3D打印悄然走進現實 離顛覆傳統制造方式還有多遠？

來源：上海證券報

范雨露 制圖

上海聯泰設備間

“目前，增材制造產業(yè)（俗稱3D打?。┮呀浂冗^了導入期，處于快速成長的新階段?！惫I(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心政策規(guī)劃處副處長、中國增材制造產業(yè)聯盟副秘書長李方正的一番話，刻畫出3D打印在發(fā)展道路上的最新足跡。

3D打印，即以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。更形象地來理解，其與普通打印機工作原理大致無異，在打印機內裝有液體或粉末，再通過計算機控制將上述打印材料一層層疊加起來，最終把藍圖變成實物。

從產業(yè)動作來看，8月底，3D打印龍頭鉑力特發(fā)布定增預案，擬加碼金屬增材制造。銳科激光于今年4月推出新型3D打印激光器產品，可應用于醫(yī)療、航空航天、傳統制造業(yè)、汽車、牙科等領域。此外，上海聯泰、鑫精合、清研智束等一大批非上市公司也在摩拳擦掌，力圖乘上這匹“產業(yè)黑馬”。

在業(yè)內人士的眼中，3D打印無疑是工業(yè)發(fā)展的未來。但在行業(yè)真正迎來爆發(fā)之前，包括原材料端、裝備端、工藝端、質量檢測端、推廣成本端等在內的生產鏈各環(huán)節(jié)都亟待突破，廣泛涉及原材料收得率、裝備自主研發(fā)能力、工藝水平、檢驗和準入成本等多個方面。

不過，從上海證券報記者調研掌握的情況看，在數字經濟方興未艾、智能制造大行其道的背景下，3D打印產業(yè)發(fā)展正在悄然提速。

行業(yè)擴容 中國增材制造規(guī)模以上企業(yè)數量猛增

走進位于上海松江的上海聯泰，裝備車間里熱火朝天，工作人員把一個個犀牛大小的儀器裝進集裝箱，準備發(fā)往外地。該公司創(chuàng)立至今已有22年，是增材制造產業(yè)發(fā)展壯大的見證者之一。

“最初的10年里，產業(yè)的賽道很窄。尤其是2008年金融危機后，由于主要客戶的購買力下降，公司曾一度陷入生存危機。我們當時只好定了一個規(guī)矩，人員只出不進。”談起那段難忘的歲月，公司總經理馬勁松仍感慨不已。

在公司展廳里，栩栩如生的動漫手辦、工藝精湛的鑄造零件、小巧細致的齒科模具……不同材料打印的3D成品訴說著與不同行業(yè)之間的故事?！斑@些故事才剛剛開始?！瘪R勁松對未來充滿信心。

世界其他國家也在大力發(fā)展增材制造。據《2022年沃勒斯報告》披露，2021年全球增材制造市場規(guī)模達到152.44億美元，同比增長19.5%，過去4年的平均增長率高達20.4%，其中，增材制造專用材料、裝備和服務總產值達到122.5億美元。據麥肯錫預測，到2025年，全球增材制造有望產生2000億美元到5000億美元的經濟效益。

聚焦中國，“增材制造”在《中國制造2025》全文中共出現6次，貫穿始末?！?021年中國增材制造產業(yè)發(fā)展調研報告》顯示，2021年我國增材制造企業(yè)營收約為265億元，近4年平均增長率30%。

體現在企業(yè)主體上，據國家統計局數據，中國增材制造規(guī)模以上企業(yè)由2016年的20余家增長至2021年的100余家，營業(yè)收入超過1億元的企業(yè)數量已超過40家。

與此同時，增材制造技術的應用領域也在不斷拓展。記者調研發(fā)現，3D打印不僅在飾品工藝、航空航天、醫(yī)療器械、汽車制造等領域應用逐步深入，還不斷向生物、服裝設計制造等領域拓展，應用方式也逐漸從原型設計向直接制造轉變。

國產崛起 3D打印設備和原材料成本大幅下降

在增材制造公司鑫精合的實驗室中，擺放著一臺巨型設備，幾乎占去實驗室四分之一，操作起來需要工作人員先登上一個四級樓梯。

“這在幾年前是很先進的設備，當時光從德國引進就花了2000多萬元人民幣?！比珖霾闹圃鞓藴驶夹g委員、中關村高聚工程首席科學家劉斌告訴記者，“過去增材制造企業(yè)普遍使用進口設備，一個主流的小型設備就是四五百萬元起步。現在實現了國產化，設備成本基本可以下降50%，有些情況下特制的專用設備100萬元就能造?！?br />
北京清研智束與清華大學林峰團隊合作，劍指3D打印設備國產化的課題。公司常務副總裁王潔瑤對記者透露，目前公司自主研發(fā)了EBSM雙槍同幅電子束增材制造設備，可實現同步預熱、填充和輪廓掃描，成型效率提高了一倍以上，解決了我國先進金屬材料大尺寸構件制造問題。

3D打印在技術上的另一重大突破，來自材料收得率的提升?！耙郧肮臼褂玫姆勰┎牧鲜盏寐手挥?0%左右，也就是說投入100公斤原料，可能只有30公斤材料成品能用于打印，其他原料都報廢了。而現在部分粉末材料的收得率可以達到60%左右，相比過去基本翻倍了?！眲⒈蟊硎荆勰┲苽浼夹g的不斷進步，可有效帶動3D打印原材料成本的大幅下降。

此外，劉斌進一步表示，增材制造離不開專用特制的原材料。隨著近期業(yè)內持續(xù)跟進新材料的研發(fā)，未來如高強鋁、高性能鈦合金等材料可能會有更多大展拳腳的舞臺。

資本潮涌 越來越多細分龍頭登陸資本市場

面對3D打印的廣闊賽道與技術進步的日新月異，A股公司正加快布局，積極“落子”產業(yè)鏈。尤其是科創(chuàng)板設立，吸引越來越多增材制造細分龍頭登陸資本市場，借力加速發(fā)展。

在上游材料端，科創(chuàng)板公司有研粉材主攻3D打印粉體材料，包括氣霧化為主要工藝生產的鋁、銅、鈦、高溫合金、模具鋼、鈷鉻合金等粉末材料。銀禧科技則主要圍繞熔融堆積成型（FDM）材料和選擇性激光燒結（SLS）材料展開研究與生產。

在核心零部件端，光韻達全資子公司通宇航空專注于3D打印在航空領域的應用，主要生產航空零部件、機加工及3D打印零部件，其中3D打印航空零部件有望成為公司重要的業(yè)績增長點之一。銳科激光主要布局3D打印專用光纖激光器。

在中游設備端，光韻達現有設備涵蓋陶瓷3D打印設備、金屬3D打印設備、非金屬3D打印設備、全彩3D打印設備及自主研發(fā)3D打印設備等。愛司凱主要設計研發(fā)砂型3D打印設備。

在下游產品端，大博醫(yī)療主營業(yè)務系醫(yī)用高值耗材的生產、研發(fā)與銷售，產品涉及3D打印髖關節(jié)假體等。邁普醫(yī)學利用生物增材制造技術，實現可吸收硬腦（脊）膜補片等主要產品的開發(fā)和銷售。

據Choice數據統計，自今年4月底以來，A股3D打印板塊指數漲幅接近30%。

李方正對記者表示：“近期，資本市場對增材制造的關注度持續(xù)回暖。一方面，得益于增材制造技術趨于成熟、產品趨于完善、行業(yè)認同度提高；另一方面，鉑力特等產業(yè)龍頭公司的上市，提高了資本對產業(yè)的整體關注度?！?br />
鉑力特2019年7月登陸科創(chuàng)板，累計漲幅達250%，市值超過160億元，在全球增材制造公司中位居前列。半年報顯示，公司上半年實現營業(yè)收入2.77億元，同比增長92.83%。

借力資本，鉑力特的擴產動作還在加緊。8月29日晚間，公司發(fā)布定增預案，擬募資不超過31.09億元，投向金屬增材制造大規(guī)模智能生產基地項目及補充流動資金。鉑力特表示，此舉將大幅提升公司金屬增材定制化產品和原材料粉末的產能，滿足航空航天、醫(yī)療齒科及汽車等應用領域對增材制造快速增長的需求，同時滿足公司和行業(yè)對金屬增材制造粉末的需求。

痛點待解 如何讓更多傳統企業(yè)“嘗鮮”

產業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，但痛點難點仍存。長久以來，3D打印一直面臨一個共識性問題，即相較傳統行業(yè)，如何實現更低的成本和更高的效率？更進一步說，怎樣有效提升產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的水平？3D打印能不能跟其他行業(yè)找到匹配點？這些問題都需要從業(yè)者們在不斷摸索和嘗試中求解。

“目前，3D打印和航天結合比較順暢，因為航天設計師本身有需求和意愿使用新的技術，探索不同場景中使用增材制造的優(yōu)勢和合理性。3D打印本身在傳統工業(yè)領域也需要有一個發(fā)展的過程，需要企業(yè)和客戶互相走近，找到合適的結合點和切入點。”劉斌表示。

相對而言，由于部分傳統企業(yè)生產規(guī)模較大、產能產值較高、改變動力不足，致使3D打印“接入”困難。劉斌告訴記者，當前3D打印在很多傳統工業(yè)領域中滲透率比較低，處于剛起步的階段。未來如果能有更多政策鼓勵、支持和推動，行業(yè)會走得更快更順。

如何讓更多的傳統企業(yè)“嘗鮮”3D打??？多位受訪者均向記者表示，各行業(yè)需要出現一些融合增材制造技術的標桿企業(yè)，共同帶動行業(yè)內的企業(yè)使用增材制造技術。除此之外，業(yè)內工程師們也需要進行思維模式的轉變。

在李方正看來，傳統企業(yè)增進對3D打印技術的了解，可以促進其設計和裝備技術的升級。與此同時，只有更多傳統企業(yè)加入到3D打印的隊伍，與后者的應用結合點多了，才能更好地促進3D打印的應用和改進，形成聚集效應和良性循環(huán)。

此外，應用標準的缺失，也是3D打印產業(yè)化路上的另一掣肘。鉑力特相關負責人在接受記者采訪時坦言，增材制造的技術成熟度還不能同減材、等材等傳統制造技術相比，仍要在科學基礎、工程化應用、產業(yè)化生產等環(huán)節(jié)開展大量基礎性研究工作。行業(yè)標準的缺失則在一定程度上制約了增材制造技術成果的累積、固化和推廣應用，減緩了產業(yè)發(fā)展進程。

“作為一種新型制造技術，目前國內外都在積極探索3D打印應用的標準?！崩罘秸判臐M滿地說，“一旦應用標準制定了，后面的檢測認證跟上了，那3D打印規(guī)?；瘧玫牧烤涂梢匝杆倨饋砹恕！?br />
未來可期 低成本消費級設備有望走進千家萬戶

腳踩全3D打印的鞋子，北京艾迪智聯科技有限責任公司增材制造總監(jiān)郭丹風風火火走進了會議室。

如其腳步，郭丹認為，3D打印前進的步伐已勢不可擋。“產業(yè)技術的迭代源于實際應用的需求。幾年前，國內外企業(yè)關注的重點是要不要用增材制造，近兩年則更多關注產品怎樣通過增材制造實現，思考的角度已經發(fā)生了質的變化。”但他同時表示，“現階段，產業(yè)還沒有跨越鴻溝，沒有從創(chuàng)新者進入大眾產業(yè)的全生命周期中。只有走過蓄力期，3D打印市場規(guī)模才會迎來幾何式增長?！?br />
從行業(yè)發(fā)展的視角來看，人才長期緊缺制約著我國增材制造產業(yè)的發(fā)展。人力資源和社會保障部發(fā)布的《2021年第四季度全國招聘大于求職“最缺工”的100個職業(yè)排行》中，增材制造設備操作員赫然在列。

不過這一情況也在發(fā)生積極轉變。今年6月，人力資源和社會保障部發(fā)布了“增材制造工程技術人員”等新職業(yè)的信息，跨出了從以往政策支持學校培養(yǎng)到職業(yè)認可的重要一步。與此同時，企業(yè)自身也在積極培養(yǎng)專業(yè)人才，為產業(yè)發(fā)展貢獻力量。

“3D打印不再遙不可及，低成本消費級設備有望走進千家萬戶?！眲⒈笳f，“未來可能會出現家用小型金屬增材制造設備，用以制造家用產品，如專用的錘子、鉗子等工具。如果人們需要金屬零件，只要下載模型或自行設計，并把模型傳輸到設備中，就可以在家自主打印零件?！?br />
隨著行業(yè)優(yōu)質人才的輸入，設備研發(fā)技術的進步，產業(yè)新模式的涌現，新一代信息技術的賦能，以及政策支持力度的升級，在不久的將來，3D打印或將“噴繪”出一個立體豐實的產業(yè)實景。