目前,全球正在興起新一輪數(shù)字化、智能化制造浪潮。2012年,《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》、《福布斯》、《紐約時報》等雜志都將3D 打印稱為“第三次工業(yè)革命”,期望以此讓制造業(yè)重新回流到歐美等西方發(fā)達(dá)國家。但筆者認(rèn)為恰恰相反,3D打印相關(guān)技術(shù)將給新興國家?guī)砹烁鄼C(jī)遇,將使制造業(yè)——尤其是制造業(yè)的上游產(chǎn)業(yè)鏈,進(jìn)一步掌握在中國等新興國家手中。
在3D 打印技術(shù)領(lǐng)域,我們和國際相比雖然還有一定的差距,但已不太大。我國自20世紀(jì)90年代初開始追蹤3D打印技術(shù)研究,目前已取得了一批基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化成果,部分甚至處于世界領(lǐng)先水平。例如,北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)開展的金屬熔敷成形技術(shù)研究,在國際上首次突破了鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等難加工大型復(fù)雜整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成形工藝。目前在北京、西安、武漢等地,緊跟國外也都相繼開設(shè)了3D照相打印館。
然而,與國外相比,國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模化程度不高。現(xiàn)在市場上無論3D掃描還是3D打印,無論高端還是低端,大部分都是國外的產(chǎn)品。因此,3D數(shù)字化和3D打印在我國還有著巨大的發(fā)展空間和機(jī)遇。
3D數(shù)字化設(shè)備和軟件系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化機(jī)遇
作為3D打印的前端和上游產(chǎn)業(yè)鏈,3D數(shù)字化掃描是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。因?yàn)閷τ诩彝サ娜粘?D打印任務(wù)而言,最重要的一個環(huán)節(jié)是進(jìn)行全(半)自動的數(shù)字化建模。
目前國內(nèi)的3D掃描設(shè)備在采集質(zhì)量和速度上和國外的同類產(chǎn)品相差不大,價格卻僅為四分之一左右。然而在市場化和產(chǎn)業(yè)化上仍有明顯差距,大部分產(chǎn)品都出自小型公司,尚未形成有影響力的品牌。這方面有待于政府和商業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步加大支持和投入,待時機(jī)成熟,完全可以使國產(chǎn)3D掃描設(shè)備占據(jù)絕大部分國內(nèi)市場甚至國際市場。
特別值得指出的是,在3D數(shù)字處理軟件方面,我國與國外的差距仍然較大。實(shí)際上,待3D硬件設(shè)備成熟之后,國際3D打印市場的核心競爭將轉(zhuǎn)移到相關(guān)的配套軟件上來。目前國內(nèi)的3D掃描廠商大多直接采用國外的大型成熟商業(yè)軟件,如美國的Geomagic Studio等。原因在于3D數(shù)字處理軟件的研發(fā)需要巨額的資金投入和長期的技術(shù)積累,目前國內(nèi)的小型公司難以承受研發(fā)風(fēng)險及可能的知識產(chǎn)權(quán)侵權(quán)風(fēng)險。
但從長遠(yuǎn)來看,擁有國產(chǎn)化的3D數(shù)字處理軟件是十分必要的,且是可行的。目前國內(nèi)的科研單位(如中國科學(xué)院、浙江大學(xué)、清華大學(xué)等)已基本解決了相關(guān)的技術(shù)難點(diǎn),只是沒有資金實(shí)力形成功能完整的大型軟件系統(tǒng)。
當(dāng)前,3D打印的主要矛盾在于有限的打印設(shè)備精度和用戶期待的理想打印結(jié)果間的出入。而通過對3D數(shù)字形狀進(jìn)行智能算法研究將有效地緩解這一矛盾。比如,可對3D形狀的頻域特征空間進(jìn)行智能化分析,優(yōu)化生成最匹配于當(dāng)前打印機(jī)精度的3D數(shù)字化模型。目前國內(nèi)科學(xué)家在該領(lǐng)域開展的多項(xiàng)突破性研究工作將有望轉(zhuǎn)換成巨大的生產(chǎn)力。
建立“中國智造”產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈
我國要完成向“中國智造”產(chǎn)業(yè)模式的轉(zhuǎn)變,關(guān)鍵要形成一大批能夠以3D產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工為職業(yè)的群體,建立完善良性循環(huán)而非惡性競爭的創(chuàng)新生態(tài)圈,這方面可借鑒美國Shapeways和Quirky公司的設(shè)計(jì)、制造、銷售全產(chǎn)業(yè)鏈模式。為支持設(shè)計(jì)人員去原創(chuàng)自己的風(fēng)格,擺脫低水平仿造、低水平收入的惡性循環(huán),需要國家出臺相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)法案,以及提供政策上的支持(如建立類似于Kickstarter的融資平臺)。
此外,我國還須進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新人才的教育和培訓(xùn),整體提升國人的動手能力和DIY興趣。
目前,商業(yè)化高端3D打印設(shè)備的定價權(quán)掌握在國外少數(shù)幾家公司手中。這些高端設(shè)備售價非常昂貴,而國內(nèi)尚缺乏相關(guān)的替代品,因此極大地增加了3D打印行業(yè)的運(yùn)營成本。
可喜的是,我國目前在高端3D打印設(shè)備的制造技術(shù)上與國外差距不大,在某些方面甚至有所超越。因此,加強(qiáng)我國在3D打印關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā),如設(shè)備和功能材料的制備、智能控制問題的解決、激光器/噴嘴等核心元部件的研制等,并進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)銷售,對市面上的國外同類產(chǎn)品進(jìn)行價格上的有效制衡,是支撐“中國智造”模式的前提和保障。
要打印一件3D物品,目前技術(shù)上還沒有一套全自動的解決方案,仍需要大量復(fù)雜的智力和手工勞動,如3D形狀的數(shù)字化掃描過程、數(shù)字產(chǎn)品的創(chuàng)意設(shè)計(jì)、3D打印產(chǎn)品的清理和拋光上色等。在歐美等發(fā)達(dá)國家,由于人工費(fèi)用非常昂貴,導(dǎo)致設(shè)計(jì)和打印一件3D產(chǎn)品價格不菲。
以一家國外3D照相館為例,一個6英寸的全彩雕像成本價約為2493元人民幣。這個價位在國內(nèi)幾乎沒有可行性。而在國內(nèi),可以使用國產(chǎn)的智能掃描設(shè)備,經(jīng)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意加工之后,再采用低成本的單色材料,并利用低成本的單色3D打印機(jī)將模型打印出來,最后雇用極具價格優(yōu)勢的美工流水線進(jìn)行手動上色,全部成本在“中國智造”模式下可控制在100元人民幣以內(nèi)。
因此,即使在由“批量生產(chǎn)”轉(zhuǎn)向“批量定制”的時代,以3D打印為代表的第三次工業(yè)革命仍有很大希望在中國落地生根,形成“中國智造”的新模式,而不是制造業(yè)回流到歐美。數(shù)字化、智能化技術(shù)將深刻改變傳統(tǒng)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)模式,將為我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展帶來前所未有的機(jī)遇。目前,全球正在興起新一輪數(shù)字化、智能化制造浪潮。2012年,《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》、《福布斯》、《紐約時報》等雜志都將3D 打印稱為“第三次工業(yè)革命”,期望以此讓制造業(yè)重新回流到歐美等西方發(fā)達(dá)國家。但筆者認(rèn)為恰恰相反,3D打印相關(guān)技術(shù)將給新興國家?guī)砹烁鄼C(jī)遇,將使制造業(yè)——尤其是制造業(yè)的上游產(chǎn)業(yè)鏈,進(jìn)一步掌握在中國等新興國家手中。
在3D 打印技術(shù)領(lǐng)域,我們和國際相比雖然還有一定的差距,但已不太大。我國自20世紀(jì)90年代初開始追蹤3D打印技術(shù)研究,目前已取得了一批基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化成果,部分甚至處于世界領(lǐng)先水平。例如,北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)開展的金屬熔敷成形技術(shù)研究,在國際上首次突破了鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等難加工大型復(fù)雜整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成形工藝。目前在北京、西安、武漢等地,緊跟國外也都相繼開設(shè)了3D照相打印館。
然而,與國外相比,國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模化程度不高。現(xiàn)在市場上無論3D掃描還是3D打印,無論高端還是低端,大部分都是國外的產(chǎn)品。因此,3D數(shù)字化和3D打印在我國還有著巨大的發(fā)展空間和機(jī)遇。
3D數(shù)字化設(shè)備和軟件系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化機(jī)遇
作為3D打印的前端和上游產(chǎn)業(yè)鏈,3D數(shù)字化掃描是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。因?yàn)閷τ诩彝サ娜粘?D打印任務(wù)而言,最重要的一個環(huán)節(jié)是進(jìn)行全(半)自動的數(shù)字化建模。
目前國內(nèi)的3D掃描設(shè)備在采集質(zhì)量和速度上和國外的同類產(chǎn)品相差不大,價格卻僅為四分之一左右。然而在市場化和產(chǎn)業(yè)化上仍有明顯差距,大部分產(chǎn)品都出自小型公司,尚未形成有影響力的品牌。這方面有待于政府和商業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步加大支持和投入,待時機(jī)成熟,完全可以使國產(chǎn)3D掃描設(shè)備占據(jù)絕大部分國內(nèi)市場甚至國際市場。
特別值得指出的是,在3D數(shù)字處理軟件方面,我國與國外的差距仍然較大。實(shí)際上,待3D硬件設(shè)備成熟之后,國際3D打印市場的核心競爭將轉(zhuǎn)移到相關(guān)的配套軟件上來。目前國內(nèi)的3D掃描廠商大多直接采用國外的大型成熟商業(yè)軟件,如美國的Geomagic Studio等。原因在于3D數(shù)字處理軟件的研發(fā)需要巨額的資金投入和長期的技術(shù)積累,目前國內(nèi)的小型公司難以承受研發(fā)風(fēng)險及可能的知識產(chǎn)權(quán)侵權(quán)風(fēng)險。
但從長遠(yuǎn)來看,擁有國產(chǎn)化的3D數(shù)字處理軟件是十分必要的,且是可行的。目前國內(nèi)的科研單位(如中國科學(xué)院、浙江大學(xué)、清華大學(xué)等)已基本解決了相關(guān)的技術(shù)難點(diǎn),只是沒有資金實(shí)力形成功能完整的大型軟件系統(tǒng)。
當(dāng)前,3D打印的主要矛盾在于有限的打印設(shè)備精度和用戶期待的理想打印結(jié)果間的出入。而通過對3D數(shù)字形狀進(jìn)行智能算法研究將有效地緩解這一矛盾。比如,可對3D形狀的頻域特征空間進(jìn)行智能化分析,優(yōu)化生成最匹配于當(dāng)前打印機(jī)精度的3D數(shù)字化模型。目前國內(nèi)科學(xué)家在該領(lǐng)域開展的多項(xiàng)突破性研究工作將有望轉(zhuǎn)換成巨大的生產(chǎn)力。
建立“中國智造”產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈
我國要完成向“中國智造”產(chǎn)業(yè)模式的轉(zhuǎn)變,關(guān)鍵要形成一大批能夠以3D產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工為職業(yè)的群體,建立完善良性循環(huán)而非惡性競爭的創(chuàng)新生態(tài)圈,這方面可借鑒美國Shapeways和Quirky公司的設(shè)計(jì)、制造、銷售全產(chǎn)業(yè)鏈模式。為支持設(shè)計(jì)人員去原創(chuàng)自己的風(fēng)格,擺脫低水平仿造、低水平收入的惡性循環(huán),需要國家出臺相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)法案,以及提供政策上的支持(如建立類似于Kickstarter的融資平臺)。
此外,我國還須進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新人才的教育和培訓(xùn),整體提升國人的動手能力和DIY興趣。
目前,商業(yè)化高端3D打印設(shè)備的定價權(quán)掌握在國外少數(shù)幾家公司手中。這些高端設(shè)備售價非常昂貴,而國內(nèi)尚缺乏相關(guān)的替代品,因此極大地增加了3D打印行業(yè)的運(yùn)營成本。
可喜的是,我國目前在高端3D打印設(shè)備的制造技術(shù)上與國外差距不大,在某些方面甚至有所超越。因此,加強(qiáng)我國在3D打印關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā),如設(shè)備和功能材料的制備、智能控制問題的解決、激光器/噴嘴等核心元部件的研制等,并進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)銷售,對市面上的國外同類產(chǎn)品進(jìn)行價格上的有效制衡,是支撐“中國智造”模式的前提和保障。
要打印一件3D物品,目前技術(shù)上還沒有一套全自動的解決方案,仍需要大量復(fù)雜的智力和手工勞動,如3D形狀的數(shù)字化掃描過程、數(shù)字產(chǎn)品的創(chuàng)意設(shè)計(jì)、3D打印產(chǎn)品的清理和拋光上色等。在歐美等發(fā)達(dá)國家,由于人工費(fèi)用非常昂貴,導(dǎo)致設(shè)計(jì)和打印一件3D產(chǎn)品價格不菲。
以一家國外3D照相館為例,一個6英寸的全彩雕像成本價約為2493元人民幣。這個價位在國內(nèi)幾乎沒有可行性。而在國內(nèi),可以使用國產(chǎn)的智能掃描設(shè)備,經(jīng)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意加工之后,再采用低成本的單色材料,并利用低成本的單色3D打印機(jī)將模型打印出來,最后雇用極具價格優(yōu)勢的美工流水線進(jìn)行手動上色,全部成本在“中國智造”模式下可控制在100元人民幣以內(nèi)。
因此,即使在由“批量生產(chǎn)”轉(zhuǎn)向“批量定制”的時代,以3D打印為代表的第三次工業(yè)革命仍有很大希望在中國落地生根,形成“中國智造”的新模式,而不是制造業(yè)回流到歐美。數(shù)字化、智能化技術(shù)將深刻改變傳統(tǒng)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)模式,將為我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展帶來前所未有的機(jī)遇。
目前,全球正在興起新一輪數(shù)字化、智能化制造浪潮。2012年,《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》、《福布斯》、《紐約時報》等雜志都將3D 打印稱為“第三次工業(yè)革命”,期望以此讓制造業(yè)重新回流到歐美等西方發(fā)達(dá)國家。但筆者認(rèn)為恰恰相反,3D打印相關(guān)技術(shù)將給新興國家?guī)砹烁鄼C(jī)遇,將使制造業(yè)——尤其是制造業(yè)的上游產(chǎn)業(yè)鏈,進(jìn)一步掌握在中國等新興國家手中。
在3D 打印技術(shù)領(lǐng)域,我們和國際相比雖然還有一定的差距,但已不太大。我國自20世紀(jì)90年代初開始追蹤3D打印技術(shù)研究,目前已取得了一批基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化成果,部分甚至處于世界領(lǐng)先水平。例如,北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)開展的金屬熔敷成形技術(shù)研究,在國際上首次突破了鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等難加工大型復(fù)雜整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成形工藝。目前在北京、西安、武漢等地,緊跟國外也都相繼開設(shè)了3D照相打印館。
然而,與國外相比,國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模化程度不高。現(xiàn)在市場上無論3D掃描還是3D打印,無論高端還是低端,大部分都是國外的產(chǎn)品。因此,3D數(shù)字化和3D打印在我國還有著巨大的發(fā)展空間和機(jī)遇。
3D數(shù)字化設(shè)備和軟件系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化機(jī)遇
作為3D打印的前端和上游產(chǎn)業(yè)鏈,3D數(shù)字化掃描是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。因?yàn)閷τ诩彝サ娜粘?D打印任務(wù)而言,最重要的一個環(huán)節(jié)是進(jìn)行全(半)自動的數(shù)字化建模。
目前國內(nèi)的3D掃描設(shè)備在采集質(zhì)量和速度上和國外的同類產(chǎn)品相差不大,價格卻僅為四分之一左右。然而在市場化和產(chǎn)業(yè)化上仍有明顯差距,大部分產(chǎn)品都出自小型公司,尚未形成有影響力的品牌。這方面有待于政府和商業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步加大支持和投入,待時機(jī)成熟,完全可以使國產(chǎn)3D掃描設(shè)備占據(jù)絕大部分國內(nèi)市場甚至國際市場。
特別值得指出的是,在3D數(shù)字處理軟件方面,我國與國外的差距仍然較大。實(shí)際上,待3D硬件設(shè)備成熟之后,國際3D打印市場的核心競爭將轉(zhuǎn)移到相關(guān)的配套軟件上來。目前國內(nèi)的3D掃描廠商大多直接采用國外的大型成熟商業(yè)軟件,如美國的Geomagic Studio等。原因在于3D數(shù)字處理軟件的研發(fā)需要巨額的資金投入和長期的技術(shù)積累,目前國內(nèi)的小型公司難以承受研發(fā)風(fēng)險及可能的知識產(chǎn)權(quán)侵權(quán)風(fēng)險。
但從長遠(yuǎn)來看,擁有國產(chǎn)化的3D數(shù)字處理軟件是十分必要的,且是可行的。目前國內(nèi)的科研單位(如中國科學(xué)院、浙江大學(xué)、清華大學(xué)等)已基本解決了相關(guān)的技術(shù)難點(diǎn),只是沒有資金實(shí)力形成功能完整的大型軟件系統(tǒng)。
當(dāng)前,3D打印的主要矛盾在于有限的打印設(shè)備精度和用戶期待的理想打印結(jié)果間的出入。而通過對3D數(shù)字形狀進(jìn)行智能算法研究將有效地緩解這一矛盾。比如,可對3D形狀的頻域特征空間進(jìn)行智能化分析,優(yōu)化生成最匹配于當(dāng)前打印機(jī)精度的3D數(shù)字化模型。目前國內(nèi)科學(xué)家在該領(lǐng)域開展的多項(xiàng)突破性研究工作將有望轉(zhuǎn)換成巨大的生產(chǎn)力。
建立“中國智造”產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈
我國要完成向“中國智造”產(chǎn)業(yè)模式的轉(zhuǎn)變,關(guān)鍵要形成一大批能夠以3D產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工為職業(yè)的群體,建立完善良性循環(huán)而非惡性競爭的創(chuàng)新生態(tài)圈,這方面可借鑒美國Shapeways和Quirky公司的設(shè)計(jì)、制造、銷售全產(chǎn)業(yè)鏈模式。為支持設(shè)計(jì)人員去原創(chuàng)自己的風(fēng)格,擺脫低水平仿造、低水平收入的惡性循環(huán),需要國家出臺相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)法案,以及提供政策上的支持(如建立類似于Kickstarter的融資平臺)。
此外,我國還須進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新人才的教育和培訓(xùn),整體提升國人的動手能力和DIY興趣。
目前,商業(yè)化高端3D打印設(shè)備的定價權(quán)掌握在國外少數(shù)幾家公司手中。這些高端設(shè)備售價非常昂貴,而國內(nèi)尚缺乏相關(guān)的替代品,因此極大地增加了3D打印行業(yè)的運(yùn)營成本。
可喜的是,我國目前在高端3D打印設(shè)備的制造技術(shù)上與國外差距不大,在某些方面甚至有所超越。因此,加強(qiáng)我國在3D打印關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā),如設(shè)備和功能材料的制備、智能控制問題的解決、激光器/噴嘴等核心元部件的研制等,并進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)銷售,對市面上的國外同類產(chǎn)品進(jìn)行價格上的有效制衡,是支撐“中國智造”模式的前提和保障。
要打印一件3D物品,目前技術(shù)上還沒有一套全自動的解決方案,仍需要大量復(fù)雜的智力和手工勞動,如3D形狀的數(shù)字化掃描過程、數(shù)字產(chǎn)品的創(chuàng)意設(shè)計(jì)、3D打印產(chǎn)品的清理和拋光上色等。在歐美等發(fā)達(dá)國家,由于人工費(fèi)用非常昂貴,導(dǎo)致設(shè)計(jì)和打印一件3D產(chǎn)品價格不菲。
以一家國外3D照相館為例,一個6英寸的全彩雕像成本價約為2493元人民幣。這個價位在國內(nèi)幾乎沒有可行性。而在國內(nèi),可以使用國產(chǎn)的智能掃描設(shè)備,經(jīng)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意加工之后,再采用低成本的單色材料,并利用低成本的單色3D打印機(jī)將模型打印出來,最后雇用極具價格優(yōu)勢的美工流水線進(jìn)行手動上色,全部成本在“中國智造”模式下可控制在100元人民幣以內(nèi)。
因此,即使在由“批量生產(chǎn)”轉(zhuǎn)向“批量定制”的時代,以3D打印為代表的第三次工業(yè)革命仍有很大希望在中國落地生根,形成“中國智造”的新模式,而不是制造業(yè)回流到歐美。數(shù)字化、智能化技術(shù)將深刻改變傳統(tǒng)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)模式,將為我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展帶來前所未有的機(jī)遇。
目前,全球正在興起新一輪數(shù)字化、智能化制造浪潮。2012年,《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》、《福布斯》、《紐約時報》等雜志都將3D 打印稱為“第三次工業(yè)革命”,期望以此讓制造業(yè)重新回流到歐美等西方發(fā)達(dá)國家。但筆者認(rèn)為恰恰相反,3D打印相關(guān)技術(shù)將給新興國家?guī)砹烁鄼C(jī)遇,將使制造業(yè)——尤其是制造業(yè)的上游產(chǎn)業(yè)鏈,進(jìn)一步掌握在中國等新興國家手中。
在3D 打印技術(shù)領(lǐng)域,我們和國際相比雖然還有一定的差距,但已不太大。我國自20世紀(jì)90年代初開始追蹤3D打印技術(shù)研究,目前已取得了一批基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化成果,部分甚至處于世界領(lǐng)先水平。例如,北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)開展的金屬熔敷成形技術(shù)研究,在國際上首次突破了鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等難加工大型復(fù)雜整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成形工藝。目前在北京、西安、武漢等地,緊跟國外也都相繼開設(shè)了3D照相打印館。
然而,與國外相比,國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模化程度不高。現(xiàn)在市場上無論3D掃描還是3D打印,無論高端還是低端,大部分都是國外的產(chǎn)品。因此,3D數(shù)字化和3D打印在我國還有著巨大的發(fā)展空間和機(jī)遇。
3D數(shù)字化設(shè)備和軟件系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化機(jī)遇 作為3D打印的前端和上游產(chǎn)業(yè)鏈,3D數(shù)字化掃描是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。因?yàn)閷τ诩彝サ娜粘?D打印任務(wù)而言,最重要的一個環(huán)節(jié)是進(jìn)行全(半)自動的數(shù)字化建模。
目前國內(nèi)的3D掃描設(shè)備在采集質(zhì)量和速度上和國外的同類產(chǎn)品相差不大,價格卻僅為四分之一左右。然而在市場化和產(chǎn)業(yè)化上仍有明顯差距,大部分產(chǎn)品都出自小型公司,尚未形成有影響力的品牌。這方面有待于政府和商業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步加大支持和投入,待時機(jī)成熟,完全可以使國產(chǎn)3D掃描設(shè)備占據(jù)絕大部分國內(nèi)市場甚至國際市場。
特別值得指出的是,在3D數(shù)字處理軟件方面,我國與國外的差距仍然較大。實(shí)際上,待3D硬件設(shè)備成熟之后,國際3D打印市場的核心競爭將轉(zhuǎn)移到相關(guān)的配套軟件上來。目前國內(nèi)的3D掃描廠商大多直接采用國外的大型成熟商業(yè)軟件,如美國的Geomagic Studio等。原因在于3D數(shù)字處理軟件的研發(fā)需要巨額的資金投入和長期的技術(shù)積累,目前國內(nèi)的小型公司難以承受研發(fā)風(fēng)險及可能的知識產(chǎn)權(quán)侵權(quán)風(fēng)險。
但從長遠(yuǎn)來看,擁有國產(chǎn)化的3D數(shù)字處理軟件是十分必要的,且是可行的。目前國內(nèi)的科研單位(如中國科學(xué)院、浙江大學(xué)、清華大學(xué)等)已基本解決了相關(guān)的技術(shù)難點(diǎn),只是沒有資金實(shí)力形成功能完整的大型軟件系統(tǒng)。
當(dāng)前,3D打印的主要矛盾在于有限的打印設(shè)備精度和用戶期待的理想打印結(jié)果間的出入。而通過對3D數(shù)字形狀進(jìn)行智能算法研究將有效地緩解這一矛盾。比如,可對3D形狀的頻域特征空間進(jìn)行智能化分析,優(yōu)化生成最匹配于當(dāng)前打印機(jī)精度的3D數(shù)字化模型。目前國內(nèi)科學(xué)家在該領(lǐng)域開展的多項(xiàng)突破性研究工作將有望轉(zhuǎn)換成巨大的生產(chǎn)力。
建立“中國智造”產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈 我國要完成向“中國智造”產(chǎn)業(yè)模式的轉(zhuǎn)變,關(guān)鍵要形成一大批能夠以3D產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工為職業(yè)的群體,建立完善良性循環(huán)而非惡性競爭的創(chuàng)新生態(tài)圈,這方面可借鑒美國Shapeways和Quirky公司的設(shè)計(jì)、制造、銷售全產(chǎn)業(yè)鏈模式。為支持設(shè)計(jì)人員去原創(chuàng)自己的風(fēng)格,擺脫低水平仿造、低水平收入的惡性循環(huán),需要國家出臺相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)法案,以及提供政策上的支持(如建立類似于Kickstarter的融資平臺)。
此外,我國還須進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新人才的教育和培訓(xùn),整體提升國人的動手能力和DIY興趣。
目前,商業(yè)化高端3D打印設(shè)備的定價權(quán)掌握在國外少數(shù)幾家公司手中。這些高端設(shè)備售價非常昂貴,而國內(nèi)尚缺乏相關(guān)的替代品,因此極大地增加了3D打印行業(yè)的運(yùn)營成本。
可喜的是,我國目前在高端3D打印設(shè)備的制造技術(shù)上與國外差距不大,在某些方面甚至有所超越。因此,加強(qiáng)我國在3D打印關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā),如設(shè)備和功能材料的制備、智能控制問題的解決、激光器/噴嘴等核心元部件的研制等,并進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)銷售,對市面上的國外同類產(chǎn)品進(jìn)行價格上的有效制衡,是支撐“中國智造”模式的前提和保障。
要打印一件3D物品,目前技術(shù)上還沒有一套全自動的解決方案,仍需要大量復(fù)雜的智力和手工勞動,如3D形狀的數(shù)字化掃描過程、數(shù)字產(chǎn)品的創(chuàng)意設(shè)計(jì)、3D打印產(chǎn)品的清理和拋光上色等。在歐美等發(fā)達(dá)國家,由于人工費(fèi)用非常昂貴,導(dǎo)致設(shè)計(jì)和打印一件3D產(chǎn)品價格不菲。
以一家國外3D照相館為例,一個6英寸的全彩雕像成本價約為2493元人民幣。這個價位在國內(nèi)幾乎沒有可行性。而在國內(nèi),可以使用國產(chǎn)的智能掃描設(shè)備,經(jīng)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意加工之后,再采用低成本的單色材料,并利用低成本的單色3D打印機(jī)將模型打印出來,最后雇用極具價格優(yōu)勢的美工流水線進(jìn)行手動上色,全部成本在“中國智造”模式下可控制在100元人民幣以內(nèi)。
因此,即使在由“批量生產(chǎn)”轉(zhuǎn)向“批量定制”的時代,以3D打印為代表的第三次工業(yè)革命仍有很大希望在中國落地生根,形成“中國智造”的新模式,而不是制造業(yè)回流到歐美。數(shù)字化、智能化技術(shù)將深刻改變傳統(tǒng)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)模式,將為我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展帶來前所未有的機(jī)遇。