3D打印能否“打”出龙江新装备

　　记者：桑蕾 郭俊峰

　　说3D打印技术是跑步进入市场的，一点也不为过。

　　前几年，它只是一项会影响未来的技术，而如今它已经伴随着工业4.0的脚步走进了工业变革。

　　别以为它还很遥远——2015年的春天，工信部和国家发改委联合发布《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016)》，提出到2016年增材制造(即3D打印)产业销售收入平均增长30%以上。在国家出台计划之前，国内各省市区早已提前部署，2014年12月，黑龙江省3D打印产业技术创新战略联盟成立。集合着黑龙江科技大学、哈尔滨东安发动机(集团)有限公司、省科学院自动化研究所等34家省内高校、企业和科研院所的大联盟决心共同推动3D打印产业，使其成为我省新的经济增长点。

　　在3D打印技术全球火爆的今天，黑龙江将如何抓住这次机遇？3D打印技术又能给黑龙江带来哪些新机遇？

　　定好数据模型后，一台3D打印机就启动了。它的喷头流出打印材料，一点点堆积成设计的样式。如果你还是难以想象，可以参考盖高楼。没错，它就是一层层累积，由平面变立体，唯一的区别就是它不会产生废料。

　　发现

　　打印技术走进你我生活

　　中央大街上一家婚纱摄影馆最近推出了一款新产品——制作婚庆3D娃娃。这种娃娃面部、身材、穿着与新人一模一样，只是身高在20厘米左右，是一对浓缩版新人。想象一下，这对Q版小夫妻摆在家中该多可爱？所以即使要价3000元，也有很多新人愿意尝试。

　　制作这种3D娃娃应用的就是近年流行的3D打印技术。该摄影馆的工作人员介绍说，想要制作3D娃娃首先要接受3D扫描。3D扫描仪看起来挺复杂，但原理简单。在记者的眼中，3D扫描仪看起来更像是一套高端的摄影棚。棚中有各种光源投射，而摄影师就是扫描仪。它利用激光投射，从X、Y、Z三轴扫描得出的数据可精确到微米，再通过电脑编程处理后，按比例缩小成客户所需，最后将数据传送至3D打印工厂里，用3D打印机打印制造出真人版的婚庆娃娃。

　　如果有公众想要体验3D打印机的魅力，哈尔滨3D打印体验中心是个好去处。作为东北地区第一家专业从事3D打印技术推广应用的服务机构，体验中心有无可比拟的地域优势：哈尔滨工业大学的软件研发技术、黑龙江科技大学的设备、东北林业大学的材料做支撑，体验中心将哈市各大学的3D打印技术成果第一时间展示出来，好似这几所大学3D技术的“门店”——一位顾客心爱的咖啡壶丢了一个小零件，国内买不到，中心的技术人员可为其量身定制零件。一位不吸烟的顾客想将爱车上的烟盒拿掉，技术人员通过精密测量设计，将烟盒改造成储物盒。此外，有纪念意义的礼物，各种定制玩具，都能用3D打印机打印出来。

　　“传统的制造业是把材料打造成所需，用的是减法，而3D打印技术通过软件设计将所用的打印材料通过3D打印机直接一次打印成型，用的是加法。”说这番话的是黑龙江省科学院自动化研究所所长吴冈。

　　省科学院自动化研究所是我省研究3D打印技术的前沿阵地，在他们的3D实验室内，一台台的学生3D打印机正忙活着打印立体艺术字。一个字需要4个小时就能打印完毕。“这也不快啊？”面对记者的疑问工作人员解答道：传统的刻字社也是一位或者两位师傅，我们这里有多台打印机，同时工作显然要比人工快得多，而且可以日夜不停地工作，这就是优势。

　　不要以为3D技术在黑龙江只能做这种小玩意儿。

　　在2014年9月召开的第三届新博会上，哈尔滨鑫达集团展位前的一辆被解剖的新款轿车吸引了众人的眼光。这辆车从仪表盘到中控台，从发动机罩到节流阀体……共有109个被标号的零部件。这些零部件都是塑料制成，这种被称为高分子复合材料的改性塑料具有高刚性、高韧性、高强度，同时在阻燃、抗菌和耐热等方面都有超凡能力。

　　改性塑料已经是高端新材料，而制作这些零部件的工艺则是通过3D打印技术，二者结合，绝对显出高大上的“国际范儿”，这才是鑫达受到关注的重要原因。这些通过3D打印制作出来的汽车零部件与汽车呈现出的完美契合已经令人赞叹，但是鑫达人眼中，未来汽车可以通过3D打印机完整地制造出来。其实在2014年，一款名叫Strati的小车就由Local Motor s公司通过3D打印制造出来了，而它的打印时间仅为44个小时。如果加上组装时间，只需要三天就能造出Str ati。

　　美剧迷们一定被《实习医生格蕾》中，3D打印技术的前端应用所惊呆了——为患者订做一个合体的护具，或者打印出一个模拟器官让医生在正式手术前做个实习，这一切让人感觉到一个3D打印的人造心脏似乎已经在眼前怦怦跳跃。

　　事实上，除了工业用途，我省的3D打印技术也正在向医疗领域延伸——《格蕾》中的某些情节也在我们这里上演——通过3D打印机可打印出病人骨骼的真实模型，不仅能给治疗提供方便，更能让病人及家属直观地了解病情、治疗方案。哈尔滨3D打印体验中心已经与哈尔滨市第五医院对接，为让普通护士也能运用此项技术，哈工大正在研发相关软件。

　　发起

　　整合一个3 D 产业技术平台

　　显然，3D打印技术正在以超乎我们想象的速度向前奔跑着。在你以为它远在未来的时候，它已经闯入了你的生活。

　　2014年3月，我省组织产业技术团队前往日本、韩国考察3D打印技术研发及应用。“日本的Sol ize Pr oducts株式会社是日本最大的RP(快速原型制造)公司(即3D制造公司)，主要业务是3D打印产品开发、材料开发、3D软件开发、3D数据处理收集等。”作为考察团队的一员，黑龙江省科学院自动化研究所所长吴冈对记者介绍了最让他感到震撼的事情：“从1990年就从事汽车相关3D设计及CAD计算机辅助机工作的Sol ize Pr oducts就是一个产业平台，它根据客户的实际需要，和日本相关化学、化工企业合作研发新的3D打印材料。在东京都地区与Sol ize Pr oduct s合作的企业有120多家，集中于汽车、飞机、轮船等传统制造行业。但因为有了3D打印技术这里一跃成为全世界技术更新最快的地区。”

　　目前3D打印产业链主要分为：3D打印设备制造、打印材料制造、软件及服务四个方面。3D打印设备、3D扫描设备、打印材料属于产业链上游。目前，3D打印设备的高端技术已经被美国垄断，且价格不菲：大众型设计使用的3D打印机价格约8400多元人民币，教育、造型用的打印机约2.1万人民币，原型制造的打印机在12万~150多万人民币，生产制造的3D打印机则高达150万~600万元。由于工业用的3D打印机价格昂贵，日本政府为了扶持制造业发展，对购买3D打印设备的企业给予的补贴高达2/3。但对于很多中小企业来说独立购买一台3D打印机并非必须，所以在日本一些研发机构变身为3D打印技术的服务中心。由研发机构购买3D打印机，企业有需要就来打印制造。

　　“3D打印技术并非谁都可以进行操作，它需要有检测、测量、相关的产业制造知识、软件设计能力、对3D打印机操作的技术，这是需要一个技术团队通力合作才能实现，而日本的研究机构不但拥有人才优势，又兼具了提供3D打印服务的功能。”吴冈说。

　　我国对3D打印技术产业也有扶持政策，但大多停留在对购买3D打印机给予补贴上，很多企业由于缺乏专业技术人才，高价购买的3D打印机反而成了摆设。

　　2014年12月，黑龙江省3D打印产业技术创新战略联盟成立，以市场需求为导向，突出企业技术创新的主体地位，充分整合我省在3D打印技术方面的优势资源，围绕包括材料、软件、装备、服务和产品推广与应用为一体的3D打印产业链、创新链，开展产学研用结合创新，共同突破3D打印产业关键技术，实现知识产权共享、技术转移和扩散，推动3D打印制造装备的商品化和产业化。

　　“产业联盟既有东北林业大学、哈尔滨工业大学、哈尔滨理工大学这样的大专院校，也有哈尔滨量具刃具集团、哈尔滨鑫达高分子材料有限责任公司、中国第一重型机械集团公司、哈尔滨东安发动机、哈尔滨汽轮机厂这样的企业，大家积极性都很高，企业的积极性尤其高。”吴冈对记者表示。在联盟成立之前，我省的一些中小企业已经对3D打印产业跃跃欲试，但是成效都不大，究其原因无外两点，一没技术、二没人才。不要以为买了3D打印机就能打印出想要的模具，设计不过关，失之毫厘谬以千里。

　　企业的积极性源于对“工业4.0”的预见。在制造业向智能化转型的今天，3D打印技术无疑将成为最强的动力。

　　哈尔滨量具刃具公司是我省的老牌国有企业。在21世纪初期，为了技术升级，哈量并购了德国凯狮公司。通过这次并购哈量了解到了制造业发达国家是如何搞创新的。“建立平台，一方面内部交流，一方面拓宽海外视角，可以引入愿意进行合作的外国企业做技术外援。”哈量的一位工作人员在经过10年的技术创新后，总结出这样的经验。加入黑龙江3D打印产业技术创新战略联盟的企业都与哈量一样对3D打印技术有着渴望与需求，在他们心中希冀着战略联盟能发挥最大效用，可以帮助企业在制造业发展中抢占先机。“每次制造模具都是制造行业的大事，既要求模具精确，又想要经济实惠，毕竟每一次新开模具花费少则几百万、多则几千万。”一位从事制造业的企业负责人对记者说，如果应用了3D打印技术开模具的时间可以从几十天缩短为十几个小时，不但成本节省惊人，更加速了产品更新换代的速度，可以直接带动技术转化升级，这在制造业中极为重要。

　　但是这种联盟模式与日本的3D打印技术服务中心还有差别——毕竟不是一个整体组织。所以省内的业内人士正在呼吁加快制定全省3D打印技术产业的“十三五”规划，成立可为全省企业服务的黑龙江工业技术3D打印中心，并以此为动力带动全省装备制造业的发展。这不但可以解决中小企业的技术难题，更可以促进人才的培养和高效利用。

　　“很多人以为有了3D打印技术，很多东西都可以直接打印出来，其实这是很片面的认识。”吴冈说，3D打印技术是替代部分加工步骤、缩短加工时间或者将改性材料应用到工业中，对传统装备制造业具有很强的拉动作用。

　　发展

　　打印材料将成为关键技术

　　在过去25年时间里，国际3D打印产业一直保持复合增长，产值规模达10亿美元走了20年时间，而规模翻番只用了5年时间，预计2015年产业规模有望达到40亿美元。在国内，2012年3D打印产值接近10亿元，2013年达到20亿元，2014年这一数字将达到40~50亿元，而三年后产值将达到100亿元，这样可口的蛋糕，龙江人一定要分得一块。

　　在今年3月刚刚由国家工信部和国家发改委联合公布的《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016)》提出，到2016年增材制造(即3D打印)产业销售收入平均增长30%以上；形成有2~3家较强国际竞争的企业；部分工艺装备达到国际先进水平；形成一批应用示范中心或基地；建成5~6家技术创新中心，形成较为完善的产业标准体系。

　　新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起的时刻，与我国工业转型升级形成了历史性的交汇。从增材制造产业发展推进的两年计划中，就能感受到逼人的紧迫。

　　早在2015年初，国家工信部党组成员、总工程师朱宏任来到龙江面对省内工业管理部门时就提醒说，工信部正在制定《中国制造2025规划》，装备制造业是我国下一个发力的领域。黑龙江要抓住这个机会，尤其是要利用好黑龙江在智能制造方面的优势，成为支持在我国制造业中转型升级的重要力量。

　　省内的有识之士也早已看到未来趋势并开始筹谋，并且提出一条结合龙江资源优势的路径——3D打印机制造仅是3D打印技术产业链条中的一环。黑龙江作为我国老工业基地和材料大省，具有产业和材料的先天优势，在装备制造业走向智能当今，3D打印产业无疑是我省工业发展的必经之路。

　　“最先进的3D打印机制造技术有70%专利归美国公司所有，日本现在已经放弃对打印机制造的执念，改为研发3D打印材料。Sol ize Pr od? uct s就是在2014年将研发的方向改为金属材料3D应用开发。”吴冈说，目前国内的多数企业依然将目光紧盯3D打印机制造技术研发上，而且打印机制造技术还停留在低端。此时，我省应该向日本学习，将关注点转移到3D打印材料上。黑龙江的石油、煤炭、农产品都是3D打印产业可以应用的原材料，原材料发展起来才能对我省的经济有良好的拉动作用。如果依然将专注点停留在制造3D打印机上，我们不但要和美国竞争，还要与国内很多企业同台竞技，这种做法无异于缘木求鱼。

　　吴冈举例说，从2015年开始我省森林停止砍伐，应用木材做原料的包装行业会受到影响，这时我省丰富的农产品就可以通过3D打印技术派上用场，尤其是玉米、土豆这些富含淀粉的农作物可以直接取代木材在某些行业的应用。而且，玉米、土豆生产出来的聚乳酸是可降解材料，更为环保。

　　“燃烧秸秆容易造成空气污染，目前我省已经有企业着手研发玉米秸秆在3D打印材料方面的应用。”吴冈说，农民燃烧秸秆就是因为人工清除秸秆费用太高，所以一烧了之。一旦有企业回收秸秆，有利可图，问题就迎刃而解了。至于用何种打印机来将秸秆变废为宝，吴冈说，美国的融熔型3D打印机完全可以对如今“烧不得、留不了”的秸秆施以魔法。这种直接利用现有技术谋求自身发展显然对急于谋求产业升级的黑龙江最为现实而迅速。

　　在《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016)》中提到将对3D打印技术产业加强财税支持力度，采取政策引导和市场化运作相结合的方式，吸引投融资机构向增材制造产业聚拢；建立和完善人才激励机制，落实科研人员科研成果转化的股权、期权激励和奖励等收益分配政策……这一系列政策的背后，预示着3D打印技术产业在与工业产业升级叠加后的巨大效应，将是信息技术、计算机、制造业融合后的全新阶段。美国未来学家雷蒙德·库兹韦尔将这一阶段命名为“奇点”是电脑智能与人脑智能兼容的那个神妙时刻。梦想之路已经铺就，让我们上路吧！

　　链接

　　“工业4.0”是德国政府提出的一个高科技战略计划。这个项目由德国联邦教育及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元，目的是提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。“工业4.0”战略在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同，弗劳恩霍夫协会让下属一些生产领域的研究所引入“工业4.0”概念，西门子公司已经开始把这一概念引入其工业软件开发和生产控制系统。

　　德国学术界和产业界认为，“工业4.0”是以智能制造为主导的第四次工业革命或革命性的生产方法。通过充分利用信息通讯技术和网络，将制造业向智能化转型。