当前经济背景下3D打印技术经济环境前景分析①

天津社会科学院现代企业研究所　赵云峰



当前经济背景下3D打印技术经济环境前景分析①

天津社会科学院现代企业研究所赵云峰

摘 要：在当前工业革命4.0的背景下，发达国家将面临更为艰巨的产业革命的挑战，在具有优秀的制造基地、稳定的市场和飞快的创新能力的情况下，3D打印技术产业的快速发展让整个世界都倍感新奇，在各领域的应用也比比皆是。本文通过分析3D打印技术的发展背景，阐述了全球发达国家3D打印技术发展现状和全球新兴市场国家3D打印技术发展现状，最后说明3D打印技术对生产、生活的改变及未来发展趋势。

关键词：经济环境3D打印技术产业分析

1　3D打印技术产业的发展背景

以美国、德国为代表的发达国家一直以来都是世界先进制造业的标杆国家，也是先进技术的研发基地和产业发展的领头羊。当前以美国印度为代表的新兴市场国家长期以来一直将人口红利、模仿创新的方式进行追赶，在相当长的一段时间内一直以此为发展路径。随着新产业革命的冲击日渐显现，世界各国对先进制造业发展制高点的争夺日趋激烈，发达国家对新兴经济体和发展中国家防范日深，设置了各种防范措施。当前工业革命4.0的背景下，发达国家将面临更为艰巨的产业革命的挑战，在具有优秀的制造基地、稳定的市场和飞快的创新能力的情况下，在金融危机后马上更新本国内的发展战略，在国家层面占有先机。当前经济快速发展的新兴经济体国家如果不能尽快建立自己的技术创新体系和政策体系，有可能长期处于这种跟随发达国家脚步的发展阶段，更会错失这次次贷危机所带来的弯道赶超的机会。

当前，我国经济结构面临结构性调整，国际上更面临多方面的打压，在这样的背景下，我国经济要面临冲破经济结构调整、创新驱动转换所带来的种种问题。国家更是推出一些列关于我国经济战略部署的政策，比如《中国制造2025》、成立国家制造强国建设领导小组办公室等，不但在宏观面上确立总体目标和实施路径，而且在具体落实过程中更要以国家经济稳定发展为基础，但总体而言，制造业发展任务仍十分繁重，要同时完成工业2.0补课、工业3.0普及和工业4.0升级这三项任务。3D打印技术产业的快速发展让整个世界都倍感新奇，在各领域的应用也比比皆是。源于美国的3D打印技术正在慢慢改变着这个世界的制造业战略格局，3D打印产业的发展对未来有着不可估量的应用前景。在英国《经济学人》杂志上，3D打印技术被称作是“第三次工业革命的重要标志”。

2　全球发达国家3D打印技术产业经济环境发展现状

3D打印技术源于美国和欧盟为代表的发达国家，尤其是美国在技术应用、研发和推广上都占有先机。美国目前将3D技术纳入国家发展的重中之重，将全尺寸3D打印技术规划为未来该项技术的重点发展方面，美国将3D打印技术纳入国家制造项目中的核心项目，政府投资超过三千万美金。当前，美国尖端行业已经将3D打印技术纳入其发展的重要位置，将该技术应用于其重要部件的制造中，由于3D打印技术的便捷性，该技术的应用不仅大大缩短了工时与费用，而且使制造工艺有了很大的提高。

由3D打印产业权威机构发布的产业报告中表明，自2012年开始全球市场中3D打印技术的总收入超过20亿美元，美国沃勒斯公司作为研究机构中的权威机构显示22亿美元的产业总收入涉及设备制造、高端服务等领域，而美国则占总量的三分之二以上，随着社会经济的不断增长，居民对3D打印服务的需求也是逐年增长，据美国相关行业协会的最新公布数据，3D打印产业产值未来两年之内可以突破50亿美金。

从地理范围来看，据Wohlers Associates发布的2013年度报告显示，美国、日本、德国、中国是目前拥有3D打印设备最多的国家，他们拥有的3D打印设备占全球3D打印设备的比例分别为38%、9.7%、9.4%和8.7%。北美、欧洲、亚太三大地区拥有的3D打印设备占全球3D设备份额分别是40.2%、29.1%和26.3%，拉丁美洲、中东和非洲地区拥有其余4.4%的市场份额。在3D打印服务产业中，制造业企业中大部分分布在欧洲发达国家，中国有7家，美国仅有5家，虽然从企业数量上来看，作为发展中国家的中国有一定量专业的制造企业，但是在3D打印产业中大部分高端制造业还是分布在欧洲国家，其排名前四位的有：美国3D Systems公司、Stratasys公司，以色列Object公司和德国EOS公司，这四家公司已经占据了世界上大部分的市场，已经形成了垄断的态势。

3　全球新兴市场国家3D打印技术经济环境发展现状

3D打印技术无论从产品研发还是技术应用都是启动时期，对于新兴市场国家来说，本国内部的工业发展与发达国家来比较还是处于劣势，但是，3D打印技术对于新兴市场来讲无论在产品推广还是技术研发上都有很大的增长空间。从工业角度看分析，以中国为代表的新兴市场国家在激光熔覆方面的技术具有一定优势，这有助于在以激光烧结为成型技术的3D打印设备制造和打印服务领域进行发展。从3D打印技术产品的应用角度分析，应用的推广速度取决于对于3D打印这一技术认知的提高，所以，相关辅助平台的发展显得越来越重要。从行业分布来看，新兴国家市场的3D打印技术在消费电子产品、汽车、航空航天、医疗、军工、地理信息、艺术设计等多个领域都得到了应用。其中，用于消费电子领域的打印技术仍然占主导地位，大约占20.3%的市场份额，其他主要领域依次是汽车(19.5%)、医疗/牙科(15.1%)、工业及商用机器(10.8%)。现阶段新兴市场国家主要的3D打印企业一般以材料供应，设备制造和打印服务的综合形式存在，这是由产业发展初期技术推广和市场规模的限制所致。从长远的角度来分析，3D产业链各个位置都会有专业化剥离出来，当产业发展到一定阶段，产品设计、产品研发都会独立出来并向产业链下游移动，最后将成为工具平台。

可见，新兴国家市场的整个3D打印产业链都存在巨大的潜在发展空间。在技术应用推广的起步阶段，3D打印服务企业无疑会较快地带来收益，许多新兴市场国家已经将3D打印产业纳入发展规划。例如，南非政府对于3D打印技术的关注非常重视，将3D打印技术中的机械设备的制造和开发纳入本国内制造业战略的规划中，将核心技术的研发及应用与本国的经济战略相协同规划。中国对于3D打印产业的发展也非常关注，在国内经济科技发展优秀的地区都建立3D打印技术产业创新中心和科技园。在很长一段时间内，3D打印房屋可能只会用在一些临时建筑上，而自2013年开始，3D打印技术在建筑行业有了新的突破。荷兰阿姆斯特丹的建筑师们通过3D打印技术制造出世界上首个全尺寸3D打印房屋，美国加州哈德斯菲尔德大学和德国慕尼黑技术大学的教授和学生完成了移动版迷你房屋。虽然从现阶段来看，3D打印房屋还需要克服诸如规模变大带来的功能失效等问题，但是，3D打印技术对传统建筑业的进军，也让之前不能移动的建筑有了更加灵活的改变。

4　3D打印技术未来发展趋势

3D打印机激发了人们的想象力，人们借助3D技术，也不断实现对自我限制的突破，生活中越来越多不可能的事情正在逐步变成可能。工程师们可以用其打印模具，“极客”牙医可用它打印加压，汽车维修公司可以用其打印稀缺的汽车零部件，而不是忍受全球物流的繁琐和时间消耗，3D打印技术已经切实的改变了我们的生产与生活方式。在2014年巴西世界杯开球仪式上，28岁的巴西残疾青年平托来到场边，他身着一种借助3D打印技术实现的“外骨骼”机器衣为世界杯开球，成功实现了双腿的移动。现在人造器官的研究已经相当可观了，但是仍然面临的一个难题就是如何在里面架构血管以输送营养物质并排泄代谢废物。德国的一个团队目前找到了一种解决方案即用3D打印机打印一些毛细血管出来。打印使用的特殊油墨含有高分子聚合物以及生物分子，这样可以减弱排异反应。而通过一系列化学反应，将打印出来的血管转变成具有弹性的固体材料，这样研究人员就能精确构造毛细血管，这项研究成果将有力的推动大型人体器官的制造。此外，欧洲的研究人员正在研究能够打印易消化食物的3D打印机，这一研究将会帮助欧盟完成为体弱老人推出的个性化粮食供应体系，以保证老年人的身体健康。

西班牙巴塞罗那的Foodini3D打印机为食客们提供了便利。但是其每盘菜的打印时间明显受到不同因素的影响比如菜肴的复杂程度和包含的食材种类。随意点的食物类型需要花费几分钟打印，而复杂的巧克力造型就需要20分钟。当然，精度不高或者速度太慢都不足以否定3D打印，因为每一种改变世界的技术都会经历同样的阶段，只要发现问题，就一定有解决的办法——一切都是时间问题。

3D打印正在各行各业中如火如荼地发展着，一方面，3D打印无需机械加工或者模具就可以从计算机中打印出任何形状的零部件，从而极大的缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本；另一方面，随着开源软件、新商业模式的出现，3D打印技术在带来工业变革的同时，也应当对其进行一定的规范，关于知识产权保护、危险品限制和人类伦理规范等问题需要更多的法律保障。总之，随着3D技术的不断普及，生活中用到的物品会越来越多的反映在3D打印技术上，只有更丰富更实用的材料才能让3D打印技术尽快地融入生产和生活。

参考文献

［1］ 杰弗里·M.霍奇逊.制度与演化经济现代文选［M］.北京：高等教育出版社，2005.

［2］ 李金华.德国“工业4.0”背景下中国制造强国的六大行动路径［J］.南京社会科学，2016（5）.

中图分类号：F416.63

文献标识码：A

文章编号：2096-0298（2016）05（a）-141-02

基金项目：①天津社会科学院重点研究课题“天津先进制造业基地建设研究”(16YZD-04)。

作者简介：赵云峰(1983-)，男，天津人，管理学博士，天津社会科学院现代企业研究所，副研究员，主要从事宏观经济与产业经济方面的研究。