。兩個(gè)指標(biāo)，一個(gè)是從1988年到2012年，另外一個(gè)是到2017年的。2012年美國占比38%%。日本第二9.7，德國第三9.4，中國第四8.4，這是三個(gè)第二梯隊(duì)，三個(gè)第二梯隊(duì)加起來不到30%，還少于美國。所以產(chǎn)業(yè)方面美國遙遙領(lǐng)先。到2017年發(fā)生一些變化，美國日本德國略微有點(diǎn)減少，中國上到第二位，這三家加起來仍然是不到30%，還是比美國少的多，所以產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面美國還是遙遙領(lǐng)先，但是中國已經(jīng)在急起直追，我們發(fā)展速度更快一些。這首先是中國龐大的市場，如果創(chuàng)新能力上去，我們速度可以更快一些，不能光靠我們的市場大，更重要的是怎么提升我們的創(chuàng)新能力。
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