天津市3D打印产业发展现状与思考

赵凤娇，张彦云，李竞强，康苏媛

(天津市高技术研究发展中心 天津300051)

天津市3D打印产业发展现状与思考

赵凤娇，张彦云，李竞强，康苏媛

(天津市高技术研究发展中心 天津300051)

3D打印作为快速成型技术的一种，随着工艺、材料与装备的逐渐成熟，在世界范围引起了广泛重视，其节材、节能、易成型的特点带来了制造业革命。简要介绍了3D打印产业的全球体量及我国的发展现状。从创新能力、产业链到服务平台建设等方面分析了天津市3D打印产业现状及存在的问题，提出了进一步加强科研投入、发挥共性技术集成与应用示范作用、积极开展科技招商等产业发展建议。

3D打印 现状 建议

0 引 言

3D打印技术是近30年来全球先进制造领域兴起的一项集光机电、计算机、数控及新材料于一体的先进制造技术。与切削等材料“去除法”不同，该技术通过将粉末、液体、片状等离散材料逐层堆积，“自然生长”成三维实体，通常称做“3D打印”，也称为增材制造。[1-4]

1 国内外3D打印技术产业情况

据美国权威行业分析报告Wohlers Report提供的数据，截止到2011年底，全球3D打印机累计装机台数超过5万台，其中美国累计装机台数约占全球总量的50%,，美国上市公司3D Systems和Stratasys以及德国的EOS公司所占全球市场份额超过70%,，是目前全球3D打印产业的领军企业。2014年全球3D打印的产值约300亿元，2015将突破500亿元。预计到2020年，全球3D打印的产值有望突破1,500亿元。[5]

我国自20世纪90年代初开始研究3D打印技术，累计装机台数约500台，由我国生产的3D打印装备仅占世界总量3%,。目前，我国3D打印技术主要依托若干高校院所，在国家项目资助下开展自主研制，形成系列技术及装备。[6]清华大学是国内最早开展快速成型技术研究的单位之一，在基于激光、电子束等3D 打印技术基础理论、成型工艺、成型新材料及应用方面都开展了深入研究；西安交通大学研发了光固化技术及装备；北京航空航天大学在飞机大型整体钛合金主承力结构件LENS成形及装机应用关键技术研究方面取得了突破性进展。国内已有多家公司依托高校成果，对3D打印设备进行产业化运作，主要应用领域有工业设计、航空航天、船舶、武器装备、生物制造等。[6]

2 天津市3D打印技术产业情况

天津市3D打印相关技术开开始步于20世纪90年代末，经过10余年的持续发展，在3D打印材料、激光熔覆、光固化快速成型成套设备与工艺等方面具备了一定的基础，在产业发展、技术服务方面具有相对强的实力，发展潜力较大。

2.1 创新能力不断提升

天津市的3D打印技术在全国有一定优势。拥有天津大学、天津工业大学、清华大学天津高端研究院、天津职业技术师范大学、航天科工集团三院8358所、南京理工大学北方研究院等一批高校院所开展3D打印技术攻关；拥有天津市天大银泰快速制造生产力促进中心创新平台。2013年，天津市科委紧抓数字化先进制造技术发展机遇，启动了“天津市3D打印重大科技专项”。专项聚焦产业发展需求，以企业为主体，以高校为支撑，以产学研协同创新的有效机制为保障，开展共性关键技术攻关和技术集成与应用示范。专项执行两年来，在各方面均取得一定成果。

2.2 产业链逐渐趋于完整

自天津市政府开始关注3D打印产业发展伊始，天津市3D打印技术研发以高校院所为创新主体，技术工艺方面则以引进消化吸收为主。经过两年努力，通过机构建设、项目攻关和科技招商等多种手段，目前，天津市3D打印产业已初现规模。在原有产业规模基础上，2014年5月，天津九钰机械有限公司在保税区注册成立。公司依托华中科技大学快速制造中心，在3D打印设备研发方面拥有国内领先的技术和团队。2015年9月，天津清研智束科技有限公司在东丽区注册成立，公司依托清华大学、清华大学天津高端装备研究院，在电子束选区熔化3D打印设备研发方面处于国内领先地位。同时，航天科工集团三院8358所也应势成立3D研发中心，已出口3D打印设备近千台。讯创(天津)电子有限公司在三维激光改性技术、三维电子件的加工制造方面处于全国领先地位，是中兴、华为、联想等一线品牌的供应商。医疗器械生产商天津亨达升公司，以打印种植牙齿引导套为主营业务。同时，2014年新落户的恒信智能(天津)快速制造技术有限公司、南京理工大学北方研究院等单位也拥有开发3D打印设备的中长期规划。

2.3 服务机构和收入不断增加

3D打印技术服务方面，天津市天大银泰科技有限公司、河北区华坤科技有限公司、天津职业技术师范大学工程实训中心、恒信智能(天津)快速制造技术有限公司等单位为全市提供3D打印技术服务和激光熔覆服务，累计装机近百台，每年服务企业约200家，服务性收入过亿元。典型应用企业有中国北方发动机研究所(天津)、航天精工(天津)制造有限公司、天津汽车模具股份有限公司、北汽福田有限公司等。

3 面临的形势与存在问题

3.1 国内外形势严峻

随着工艺、材料与装备的逐渐成熟，3D打印技术引发了世界范围的广泛重视。2012年3月，美国在“全美制造业创新网络(投资10亿美元)”计划中作了重点部署。同年10月，亚洲制造业协会联合北航、清华和华中科技大学成立了中国3D打印技术联盟。鉴于该技术与产业的战略意义，工信部、科技部正在组织专家对我国3D打印技术的发展开展专项研究，制定规划，在全国进行重点布局。科技部征集的2014年支撑项目和863项目指南中将3D打印列为方向之一。多个省市已经在相关领域进行重点布局，西安、北京、安徽等省市分别成立或建立了相关研究机构、产业联盟。

3.2 天津发展3D打印面临的问题

尽管天津的3D打印技术与产业取得了长足发展，形成了一批具有较强竞争力的优势企业、高校和院所，但在推动产业高端化发展进程中，仍存在一些问题和不足。比如整体市场容量尚小，目前市场及应用规模不足5亿元，激光器、光路系统等核心部件仍依赖国外技术；国内所提供的材料比较单一，与国外材料的品种和性能等方面有差距；缺少原创性的3D打印新技术及装备；应用宽度和深度不够，与量大面广的产品制造工艺相比，还不具备价格优势。

4 天津市发展3D打印产业的几点建议

4.1 进一步加大研发力度

围绕重点优势产业，在光纤激光切割熔覆技术、电子束熔覆技术、3D打印专用钛合金和钛铝合金粉末制备技术、大尺度金属铸件模具打印设备制造技术等共性关键技术攻关与设备开发方面缩小与国外的差距，降低3D打印成本，提升3D打印精度。

4.2 发挥共性技术集成与应用示范作用

面向新型通讯电子器件制造，开发三维激光改性设备、研制关键3D打印制造材料，实现空间结构手机天线的打印制造。以大型装备零部件再制造等个性化制造需求领域为重点示范，开发激光熔覆机器人装备，研制相关设备，攻克大型铸锻件的激光熔覆再修复技术及工艺难关，打破国外产品垄断和封锁。

4.3 做好产业布局，加强科技招商

通过顶层设计、政策引导和平台建设等方式，利用天津市大飞机大火箭产业集群优势，在国家自主创新示范区“一区二十一园”建设和京津冀一体化产业对接中合理布局3D打印产业园，通过科技招商引智，完善3D打印产业链，填补产业空白，培育创新团队。■

［1］ 刘伟军. 快速成型技术及应用[M]. 北京：机械工业出版社，2005：1-10.

［2］ 朱胜，柳建，殷凤良，等. 面向装备维修的增材再制造技术[J]. 装甲兵工程学院学报，2014，28(1)：81-85.

［3］ 颜永年，张人佶，林峰. 激光快速成形技术的新进展[J]. 新技术与新工艺，2006(9)：7-9.

［4］ 崔国起，陈光辉，张庆华. 快速成型技术及其发展概况[J]. 计算机辅助设计与制造，2000(9)：3-5.

［5］ 庞无忌. 3D打印产业联盟：2015年全球3D打印产值将超500亿元[EB/OL]. 中国新闻网，http：//www. chinanews.com/it/2015/12-18/7677615.shtml.

［6］ 柳建，雷争军，顾海清，等. 3D打印行业国内发展现状[J]. 制造技术与机床，2015(3)：17-25.

Developing Status of 3D Printing in Tianjin

ZHAO Fengjiao，ZHANG Yanyun，LI Jingqiang，KANG Suyuan
(High Technology R&D Center of Tianjin，Tianjin 300051，China)

As a kind of rapid prototyping technology，3D printing technology has attracted broad interests in the whole world for its advantages such as material saving，energy saving and easy molding．The development status of 3D printing industry both at home and abroad were summarized in this paper．In addition，the situation，existing problems and development suggestions of 3D printing in Tianjin were analyzed and development suggestions for the industry were given，including，further strengthening the input of scientific research，well playing the demonstration effect of common technology gathering and application and actively carrying out investment attraction.

3D printing；developing status；suggestion

TG434

A

1006-8945(2016)03-0020-02

天津市重点高新技术领域发展跟踪研究及数据库建设(天津市科技计划项目12ZCZDTC00200)。

2016-01-26