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3D打印中国大跃进

作者:梁健航 发表于:2013-12-12 3D打印中国大跃进

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9月24日,广州国际模具展,为数众多的新兴3D打印厂商成为明星。几十万、上百万的工业级3D打印机跳过了多个传统的生产流程,可以用ABS、金属等材料打印精度极高的物件,从图纸到实物一气呵成;而现场演示3D打印的国产桌面级3D打印机则更引人注目,只需6000元左右,就可以带回家,让你体验一把硬件DIY的乐趣,吸引了众多参展者围观。

3D打印无疑是2013年最受吹捧的新概念之一,这在中国内地表现得尤为突出。据说未来3年,3D打印可以创造一个规模上百亿的市场。为实现传统制造业升级,珠海、青岛、武汉、成都等城市开始兴建3D打印产业园,并在资金、土地、配套政策上给予支持。而在民用领域,在京东,美国进口的Cube3D打印机售价仅为1.3万元,通过搭配的软件,不需要任何专业培训就可以使用,连孩童都可以在家里进行3D打印。3D打印似乎除了要颠覆传统的制造业,更像十几年前的个人电脑一样,做好了走入千家万户的准备,说不定在不久的将来,每个家庭就是一个DIY的小工厂。

但3D打印也可能任何东西都颠覆不了。全球制造业巨头富士康掌门人郭台铭今年公开表示:“如果3D打印真有用,我的‘郭’字倒过来写。”他认为,“推动实现第三次工业革命”的3D打印根本只是一个噱头,鸿海早在30年前就使用3D打印技术,但此项技术无法大量生产,没有商业用途和商业价值。有可能这不是传统制造业大佬的危言耸听,而是对3D打印的深刻洞察。

3D打印的市场在哪里

在传统制造业,一个工业产品从最初的技术调研到最后的大批量上市,要经过14个环节之多的工业设计流程。其中一个环节叫做“手板制作”,所谓的手板,是指在没有开模具的情况下,根据产品图纸做出产品样板,主要用于验证产品,包括外观、结构和功能。由于更早的时候,手板只能依靠经验丰富的技师手工制作,因此被人称为“手板”,目前制造业主要依靠数控机床制作。

近两年3D打印火红了以后,使手板制作多了一项前沿技术。制作手板也成为3D打印厂商主要的业务来源。甚至有深圳的3D打印服务商表示,其99%的订单来自打印手板。可以说,目前3D打印主要是为工厂手板制作业务服务的。3D打印不需要模具,由图纸直接生成物件,而且好的3D打印机精度很高,无疑是手板制作的理想方式。有设计公司的老板表示:“3D打印出来的样品,绝不仅仅只是看个样子,它必须是第一个产品,具有这个产品应该有的一切。”传统的机床制作的手板,只能无限逼近产品原型,误差比较大,而3D打印机输出的则是产品实物,对制造商来说,没有比拿产品实物试错更好的了。

此外,相对于耗时数天的传统手板制作,3D打印的速度快,按照深圳3D打印机品牌维示泰克每小时打印15立方厘米物体的速度,一个手机结构的模型大约需要打印三四个小时,为制造商开发产品节约了大量的时间,也更有利于优化产品设计。例如中兴手机已开始用3 D打印机制作手机手板。传统的生产方式,手板制作一般是由专门的手板厂完成,全手工制作,大约需要两周时间,成本在3000元以上。如果采用3D 打印,只需三四个小时,成本不过几十元。

而对于一些特殊产品,比如用特殊金属制造的锁具,3D打印技术进入手板制作之前,传统手板只能用ABS等塑料,无法验证锁具设计的合理性,工厂不得不绕过手板制作流程,直接制作模具,一旦设计出现了问题,整套几十万元的模具都要报废,让制造商付出巨大的“沉没成本”。有了3D打印技术以后,高端的工业级3D打印机可以直接打印金属材质,避免了大量的潜在损失。目前,能够被运用到3D打印中的材料包括薄膜、树脂、石蜡、石膏、尼龙丝、钛合金、陶瓷等十几种。

但3D打印颠覆了制造业吗?没有,3D打印连手板制作也没有颠覆。

据粗略统计,目前国内只有10%的手板制作运用了3D打印技术,说到底还是成本问题。

目前,3D打印技术的大规模应用主要集中在一些‘不计成本’的领域。航空航天、医疗、汽车制造业定制的3D打印产品需求稳定,价格相对较高。”一家3D打印企业的经理表示,上海大众、一汽大众等都选择3D打印制作产品样板,如果自己购买3D打印机,由于模型少致使其利用率不高,还不如交给3D打印企业做。但要接这些大订单,3D打印企业要投入大量的资金购买国外设备,漫长的投资回报期,不是一般的3D打印企业可以承受的。

而对于普通的手板制作,3D打印完全是诞生在一片残酷厮杀的红海里。目前,任何一家3D打印企业,都会向准客户打印各种各样的镂空物品以展示机器的性能,而这正是3D打印机所擅长的--打印材料少而结构复杂的部件。但要打印这种复杂精美的部件,往往需要百万元级别的进口工业级3D打印机,打印材料也要全部进口,甚至要请国外的工程师调试设备、调配粘合剂等,是名副其实的“土豪”服务。

而要求较低的手板制作呢?在制造业发达的中国,传统模板技术已相当成熟,技术人才充足,竞争激烈,价格便宜。现在,最普通的3D打印材料ABS价格都高达7000元/公斤,用国产桌面3D打印机打印一个粗糙的小部件,费用都比找专业加工厂做要贵得多。

3D打印还有一个重要的缺点,是技术进步也改善不了的——假如我们想打印2倍大的东西,就要用8倍的材料、时间;想打印3倍大的东西,就要用27倍的材料、时间。因此,3D打印虽然不受复杂性的限制,却受到产量的限制,企业要制作的手板越多、越大,成本就会指数级地上升。
而在手板以外的行业呢?目前3D打印基本上为工厂手版制作服务,一方面很少有企业试水大众消费领域,另一方面高昂的价格也让大众领域的3D打印市场潜力变得可疑。对于输出产品精美的工业级打印服务,打印一次动辄几千元、几万元,只有汽车企业等“土豪”才玩得起;家庭用的桌面级3D打印机,虽然机器只卖几千块,材料、维护等后续费用却不是家庭消费者能消受得起的,打印出来的成品也粗糙得多。

3D打印是怎么火起来的

实际上,3D打印并非新技术,早在上个世纪80年代,就在美国和日本诞生。这种成熟的工业技术,却在近两年重新夺回人们的眼球。去年4月,《经济学人》杂志刊登封面文章《第三次工业革命》,把3D打印与工厂的出现相提并论,《福布斯》、《纽约时报》、《连线》等西方主流财经媒体也先后在头版吹捧3D打印,甚至连奥巴马也提议要投资10亿美元建立制造业创新研究所。无怪乎今年3D打印的春风吹到了中国,相关概念股纷纷大涨。

3D打印的老树开花与几项核心专利的到期密切相关。2009年,由于FDM(熔融沉积成型)专利到期,一时间出现了大量的开源3D打印厂商,一台3D打印机的价格从以往的上万美元降到现在的几百美元。这些初创的3D打印厂商,已经把产品销售给了中国京东、亚马逊等B2C电商。

而即将在2014年解禁的几项核心专利,进一步引爆了3D打印热潮。激光烧结专利将于2014年1月到期,到时3D打印的成本将进一步降低。激光烧结技术可以实现3个维度的高度解析打印,出来的产品商品化程度很高,廉价的激光烧结3D打印机有可能具有大规模制造高质量塑料产品的能力,由此引爆了世界各国的财经媒体,也引爆了中国3D打印产业。

2012年,为将3D打印打造成一个蓬勃发展的产业,工信部发起投资计划,资助相关部门专门研究3D打印,更不用说A股概念股的保障,以及一些地方政府对3D打印科技园的巨额投资。

但国内3D打印企业的经营状况让人担忧,3D打印会成为下一个光伏行业吗?此前媒体报道揭露了国内3D打印厂商的主流经营模式:由于很多核心专利从2009年开始都已经过期,因此在国外的开源硬件社区,3D打印机的设计图、原料表、执行软件等都已经授权出来,很容易免费获得。3D打印创业者投资十几万元,请“懂英文的大学生”从国外开源硬件社区下载设计图纸、规格说明书、控制软件、说明文档……所谓的3D打印自有品牌就华丽诞生了。如果这样还嫌麻烦,甚至可以直接购买国外开源3D打印机厂商的解决方案,一步到位。

国内大量充斥的山寨3D打印机虽然价格低廉,然而没有知识产权,技术水平不高,打印质量差,厂家甚至没有能力指导消费者使用、维护打印机,只能提供国外开源硬件社区的网址,让用户自己解决。山寨3D打印机和山寨手机一样,主要是想趁概念热门,趁机炒作捞快钱。中国3D产业联盟秘书长唐斌表示,目前3D打印行业已经出现了泡沫,100%的企业亏本。

不过,无论如何,3D打印依然是一项前途无量的技术,最前沿的3D打印甚至可以打印人体器官。在美国,科学家已经成功利用3D打印制造耳朵、肾脏、血管、皮肤、骨头五种器官,能够与人体完美地吻合在一起。而目前国内从地方政府到民间创业者的大量炒作行为,不仅不利于3D打印技术进步,而且很有可能使3D打印成为下一个光伏行业,泡沫迅速膨胀然后破灭。

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