當前經(jīng)濟背景下3D打印技術(shù)經(jīng)濟環(huán)境前景分析①

天津社會科學院現(xiàn)代企業(yè)研究所　趙云峰

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當前經(jīng)濟背景下3D打印技術(shù)經(jīng)濟環(huán)境前景分析①

天津社會科學院現(xiàn)代企業(yè)研究所趙云峰

摘 要：在當前工業(yè)革命4.0的背景下，發(fā)達國家將面臨更為艱巨的產(chǎn)業(yè)革命的挑戰(zhàn)，在具有優(yōu)秀的制造基地、穩(wěn)定的市場和飛快的創(chuàng)新能力的情況下，3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展讓整個世界都倍感新奇，在各領(lǐng)域的應(yīng)用也比比皆是。本文通過分析3D打印技術(shù)的發(fā)展背景，闡述了全球發(fā)達國家3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和全球新興市場國家3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，最后說明3D打印技術(shù)對生產(chǎn)、生活的改變及未來發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟環(huán)境3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)分析

1　3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展背景

以美國、德國為代表的發(fā)達國家一直以來都是世界先進制造業(yè)的標桿國家，也是先進技術(shù)的研發(fā)基地和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的領(lǐng)頭羊。當前以美國印度為代表的新興市場國家長期以來一直將人口紅利、模仿創(chuàng)新的方式進行追趕，在相當長的一段時間內(nèi)一直以此為發(fā)展路徑。隨著新產(chǎn)業(yè)革命的沖擊日漸顯現(xiàn)，世界各國對先進制造業(yè)發(fā)展制高點的爭奪日趨激烈，發(fā)達國家對新興經(jīng)濟體和發(fā)展中國家防范日深，設(shè)置了各種防范措施。當前工業(yè)革命4.0的背景下，發(fā)達國家將面臨更為艱巨的產(chǎn)業(yè)革命的挑戰(zhàn)，在具有優(yōu)秀的制造基地、穩(wěn)定的市場和飛快的創(chuàng)新能力的情況下，在金融危機后馬上更新本國內(nèi)的發(fā)展戰(zhàn)略，在國家層面占有先機。當前經(jīng)濟快速發(fā)展的新興經(jīng)濟體國家如果不能盡快建立自己的技術(shù)創(chuàng)新體系和政策體系，有可能長期處于這種跟隨發(fā)達國家腳步的發(fā)展階段，更會錯失這次次貸危機所帶來的彎道趕超的機會。

當前，我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)面臨結(jié)構(gòu)性調(diào)整，國際上更面臨多方面的打壓，在這樣的背景下，我國經(jīng)濟要面臨沖破經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整、創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)換所帶來的種種問題。國家更是推出一些列關(guān)于我國經(jīng)濟戰(zhàn)略部署的政策，比如《中國制造2025》、成立國家制造強國建設(shè)領(lǐng)導小組辦公室等，不但在宏觀面上確立總體目標和實施路徑，而且在具體落實過程中更要以國家經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展為基礎(chǔ)，但總體而言，制造業(yè)發(fā)展任務(wù)仍十分繁重，要同時完成工業(yè)2.0補課、工業(yè)3.0普及和工業(yè)4.0升級這三項任務(wù)。3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展讓整個世界都倍感新奇，在各領(lǐng)域的應(yīng)用也比比皆是。源于美國的3D打印技術(shù)正在慢慢改變著這個世界的制造業(yè)戰(zhàn)略格局，3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對未來有著不可估量的應(yīng)用前景。在英國《經(jīng)濟學人》雜志上，3D打印技術(shù)被稱作是“第三次工業(yè)革命的重要標志”。

2　全球發(fā)達國家3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟環(huán)境發(fā)展現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)源于美國和歐盟為代表的發(fā)達國家，尤其是美國在技術(shù)應(yīng)用、研發(fā)和推廣上都占有先機。美國目前將3D技術(shù)納入國家發(fā)展的重中之重，將全尺寸3D打印技術(shù)規(guī)劃為未來該項技術(shù)的重點發(fā)展方面，美國將3D打印技術(shù)納入國家制造項目中的核心項目，政府投資超過三千萬美金。當前，美國尖端行業(yè)已經(jīng)將3D打印技術(shù)納入其發(fā)展的重要位置，將該技術(shù)應(yīng)用于其重要部件的制造中，由于3D打印技術(shù)的便捷性，該技術(shù)的應(yīng)用不僅大大縮短了工時與費用，而且使制造工藝有了很大的提高。

由3D打印產(chǎn)業(yè)權(quán)威機構(gòu)發(fā)布的產(chǎn)業(yè)報告中表明，自2012年開始全球市場中3D打印技術(shù)的總收入超過20億美元，美國沃勒斯公司作為研究機構(gòu)中的權(quán)威機構(gòu)顯示22億美元的產(chǎn)業(yè)總收入涉及設(shè)備制造、高端服務(wù)等領(lǐng)域，而美國則占總量的三分之二以上，隨著社會經(jīng)濟的不斷增長，居民對3D打印服務(wù)的需求也是逐年增長，據(jù)美國相關(guān)行業(yè)協(xié)會的最新公布數(shù)據(jù)，3D打印產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值未來兩年之內(nèi)可以突破50億美金。

從地理范圍來看，據(jù)Wohlers Associates發(fā)布的2013年度報告顯示，美國、日本、德國、中國是目前擁有3D打印設(shè)備最多的國家，他們擁有的3D打印設(shè)備占全球3D打印設(shè)備的比例分別為38%、9.7%、9.4%和8.7%。北美、歐洲、亞太三大地區(qū)擁有的3D打印設(shè)備占全球3D設(shè)備份額分別是40.2%、29.1%和26.3%，拉丁美洲、中東和非洲地區(qū)擁有其余4.4%的市場份額。在3D打印服務(wù)產(chǎn)業(yè)中，制造業(yè)企業(yè)中大部分分布在歐洲發(fā)達國家，中國有7家，美國僅有5家，雖然從企業(yè)數(shù)量上來看，作為發(fā)展中國家的中國有一定量專業(yè)的制造企業(yè)，但是在3D打印產(chǎn)業(yè)中大部分高端制造業(yè)還是分布在歐洲國家，其排名前四位的有：美國3D Systems公司、Stratasys公司，以色列Object公司和德國EOS公司，這四家公司已經(jīng)占據(jù)了世界上大部分的市場，已經(jīng)形成了壟斷的態(tài)勢。

3　全球新興市場國家3D打印技術(shù)經(jīng)濟環(huán)境發(fā)展現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)無論從產(chǎn)品研發(fā)還是技術(shù)應(yīng)用都是啟動時期，對于新興市場國家來說，本國內(nèi)部的工業(yè)發(fā)展與發(fā)達國家來比較還是處于劣勢，但是，3D打印技術(shù)對于新興市場來講無論在產(chǎn)品推廣還是技術(shù)研發(fā)上都有很大的增長空間。從工業(yè)角度看分析，以中國為代表的新興市場國家在激光熔覆方面的技術(shù)具有一定優(yōu)勢，這有助于在以激光燒結(jié)為成型技術(shù)的3D打印設(shè)備制造和打印服務(wù)領(lǐng)域進行發(fā)展。從3D打印技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用角度分析，應(yīng)用的推廣速度取決于對于3D打印這一技術(shù)認知的提高，所以，相關(guān)輔助平臺的發(fā)展顯得越來越重要。從行業(yè)分布來看，新興國家市場的3D打印技術(shù)在消費電子產(chǎn)品、汽車、航空航天、醫(yī)療、軍工、地理信息、藝術(shù)設(shè)計等多個領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。其中，用于消費電子領(lǐng)域的打印技術(shù)仍然占主導地位，大約占20.3%的市場份額，其他主要領(lǐng)域依次是汽車(19.5%)、醫(yī)療/牙科(15.1%)、工業(yè)及商用機器(10.8%)?，F(xiàn)階段新興市場國家主要的3D打印企業(yè)一般以材料供應(yīng)，設(shè)備制造和打印服務(wù)的綜合形式存在，這是由產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期技術(shù)推廣和市場規(guī)模的限制所致。從長遠的角度來分析，3D產(chǎn)業(yè)鏈各個位置都會有專業(yè)化剝離出來，當產(chǎn)業(yè)發(fā)展到一定階段，產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品研發(fā)都會獨立出來并向產(chǎn)業(yè)鏈下游移動，最后將成為工具平臺。

可見，新興國家市場的整個3D打印產(chǎn)業(yè)鏈都存在巨大的潛在發(fā)展空間。在技術(shù)應(yīng)用推廣的起步階段，3D打印服務(wù)企業(yè)無疑會較快地帶來收益，許多新興市場國家已經(jīng)將3D打印產(chǎn)業(yè)納入發(fā)展規(guī)劃。例如，南非政府對于3D打印技術(shù)的關(guān)注非常重視，將3D打印技術(shù)中的機械設(shè)備的制造和開發(fā)納入本國內(nèi)制造業(yè)戰(zhàn)略的規(guī)劃中，將核心技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用與本國的經(jīng)濟戰(zhàn)略相協(xié)同規(guī)劃。中國對于3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也非常關(guān)注，在國內(nèi)經(jīng)濟科技發(fā)展優(yōu)秀的地區(qū)都建立3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心和科技園。在很長一段時間內(nèi)，3D打印房屋可能只會用在一些臨時建筑上，而自2013年開始，3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)有了新的突破。荷蘭阿姆斯特丹的建筑師們通過3D打印技術(shù)制造出世界上首個全尺寸3D打印房屋，美國加州哈德斯菲爾德大學和德國慕尼黑技術(shù)大學的教授和學生完成了移動版迷你房屋。雖然從現(xiàn)階段來看，3D打印房屋還需要克服諸如規(guī)模變大帶來的功能失效等問題，但是，3D打印技術(shù)對傳統(tǒng)建筑業(yè)的進軍，也讓之前不能移動的建筑有了更加靈活的改變。

4　3D打印技術(shù)未來發(fā)展趨勢

3D打印機激發(fā)了人們的想象力，人們借助3D技術(shù)，也不斷實現(xiàn)對自我限制的突破，生活中越來越多不可能的事情正在逐步變成可能。工程師們可以用其打印模具，“極客”牙醫(yī)可用它打印加壓，汽車維修公司可以用其打印稀缺的汽車零部件，而不是忍受全球物流的繁瑣和時間消耗，3D打印技術(shù)已經(jīng)切實的改變了我們的生產(chǎn)與生活方式。在2014年巴西世界杯開球儀式上，28歲的巴西殘疾青年平托來到場邊，他身著一種借助3D打印技術(shù)實現(xiàn)的“外骨骼”機器衣為世界杯開球，成功實現(xiàn)了雙腿的移動。現(xiàn)在人造器官的研究已經(jīng)相當可觀了，但是仍然面臨的一個難題就是如何在里面架構(gòu)血管以輸送營養(yǎng)物質(zhì)并排泄代謝廢物。德國的一個團隊目前找到了一種解決方案即用3D打印機打印一些毛細血管出來。打印使用的特殊油墨含有高分子聚合物以及生物分子，這樣可以減弱排異反應(yīng)。而通過一系列化學反應(yīng)，將打印出來的血管轉(zhuǎn)變成具有彈性的固體材料，這樣研究人員就能精確構(gòu)造毛細血管，這項研究成果將有力的推動大型人體器官的制造。此外，歐洲的研究人員正在研究能夠打印易消化食物的3D打印機，這一研究將會幫助歐盟完成為體弱老人推出的個性化糧食供應(yīng)體系，以保證老年人的身體健康。

西班牙巴塞羅那的Foodini3D打印機為食客們提供了便利。但是其每盤菜的打印時間明顯受到不同因素的影響比如菜肴的復(fù)雜程度和包含的食材種類。隨意點的食物類型需要花費幾分鐘打印，而復(fù)雜的巧克力造型就需要20分鐘。當然，精度不高或者速度太慢都不足以否定3D打印，因為每一種改變世界的技術(shù)都會經(jīng)歷同樣的階段，只要發(fā)現(xiàn)問題，就一定有解決的辦法——一切都是時間問題。

3D打印正在各行各業(yè)中如火如荼地發(fā)展著，一方面，3D打印無需機械加工或者模具就可以從計算機中打印出任何形狀的零部件，從而極大的縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本；另一方面，隨著開源軟件、新商業(yè)模式的出現(xiàn)，3D打印技術(shù)在帶來工業(yè)變革的同時，也應(yīng)當對其進行一定的規(guī)范，關(guān)于知識產(chǎn)權(quán)保護、危險品限制和人類倫理規(guī)范等問題需要更多的法律保障?？傊S著3D技術(shù)的不斷普及，生活中用到的物品會越來越多的反映在3D打印技術(shù)上，只有更豐富更實用的材料才能讓3D打印技術(shù)盡快地融入生產(chǎn)和生活。

參考文獻

［1］ 杰弗里·M.霍奇遜.制度與演化經(jīng)濟現(xiàn)代文選［M］.北京：高等教育出版社，2005.

［2］ 李金華.德國“工業(yè)4.0”背景下中國制造強國的六大行動路徑［J］.南京社會科學，2016（5）.

中圖分類號：F416.63

文獻標識碼：A

文章編號：2096-0298（2016）05（a）-141-02

基金項目：①天津社會科學院重點研究課題“天津先進制造業(yè)基地建設(shè)研究”(16YZD-04)。

作者簡介：趙云峰(1983-)，男，天津人，管理學博士，天津社會科學院現(xiàn)代企業(yè)研究所，副研究員，主要從事宏觀經(jīng)濟與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟方面的研究。