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市场快讯

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3D打印技术的市场潜力 |专访西安交大李涤尘教授

2018,10,23


3D打印技术已经成为世界主要国家抢抓新一轮科技革命与产业变革机遇,抢占先进制造业发展制高点的竞争焦点之一。近年来,全球3D打印产业呈现快速发展的态势,技术研发创新层出不穷,行业应用领域和范围持续拓展。

 

然而,尽管3D打印技术发展迅速,但真正实现产业化的技术仍然有限, 3D打印产业在万亿规模的制造业市场中占比仍然微乎其微,产业数据显示,2017年全球3D打印产业产值为73.36亿美元,其中中国市场规模为14.46亿美元。

 

3D打印科研成果如果落地?应用市场如何打开?最有可能在哪些领域率先爆发?

 

新材料在线对话西安交通大学机械工程学院长江学者特聘教授,机械制造系统工程国家重点实验室主任李涤尘教授,就上述问题展开深入探讨。

 

李涤尘教授在3D打印技术科研方面有着丰富的实践经验,先后获得过国家国家科技进步二等奖和国家技术发明奖二等奖。2018年其研究成果“个性化下颌骨重建假体”产品获得了国内首个个性化产品CFDA注册,成为我国3D打印技术医学走向产业化的里程碑。此外,李涤尘教授在生物医用3D打印材料成果转化方面也走在了国际前列,其团队研发的3D打印peek材料已经多次在临床试验上取得成功。

 

以下根据采访实录整理。(Q为新材料在线,A为李涤尘教授。)

 

Q:我们观察到许多高校的3D打印科研成果都选择了自主转化,您怎么看这一现象?

 

A : 高校老师面临很大的一个问题,就是擅长研究,但并不擅长转化。这带给我们这样一个挑战,就是如何实现它?我认为高等学校是不可能不做前沿研究的,高校也没必要跟企业竞争,在一定程度上也竞争不过企业,无论是经济实力还是人力资源,企业实力要强得多。高校老师的任务首先是创新,而不是产业化。

 

但是现在的形势是什么?就是创新完了以后没人来承接产业化,因为大部分企业希望通过更低成本的方式去获取技术,相比自主研发,对成熟技术的买卖和模仿显然更容易。这也导致了一个问题,大量的重复竞争,使得价格越来越低,企业利润越来越薄,没有应用点,企业不接受,高校也不转化,那么这个项目就“死”了。所以这就是为什么中国的早期的3D打印都是从高校派生出来 ,基本没有企业派生出来一个很重要的原因。

 

A : 目前制约3D打印技实现产业化落地的因素有哪些?

 

Q : 我认为第一个因素还是市场;做科研可以不讲究市场,但是要做产业,没有市场,任何事情都做不起来。

 

3D打印现在面临一个最大的挑战,就是到底用在哪?因为大批量生产成本比不过模具, 这是最大的一个约束。所以根据这些实际情况,现在最大的市场,一个是生物医疗,一个是航天航空,因为航天航空毕竟算是中小批量,而且它对成本来说并不是非常苛求的。而医疗基本上是个性化制造,它对成本也不会很苛求的。但是如果做汽车行业,做大批量生产,我估计比较难。产品开发阶段,我想问题不大,但是要实际生产,我觉得是有问题的。

 

第二个因素是原材料和系统的配置;大家也都知道,3D打印对材料的要求是非常高的,因为不同的材料就会有不同的产品。现在基本上都是做3D打印设备的自己去搞材料,实际上很多材料产业没有跟它衔接上。

 

比如说金属,金属成型难题很大程度是开裂,像高温合金开裂,因为用的材料都是过去传统铸造的材料,根本没有按照适应瞬态加热、瞬态冷却这种材料的配比去做,那么性能不可能提升。我们一个很深入的感觉,就是材料如果转变,很多工艺问题都迎刃而解。

 

我们做光固化成型时,开始用丙烯酸树脂,丙烯酸树脂收缩率很大,我们做了大量工艺实验,就想把它的变形率降下来,没有成功,但是改用环氧树脂,阳离子聚合以后,性能马上就好了,这是本质上的进步。所以材料、工艺和应用的结合,这是走向市场扩大,和实现产业化规模的一个很重要的方向。

 

A : 目前市场上3D打印材料与设备绑定的现象非常普遍,是否约束了3D打印材料的发展?

 

Q : 你说的这个问题非常关键,这就是市场的运作机制的问题。但是约束这个观点我不太赞同。

 

首先,目前存在一个很大的问题是材料厂商认为现在产业规模很小,没有能力和资金去做3D打印专用材料。因此,设备厂商如果不去开发材料,就没有原材料可用。现在情况有所好转,一些材料厂商已经意识到3D打印市场的潜力。

 

此外,材料和设备工艺的绑定,的确有封闭的一面,但是也有其存在的合理性,因为材料跟工艺密切相关。工艺是根据使用的材料做了大量的实验形成的,如果脱离原先的材料,还用这个工艺参数去做,一旦不成功,设备厂商就可能面临责备。实际上并非设备本身的问题,而是工艺参数和材料的作用关系导致。

 

实际上,我们非常期待搞材料的厂商跟搞工艺的结合。从国际上来看,诸如3Dsystem公司早期的材料也不是自己做,而是跟其他材料公司结合去做。

 

美国早期的3D打印公司与材料厂商之间实际上是有股份绑定的,比如设备厂商和材料厂商互占股份,这样材料厂商就会全力以赴的研发新材料,因为他能从中获益。

 

所以,中国很多产业化问题,实际上不能简单的说是技术问题,它更多是市场运行机制和各方利益的价值取向如何绑定的问题。

 

A: 高校的3D打印科研成果应该如何实现产业化落地?

 

Q :实际上我们自己办企业也经历了很长时间摸索,我们在1997开发出当时的商业化光固化成型机并开始产业化。通过这些年的产业化摸索,我总结下来有三个要点:

 

第一,找到具备竞争力的产业落脚点;比如说做医疗, 我当时为什么选择去做医疗?是因为我们设备做好后不知道用在哪。我们非常清楚没有市场的技术必定会被淘汰。于是我就跑到医院去,因为我觉得单件小批量生产最典型的用处就是医院,因为医院每个患者需求都不一样,我通过跟医生交流,找到了骨的替代需求,因为它有微结构,有外型结构, 3D打印的优势恰好能体现出来。

 

第二,应用必须自己去找;这个应用是要脚踏实地到应用部门去反复交流沟通以后,根据你的技术特点才能凝炼出来。凝练出来以后,再深入挖掘,市场就一点点做大了。

 

第三,要寻找最具有创新活力的应用端合作伙伴;就医疗应用而言,我们寻找了很多合作伙伴。比如像第四军医大这样的医院,他们医生都非常有活力,而且他们学校文化也鼓励创新。有了这个前提,他们提出方案,我们提供设计和产品,尝试应用后取得了成功,路就走通了。

 

科研成果转化每个环节的工作都很重要,而且每个环节的这些人都要有活力,我们过去很注重技术,但实际上我发现这中间更注重人的创新精神,和他们是否有不断提升的意识。

(本文转自新材料在线)

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