MSC把握“中国制造2025”的仿真趋势范文合集

第一篇：MSC把握“中国制造2025”的仿真趋势

MSC把握“中国制造2025”的仿真趋势

“《中国制造2025》纲领的提出，为中国制造业开辟了全新的发展局面。如何准确把握并积极应对《中国制造2025》战略所带来的机遇和挑战，是摆在中国制造业面前的紧迫任务，也是对中国仿真行业提出的更高要求。”MSCSoftware中国区技术总监陈扬在MSC Software北京办公室接受记者采访时如是说。

“软件产品由微观到系统逐级铺开”是MSC Software多年的发展战略，MSC Software希望构建一套以材料分析为基础，从工艺仿真、部件仿真，再到装配仿真，最终实现全系统联合仿真的完整产品体系。陈扬博士认为，“从材料微观结构到系统协同仿真”的模式正是把握了《中国制造2025））提出的发展战略，紧随《中国制造2025》的趋势，从多方面帮助中国制造企业在新形势下实现新突破。

大力推动新材料仿真技术的发展

新材料领域是《中国制造2025））中要求大力推动突破发展的十个重点领域之一。通过利用复合材料替代金属，实现材料轻量化、节能减排是新材料研究的主要目的。然而新型复合材料与金属不同，它性质复杂，很多材料内部纤维构成在不同的工艺情况下都有所不同，因此以材料结构为基础，预测材料的特性成为新材料研发中的重要一环。

以改性塑料为例，改性塑料是目前应用最广、用量最大的一类广义复合材料，主要用于电子电器和汽车内外饰结构等。改性塑料部件结构分析面临的主要问题有4个方面：首先，塑料产品大多为薄壁壳体结构。需要先对实体CAD模型抽取中面，之后在中面网格上进行仿真计算。其次，纤维的分布受到注塑过程的影响，因此在结构空间上存在明显的不均匀性各向异性。且塑料材料特性随时间、频率和温度变化而变化。再次，工艺仿真与结构有限元计算通常是在不同的网格模型上进行的，为了在结构有限元计算中考虑局部纤维排向影响，势必需要将纤维方向张量数据在不同网格之间传递。最后，在进行结构有限元计算时，局部材料刚度需要被分别计算出来，考虑到刚度随载荷状态和时间的变化（材料非线性），材料刚度的计算需要被嵌套进结构有限元计算的每一个增量步中。

在这种情况下，需要根据原材料特性和材料微观结构预测其宏观性能，并与结构有限元和工艺仿真相结合，提高结构分析精度。“考虑成型工艺影响的改性塑料部件结构分析方法，就是针对改性塑料部件的特殊技术。”陈扬博士介绍说，MSC Software针对复合材料分析问题，专门收购了业内知名企业eXstream公司的Digimat软件。利用MSC Apex、Digimat、MSC lYTastran及Marc等非线性软件的组合，可以快速抽取薄壁结构CAD中面（MSCAPEX），创建改性塑料非线性各向异性材料模型，还能考虑注塑工艺对纤维分布不均匀性的影响，并综合诸多因素（Digimat），很好地解决了复合材料的强度、NTVH和冲击等结构分析（MSC Nastran、Marc、Dytran及其他非线性软件）过程中遇到的问题。

大量的物理试验证明，通过传统方法测试所得到的预报中损伤破坏要比Digimat的结果轻微得多，对材料的非线性和失效考虑严重不足，将导致对产品强度的过高估计。而Digimat提倡的方法与实验结果相比，误差可以控制在10%以内。

智能设计+智能工艺

在推广智能设计的同时，《中国制造2025》还重点提到了对制造过程智能化的建设。通过在重点领域试点建设智能工厂、数字化车间，加快人机智能交互、工业机器人、智能物流管理和增材制造等技术和装备在生产过程中的应用，促进制造工艺的仿真优化、数字化控制以及状态信息实时监测和自适应控制。

在工艺仿真方面，金属加工工艺仿真软件Simufact为关键共性基础工艺研究，开展先进成型和加工等关键制造工艺联合攻关提供了帮助。Simufact可以模拟的工艺场景包括：辊锻、楔横轧、孔型斜轧、环件轧制、摆碾、径向锻造、开坯锻、剪切/强力旋压、挤压、镦锻、自由锻、温锻、锤锻、多向模锻及板管的液压涨形等。同时，Simufact还具有模具应力分析、热处理工艺仿真、材料微观组织仿真和焊接仿真等专业的配套模块。以焊接仿真为例，在仿真过程中，Simufact可以省去焊缝、焊条和部件之间网格匹配的过程，在仿真开始以后，根据应变情况自动改变，并能够把焊接过程中的参数直接代入到装配环节，使仿真贯通产品的生产环节。Simufact根据欧美主要OEM厂商的要求，成功地弥补了已有工具软件的不足，大大增强了软件的易学、易用性，使设计工程师、工艺工程师也能方便地利用仿真技术。

联合仿真与协同系统建设

汽车的关门过程具有时间短、频率带宽并伴有高度非线性冲击和噪声的特点。研究认为以下会引起关门声质的不良效果：响度太大、尖锐度太高、鸣铃和异响，门锁的抨击不光会导致太大的响度，也会引起尖叫，在设计中应该尽量减小和避免。除了关门冲击引起的门结构振动以外，其他许多因素也直接影响关门声质。例如：门结构的重量，密封条（吸收能量，衰减高频振动），漏气孔的大小、位置分布，门锁的机构等。优化汽车关门过程的仿真实验，需要设计多个物理条件的耦合，形成了一个全面的联合仿真应用实例。

陈杨博士介绍说，利用MSC Software联合仿真技术描述具有高度非线性的关门过程，并建立虚拟样机，可以直接把联合仿真的输出结果转换成用于关门声质的趋势性客观评价。基于联合仿真结果建立的关门声质评价系统，在物理样机制作之前就能进行趋势性的声质评价和改进，节省了大量的实验费用和时间。

陈扬博士认为，近年来CAE业界已经从基于频域的稳态噪声分析进化到基于时域的分析，且需要考虑非线性瞬态因素的声质评价和改善。以声学和噪声分析软件Actran为中心，利用MSC Nastran、Adams和Marc等主要产品的联合仿真，在车门的关门声质评价、发动机活塞冲击噪声分析等各种瞬态非线性噪声分析，以及含有非线性弹簧、衬套及齿轮接触等的悬架系统、动力系统和传动系统设计开发中，实现了对飞机、汽车油箱晃动问题的重要突破。

仿真数据和流程管理

在企业中建立协同管理平台，是实现信息化融合的重要途径，可以帮助企业更好地管理数据，积累知识。随着企业规模的扩大，数据与流程管理过程中的问题日益凸显。

不同工程师的建模方法不一样，可能造成分析载荷、约束条件等各项工作流程的不同，分析流程不统一，就有可能导致结果出现偏差；在分析优化后进入设计改型阶段，又会遇到图样版本不统一、仿真结果跟不上实验结果等问题；设计完成以后，数据的存储与管理也会发生状况，在庞大的系统中，数据遍布各个角落，仿真分析涉及大量数据内容，管理不当很容易造成数据丢失。

建立统一的数据与流程管理平台，实现系统级的协同仿真，对于企业信息化建设至关重要。以信息化支撑产品研发和管理，也是MSC产品战略的重要部分。基于SimManager的仿真流程、数据管理系统可以对虚拟产品研发过程中的仿真数据和流程进行管理，提高虚拟产品研发的效率和产品研发的质量。陈杨博士指出，建设信息化管理平台对于企业来说十分重要，但在建设过程中，切忌盲目“发力”，应该先切实做好CAE的数据、路程管理系统，再与企业的PLM系统整合，一步一步地把信息化建设的路走实。

此外，基于MSC Software全新的部件计算技术的新一代仿真平台MSC Apex也在加速发展。自2014年发布第一版本以来，已有4个版本更新，并将于2016年初再次发布最新版本。MSC Apex自推出以来，已在全球范围内取得了众多成功应用案例，陈扬表示：“MSC Apex将会以平台化和系统化为主要发展方向，逐步增强功能，成为更加完善的CAE软件，目前它还很年轻，但很有潜力。”

第二篇：中国核电设备制造现状与趋势

中国核电设备制造现状与趋势

来源：中国核电信息网 发布日期：2008-04-15

一、概述

自上世纪九十年代以来，我国先后建成了秦山一期、大亚湾、秦山二期、岭澳一期和秦山三期五座压水堆核电站，即将建成的有田湾核电站，已开工在建的有岭澳二期和秦山二期扩建两座核电站。根据国家核电发展规划，到2020年，我国核电装机容量将达到4000万千瓦。核电要可持续发展，核电设备国产化是关键。在大力推进核电设备国产化方面，秦山一期、二期和岭澳一期核电站都作了很大努力，尤其是秦山二期，其设备国产化的经验更值得借鉴。认真总结经验，明确努力方向和攻关目标，制订切实有效的措施，使我国核电设备国产化跃上一个新台阶是完全可能的。

二、核电设备制造现状 1．设备概况

以秦山二期（2×600MW）为例，核岛、常规岛和BOP各系统的设备有48000多套件，其中机械设备约6000套件，电气设备5000多套件，仪器仪表25000余套件。在众多核电设备中，核岛、常规岛的主设备和部分核级设备难度大、要求高，其设计和制造是国产化的关键。在过去20多年里，在自主设计和制造方面取得了明显的进展，以致秦山二期的设备国产化率达到了55%，但部分关键设备仍依赖进口。

2．设备制造现状（秦山二期）

(1)核岛主回路及主设备

需整套进口的设备：主泵、主管道、RCP系统安全阀、调节阀、棒控棒位、堆芯测量和保护系统设备

需进口零部件和材料的设备：反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器、堆内构件、控制棒驱动机构

(2)核岛辅助系统设备 下列设备需进口，其余国产：

(5)需进口的仪控设备：水中氢分析仪、相分离器、氧表、核级差压/压力变送器、核级电阻温度计、环境r辐射监测系统设备及放射性流出物监测设备。(3)常规岛设备

需进口的有：汽机高、低压带叶片转子，DEH控制系统，汽水分离再热器（外方设计，中方已返包制造），500KV和220KV的GIS和充油电缆，不间断电源装置，避雷器等。(4)BOP设备

需进口的有：海水循环泵、电锅炉、部分海水蝶阀等

三、核电设备国产化趋势

为了适应我国核电发展的需要，大力推进设备国产化已成为一个重大的战略决策，并已在设计院、科研院所和制造业界得到了广泛的认同和积极的响应。

1．国家及主管部门的重视和支持

根据国家积极发展核电的方针，我国已制订了一个宏伟的核电发展规划，组织了引进第三代先进大型核电站的招标活动，在发展现有堆型的核电站方面给予政策支持和资金扶持，拨出大量科研经费开展设备国产化的科研攻关工作。

4．大力开展科研攻关

设计院与企业，设计与制造相结合是核电设备科研攻关的一大特色。科研攻关项目涉及四个方面：一是关键核设备，如主泵（轴封）、蒸汽发生器（设计和部分零部件）核燃料组件（设计），堆芯核测系统，部分核2、3级泵（上充泵、安注安喷泵等）核级阀门（稳压器安全阀、主蒸汽隔离阀等），应急柴油发电机组。二是提高核电站安全性、缓解严重事故的项目，如非能动氢复合器等。三是已国产化但需作改进的项目，如装卸料机、燃料转运装置及热挤压超级管道等。

四是其他核级设备需解决有无的项目，如冷水机组、水过滤器、安全壳排气过滤器以及核级电气和控制设备。

5．中外结合

在刚开工建设的两座核电站的设备采购中，业主鼓励国内厂家与国外企业合作组成联合体参与投标，如四川东方电气集团总包岭澳二期的主设备和部分核承压设备，在设计和部分零部件供货上得到国外公司的技术支持。秦山二期扩建项目设备采购中，环吊是太原重工与德国NOELL合作，反应堆压力容器是一重与韩国斗山合作，蒸汽发生器是上锅与西班牙ENSA合作，燃料转运和起重设备是上起与美国PAR公司合作等，在这些合作模式中，外方以设计和软件为主，中方以制造和硬件为主，双方优势互补，这对推动设备国产化也是一种创新。

3.铀资源利用率与转换比/增殖比正相关

秦山五座反应堆的正常运行期间，每年提供服务的费用约20亿元，这也是不小的数字。

2、核电产业属于高新技术的战略产业，需要很高的水平和能力

核电产业属于高新技术的战略产业，它已成为当今世界衡量一个国家经济、科技、电力、工业水平的重要标志。核电设备是一种特殊的设备，不仅技术含量高，对质量性能的要求也很高。一座核电站有300多个系统，数万套设备，所有设备都需要一流的技术等级和质量，不允许有丝毫的闪失。因此，核电国产化要求我们的机械、电子、仪表等制造业水平同步提升。换句话说，实现核电国产化是对一个国家工业水平和能力的整体考验。凡承担制造核电设备及部件的工厂，对其设施、技术、经济、管理水平以及员工素质都有相当高的要求。这是我们参与核电产业链所面临的挑战。从根本上说，这也是浙江制造业乃至浙江经济目前面临的挑战。这种挑战对我们来说，不仅是面对核电产业，也是面对国际竞争所必须应对的。

3、浙江省将成为“核电大省”，应积极参与核电产业发展

在浙江采购的设备仅占7%。江苏、辽宁有10%，黑龙江有19%，上海达到25%。应该说，我省目前进入核电产业还面临着较大的挑战。

浙江人应该思考的是，作为已经是经济大省、并将成为核电大省的浙江，浙江的经济如何与核电的发展联系起来呢。我国核电产业发展中，浙江应如何迎接这个机遇和挑战呢。

三、浙江省制造业进入核电产业链的可行性及重要意义 4.3 进一步发展的轻水堆概念

1、核电产业具有很长的产业链

核电产业的自主化、国产化和市场化，必将进一步形成核电产业的产业链。核电站建设涉及方方面面，有很长的产业链，包括核电设备制造业、核电站建造的建筑业、建材业、核电站设计、管理等服务业等。

从核电设备制造业看，应该说，中国核电还没有形成完整的产业链。一个核电站有各种系统300余个，需要大大小小的零配件数万台套，而中国目前的配套生产厂家非常分散，急需整合和优化配置。这给各有关企业进入核电产业链带来了机会。

按秦山二期设备采购的经验，核级专用设备占设备数量的25%，设备投资的54%；而非核级的其它设备占数量的75%和投资的46%。可见，对于大量非核级的一般设备，仍有很大的需求量。

2、浙江省制造业具备多项核电辅助设备制造的条件

在浙江发展核电相关产业具有一定的地域优势。从目前浙江省制造业的条件看，更有可能进入的领域主要在各种常规的辅助设备的制造方面。如：泵、阀门、风机、承压容器、电缆、支吊架、电缆桥架、化工材料、开关柜、仪表等。4.4.2 超临界水堆

这些物项正是现阶段浙江省企业在全国同行中具有竞争优势的领域，可以有所作为。

目前国内获得核安全局颁发的核承压设备制造许可证的企业大约有三四十家。其中，除哈尔滨电站集团、上海电气集团、东方电气集团三大集团在核电设备制造行业影响较大外，其余多数为专业化生产程度不同的中小企业。这表明，除了几个大集团外，中小企业加入核电产业链是完全可能的。

实际上，浙江省企业参与核电站辅助设备方面，已经有了“零的突破”。例如：机械行业中杭州锅炉厂、浙江上风公司等已承制了核电的除氧器、冷凝器、低压加热器以及加热、通风和空调设备等；浙江的泵阀、电线电缆产品也用于核电。我省仪器仪表行业中，自动化控制系统、自动化仪表具有国内优势，浙大中控、杭州和利时公司在数字化仪表研发方面已取得可喜进展，有的产品已成功进入核电。

总之，浙江有大量加工、技术能力强、管理先进的企业，具备进入核电市场的良好基础和条件。可以认为，只要我省制造业进一步提升技术能力和水平，更大范围进入核电产业链是完全可能的。

3、浙江省制造业参与核电产业链，这对于浙江省先进制造业的发展具有重要意义

浙江企业参与核电产业链，不仅可以分得“蛋糕”，而且可以在竞争中提升自己的水平和能力，同时也提升了自己的品牌，为扩大相关市场创造了条件。这对我省先进制造业的发展具有重要意义。

通过核电产业产品的生产，提高品牌效应，可以扩大其它电力、重化工等制造业关联市场。进入核电产业链的实质是提高相关产业的技术水平和竞争力，有利于扩大关联市场。中国机械工业联合会核电办主任许连义说，现在各家企业对于核电设备制造都很积极。“不全是利润的原因。核电设备生产由于其高技术性，只有批量生产才有效益”，“他们更多地是把制造核电设备看作是一次机会，能够证明自己设备制造能力的机会。这对于企业形象的打造和长期效益都有好处。”

显然，一个企业能够生产核电产品，这是很好的品牌效应。即使核电产业的蛋糕分得不多，但对于获得关联市场仍大有好处。

四、浙江省参与核电产业链的若干建议

浙江省企业界以及政府有关部门如何应对我国核电产业加快发展所带来的机遇和挑战，是值得我们思考的课题。对此提出以下建议。

1、制定进入核电产业链的战略与思路

浙江省已经进入重化工阶段，新型的重化工的路子该怎么走？浙江省要成为世界的先进制造业基地，先进性如何体现？根据目前浙江制造业的发展形势，培育核电产业链是可以考虑的思路之一。

核电产业是高新技术产业，我省有可能近期进入的辅助设备制造业，如上述换热设备、除氧器、风机、泵阀、电缆、仪器仪表、自动化控制等行业普遍存在提高技术水平、增强竞争力的迫切要求，进入核电产业链将是一个有效的途径

应当积极参与核电市场，核电门槛并非高不可攀，大量设备与一般电厂相同或接近。首先要解放思想、知难而上、要发扬“浙江精神”，埋头苦干，拼命实干，艰苦创业，矢志拼搏，就完全可以做出世界一流的业绩来。同时，要循序渐进，发挥浙江优势，主攻核电辅助设备。可逐步扩展进入的范围，在条件更好时，进一步向核电产业链的较高端发展。

我们浙江省政府和企业应有所对应，有所行动，急起直追，努力形成与浙江经济大省形象相适应的核电产业，为中国核电事业发展做贡献。

2、整合行业资源，大力提高技术含量，提高品牌效应。

对于相关行业，可结合浙江产业集聚的区域特色，整合行业资源，探索相关制造业整体进入核电产业链的竞争战略。加强相关行业共性技术的引进、研发和应用，重视人员的培训，提高全体员工的安全、质量意识，提高行业整体技术水平。在机械行业，应通过整合行业资源，尽快形成若干系列辅助设备的系统供应能力。在仪器仪表行业，应进一步发挥优势，发展数字控制技术，尽快掌握代表该领域发展水平的数字化控制系统，提供系统化的成套产品。

加强我省企业与国内外科研机构、大专院校、以及产业链相关企业的技术合作和资源整合，实行开放式的自主创新与合作创新的路子，加快技术能力的提升。建立新产品开发的动态联盟，提升中小企业技术能力。

要在核电产业链中，创造浙江品牌，建立信誉，提高品牌效应。

3、加强市场调查，把握需求信息，参与核电产业的竞争

我省企业应加强市场调查，把握需求信息；了解有关产品的“核”要求，了解、熟悉核电设备设计、加工制造所需遵循的标准、法规和要求，取得必要的资质证书；学习已经承担核电产品生产企业的经验，参与核电产业的竞争。在实际工作中企业要与负责核电厂项目设计的设计院和业主单位取得联系，把自己产品的性能介绍清楚，确认能满足设计和采购的技术要求。

政府应该帮助企业及时了解国家核电项目立项的信息；支持企业接受业主单位组织的合格供应商审评以及参与议标或招标活动，为企业提供有关的市场信息和技术信息。

可以更多发挥学会的学术团体作用。上海市原子核学会下属有以核电工程设计为主的上海核能专业委员会，以核设备制造为主的上海核能设备专业委员会。两个专业委员会相互支持，配合密切，紧紧围绕为推进上海核电国产化开展形式多样学术活动和为核设备承制厂无偿提供技术咨询服务。上海核学会的经验值得我们借鉴。我省核学会可以更多沟通核电建设单位和我省产业界，为我省进入核电产业链提供信息交流服务。在市场准入和资质申请资料的代理申报等方面应更多发挥学会的作用。

4、采取措施，推动民间资本进入核电产业链

有数据表明，浙江目前拥有的7000亿元可用民间资本，已经基本流向了全国各个领域。仅温州一地，就至少有1000亿元资本流向外省市区。中国人民银行杭州中心支行运用数理统计和调查等方式，第一次得出浙江民间财富准确的结论：在“十五”期间，浙江民间沉淀的资金将达到8300亿人民币。

今年以来，民资如潮涌般涌向电力、路桥、公交、航空等昔日的“投资禁区”，民间资本的活力和潜力日益彰显。我省有关行业要进入核电产业链，为了提升自己的技术能力和技术水平，必定需要大量的资金。那么，有没有可能引导如此巨大能量的浙江民间资本更多投向我省核电产业链的开发中去呢。这也是值得进一步思考的问题。

5、建议政府制定政策，纳入发展规划，对进入核电产业链的企业给予支持政府和企业间互动是促进浙江核电产业发展重要途径。

随着国家核电发展政策和规划的出台，已引起各地政府和企业的足够重视。相比之下，由于历史原因，浙江省企业进入核电领域的业绩不尽人意。作为核电大省，已建成的核电厂和待建的核电厂都是浙江企业家门口的生意，凭借浙江企业的实力和营销水平应该有所作为。世界各国核电产业的发展，都离不开政府各项政策的大力扶持。同样，对我省参与核电产业链，为核电建设提供设备和服务的企业，在政府政策上也应该给予支持。建议有关部门就此进行调查研究，制定支持政策，使我省企业在我国核电产业国产化、市场化进程中，获得更大的竞争力。

第三篇：中国核电设备制造现状与趋势

国核电设备制造现状与趋势

一、概述

自上世纪九十年代以来，我国先后建成了秦山一期、大亚湾、秦山二期、岭澳一期和秦山三期五座压水堆核电站，即将建成的有田湾核电站，已开工在建的有岭澳二期和秦山二期扩建两座核电站。根据国家核电发展规划，到2020年，我国核电装机容量将达到4000万千瓦。核电要可持续发展，核电设备国产化是关键。在大力推进核电设备国产化方面，秦山一期、二期和岭澳一期核电站都

作了很大努力，尤其是秦山二期，其设备国产化的经验更值得借鉴。认真总结经验，明确努力方向和攻关目标，制订切实有效的措施，使我国核电设备国产化跃上一个新台阶是完全可能的。

二、核电设备制造现状

1．设备概况

以秦山二期（2×600MW）为例，核岛、常规岛和BOP各系统的设备有48000多套件，其中机械设备约6000套件，电气设备5000多套件，仪器仪表25000余套件。在众多核电设备中，核岛、常规岛的主设备和部分核级设备难度大、要求高，其设计和制造是国产化的关键。在过去20多年里，在自主设计和制造方面取得了明显的进展，以致秦山二期的设备国产化率达到了55%，但部分关键设备仍依赖进口。

2．设备制造现状（秦山二期）（（(1)核岛主回路及主设备

需整套进口的设备：主泵、主管道、RCP系统安全阀、调节阀、棒控棒位、堆芯测量和保护系统设备 需进口零部件和材料的设备：反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器、堆内构件、控制棒驱动机构(2)核岛辅助系统设备 下列设备需进口，其余国产：

(5)需进口的仪控设备：水中氢分析仪、相分离器、氧表、核级差压/压力变送器、核级电阻温度计、环

境r辐射监测系统设备及放射性流出物监测设备。(3)常规岛设备

需进口的有：汽机高、低压带叶片转子，DEH控制系统，汽水分离再热器（外方设计，中方已返包制造），500KV和220KV的GIS和充油电缆，不间断电源装置，避雷器等。

(4)BOP设备

需进口的有：海水循环泵、电锅炉、部分海水蝶阀等

三、核电设备国产化趋势

为了适应我国核电发展的需要，大力推进设备国产化已成为一个重大的战略决策，并已在设计院、科研院所和制造业界得到了广泛的认同和积极的响应。

1．国家及主管部门的重视和支持

根据国家积极发展核电的方针，我国已制订了一个宏伟的核电发展规划，组织了引进第三代先进大型核电站的招标活动，在发展现有堆型的核电站方面给予政策支持和资金扶持，拨出大量科研经费开展设备国产化的科研攻关工作。4．大力开展科研攻关

设计院与企业，设计与制造相结合是核电设备科研攻关的一大特色。科研攻关项目涉及四个方面：一是关键核设备，如主泵（轴封）、蒸汽发生器（设计和部分零部件）核燃料组件（设计），堆芯核测系统，部分核2、3级泵（上充泵、安注安喷泵等）核级阀门（稳压器安全阀、主蒸汽隔离阀等），应急柴油发电机组。二是提高核电站安全性、缓解严重事故的项目，如非能动氢复合器等。三是已国产化但需作改进的项目，如装卸料机、燃料转运装置及热挤压超级管道等。四是其他核级设备需解决有无的项目，如冷水机组、水过滤器、安全壳排气过滤器以及核级电气和控制设备。

．中外结合

在刚开工建设的两座核电站的设备采购中，业主鼓励国内厂家与国外企业合作组成联合体参与投标，如四川东方电气集团总包岭澳二期的主设备和部分核承压设备，在设计和部分零部件供货上得到国外公司的技术支持。秦山二期扩建项目设备采购中，环吊是太原重工与德国NOELL合作，反应堆压力容器是一重与韩国斗山合作，蒸汽发生器是上锅与西班牙ENSA合作，燃料转运和起重设备是上起与美国PAR公司合作等，在这些合作模式中，外方以设计和软件为主，中方以制造和硬件为主，双方优势互补，这对推动设备国产化也是一种创新。3.铀资源利用率与转换比/增殖比正相关

秦山五座反应堆的正常运行期间，每年提供服务的费用约20亿元，这也是不小的数字。

2、核电产业属于高新技术的战略产业，需要

很高的水平和能力

核电产业属于高新技术的战略产业，它已成为当今世界衡量一个国家经济、科技、电力、工业水平的重要标志。核电设备是一种特殊的设备，不仅技术含量高，对质量性能的要求也很高。一座核电站有300多个系统，数万套设备，所有设备都需要一流的技术等级和质量，不允许有丝毫的闪失。因此，核电国产化要求我们 的机械、电子、仪表等制造业水平同步提升。换句话说，实现核电国产化是对一个国家工业水平和能力的整体考验。凡承担制造核电设备及部件的工厂，对其设施、技术、经济、管理水平以及员工素质都有相当高的要求。这是我们参与核电产业链所面临的挑战。从根本上说，这也是浙江制造业乃至浙江经济目前面临的挑战。这种挑战对我们来说，不仅是面对核电产业，也是面对国际竞争所必须应对的。

3、浙江省将成为“核电大省”，应积极参与核电产业发展

在浙江采购的设备仅占7%。江苏、辽宁有10%，黑龙江有19%，上海达到25%。应该说，我省目前进入核电产业还面临着较大的挑战。

浙江人应该思考的是，作为已经是经济大省、并将成为核电大省的浙江，浙江的经济如何与核电的发展联系起来呢。我国核电产业发展中，浙江应如何迎接这个机遇和挑战呢。

三、浙江省制造业进入核电产业链的可行性及

重要意义

4.3 进一步发展的轻水堆概念

1、核电产业具有很长的产业链

核电产业的自主化、国产化和市场化，必将进一步形成核电产业的产业链。核电站建设涉及方方面面，有很长的产业链，包括核电设备制造业、核电站建造的建筑业、建材业、核电站设计、管理等服务业等。

从核电设备制造业看，应该说，中国核电还没有形成完整的产业链。一个核电站有各种系统300余个，需要大大小小的零配件数万台套，而中国目前的配套生产厂家非常分散，急需整合和优化配置。这给各有关企业进入核电产业链带来了机会。

按秦山二期设备采购的经验，核级专用设备占设备数量的25%，设备投资的54%；而非核级的其它设备占数量的75%和投资的46%。可见，对于大量非核级的一般设备，仍有很大的需求量。

2、浙江省制造业具备多项核电辅助设备制造的条件

在浙江发展核电相关产业具有一定的地域优势。从目前浙江省制造业的条件看，更有可能进入的领域主要在各种常规的辅助设备的制造方面。如：泵、阀门、风机、承压容器、电缆、支吊架、电缆桥架、化工材料、开关柜、仪表等。4.4.2 超临界水堆

这些物项正是现阶段浙江省企业在全国同行中具有竞争优势的领域，可以有所作为。

目前国内获得核安全局颁发的核承压设备制造许可证的企业大约有三四十家。其中，除哈尔滨电站集团、上海电气集团、东方电气集团三大集团在核电设备制造行业影响较大外，其余多数为专业化生产程度不同的中小企业。这表明，除了几个大集团外，中小企业加入核电产业链是完全可能的。

实际上，浙江省企业参与核电站辅助设备方面，已经有了“零的突破”。例如：机械行业中杭州锅炉厂、浙江上风公司等已承制了核电的除氧器、冷凝器、低压加热器以及加热、通风和空调设备等；浙江的泵阀、电线电缆产品也用于核电。我省仪器仪表行业中，自动化控制系统、自动化仪表具有国内优势，浙大中控、杭州和利时公司在数字化仪表研发方面已取得可喜进展，有的产品已成功进入核电。

总之，浙江有大量加工、技术能力强、管理先进的企业，具备进入核电市场的良好基础和条件。可以认为，只要我省制造业进一步提升技术能力和水平，更大范围进入核电产业链是完全可能的。

3、浙江省制造业参与核电产业链，这对于浙江省先进制造业的发展具有重要意义

浙江企业参与核电产业链，不仅可以分得“蛋糕”，而且可以在竞争中提升自己的水平和能力，同时也提升了自己的品牌，为扩大相关市场创造了条件。这对我省先进制造业的发展具有重要意义。

通过核电产业产品的生产，提高品牌效应，可以扩大其它电力、重化工等制造业关联市场。进入核电产业链的实质是提高相关产业的技术水平和竞争力，有利于扩大关联市场。中国机械工业联合会核电办主任许连义说，现在各家企业对于核电设备制造都很积极。“不全是利润的原因。核电设备生产由于其高技术性，只有批量生产才有效益”，“他们更多地是把制造核电设备看作是一次机会，能够证明自己设备制造能力的机会。这对于企业形象的打造和长期效益都有好处。”

显然，一个企业能够生产核电产品，这是很好的品牌效应。即使核电产业的蛋糕分得不多，但对于获得关联市场仍大有好处。

四、浙江省参与核电产业链的若干建议

浙江省企业界以及政府有关部门如何应对我国核电产业加快发展所带来的机遇和挑战，是值得我们思考的课题。对此提出以下建议。

1、制定进入核电产业链的战略与思路

浙江省已经进入重化工阶段，新型的重化工的路子该怎么走？浙江省要成为世界的先进制造业基地，先进性如何体现？根据目前浙江制造业的发展形势，培育核电产业

链是可以考虑的思路之一。

核电产业是高新技术产业，我省有可能近期进入的辅助设备制造业，如上述换热设备、除氧器、风机、泵阀、电缆、仪器仪表、自动化控制等行业普遍存在提高技术水平、增强竞争力的迫切要求，进入核电产业链将是一个有效的途径

应当积极参与核电市场，核电门槛并非高不可攀，大量设备与一般电厂相同或接近。

首先要解放思想、知难而上、要发扬“浙江精神”，埋头苦干，拼命实干，艰苦创业，矢志拼搏，就完全可以做出世界一流的业绩来。同时，要循序渐进，发挥浙江优势，主攻核电辅助设备。可逐步扩展进入的范围，在条件更好时，进一步向核电产业链的较高端发展。

我们浙江省政府和企业应有所对应，有所行动，急起直追，努力形成与浙江经济大省形象相适应的核电产业，为中国核电事业发展做贡献。

2、整合行业资源，大力提高技术含量，提高 品牌效应。

对于相关行业，可结合浙江产业集聚的区域特色，整合行业资源，探索相关制造业整体进入核电产业链的竞争战略。加强相关行业共性技术的引进、研发和应用，重视人员的培训，提高全体员工的安全、质量意识，提高行业整体技术水平。

在机械行业，应通过整合行业资源，尽快形成若干系列辅助设备的系统供应能力。在仪器仪表行业，应进一步发挥优势，发展数字控制技术，尽快掌握代表该领域发展水平的数字化控制系统，提供系统化的成套产品。

加强我省企业与国内外科研机构、大专院校、以及产业链相关企业的技术合作和资源整合，实行开放式的自主创新与合作创新的路子，加快技术能力的提升。建立新产品开发的动态联盟，提升中小企业技术能力。

要在核电产业链中，创造浙江品牌，建立信誉，提高品牌效应。

3、加强市场调查，把握需求信息，参与核电产

业的竞争

我省企业应加强市场调查，把握需求信息；了解有关产品的“核”要求，了解、熟悉核电设备设计、加工制造所需遵循的标准、法规和要求，取得必要的资质证书；学习已经承担核电产品生产企业的经验，参与核电产业的竞争。在实际工作中企业要与负责核电厂项目设计的设计院和业主单位取得联系，把自己产品的性能介绍清楚，确认能满足设计和采购的技术要求。

政府应该帮助企业及时了解国家核电项目立项的信息；支持企业接受业主单位组织的合格供应商审评以及参与议标或招标活动，为企业提供有关的市场信息和技术信息。

可以更多发挥学会的学术团体作用。上海市原子核学会下属有以核电工程设计为主的上海核能专业委员会，以核设备制造为主的上海核能设备专业委员会。两个专业委员会相互支持，配合密切，紧紧围绕为推进上海核电国产化开展形式多样学术活动和为核设备承制厂无偿提供技术咨询服务。上海核学会的经验值得我们借鉴。我省

核学会可以更多沟通核电建设单位和我省产业界，为我省进入核电产业链提供信息交流服务。在市场准入和资质申请资料的代理申报等方面应更多发挥学会的作用。

4、采取措施，推动民间资本进入核电产业链

有数据表明，浙江目前拥有的7000亿元可用民间资本，已经基本流向了全国各个领域。仅温州一地，就至少有1000亿元资本流向外省市区。中国人民银行杭州中心支行运用数理统计和调查等方式，第一次得出浙江民间财富准确的结论：在“十五”期间，浙江民间沉淀的资金将达到8300亿人民币。

今年以来，民资如潮涌般涌向电力、路桥、公交、航空等昔日的“投资禁区”，民间资本的活力和潜力日益彰显。我省有关行业要进入核电产业链，为了提升自己的技术能力和技术水平，必定需要大量的资金。那么，有没有可能引导如此巨大能量的浙江民间资本更多投向我省核电产业链的开发中去呢。这也是值得进一步思考的问题。

5、建议政府制定政策，纳入发展规划，对进入核电产业链的企业给予支持

政府和企业间互动是促进浙江核电产业发展重要途径。

随着国家核电发展政策和规划的出台，已引起各地政府和企业的足够重视。相比之下，由于历史原因，浙江省企业进入核电领域的业绩不尽人意。作为核电大省，已建成的核电厂和待建的核电厂都是浙江企业家门口的生意，凭借浙江企业的实力和营销水平应该有所作为。

世界各国核电产业的发展，都离不开政府各项政策的大力扶持。同样，对我省参与核电产业链，为核电建设提供设备和服务的企业，在政府政策上也应该给予支持。建议有关部门就此进行调查研究，制定支持政策，使我省企业在我国 核电产业国产化、市场化进程中，获得更大的竞

争力。

我省建立过核电办公室，在推动我省产业界进入核电产业链过程中，省核电办应发挥更大作用。首先，要与中核总进行沟通，为我省企业牵线搭桥。上海核电办多年来一直在进行着有效的工作，我们应该好好向他们学习。

各位代表，浙江省先进制造业加快进入我国核电产业链是浙江科技界、企业界的共同愿望，希望各位给予大力支持与帮助。让我们共同为加快我国核电国产化做出更大的努力。谢谢各位。

徐步进

浙江省核学会（Zhejiang Nuclear Society）

理事长

出生于1942.2，1965年寒假毕业于浙江农业大学生物物理专业，浙江大学教授，博士生导师。99—03年10月任农业与生物技术学院副院长；97-04年5月任核农所所长；现任农业部核农学重点实验室、浙江省核农学重点实验室学术委员会主任；《国际原子能机构—浙江大学植物诱变种质创新与研发合作中心》（IAEA-ZJU Collaborating Centre for Mutant Germplasm Enhancement and Exploration in Plants）工作组组长。主要学术兼职: 中国原子能农学理事长、中国核学会常务理事、浙江省核学会理事长，核农学报主编。

第四篇：3D打印中国数字化制造趋势

3D打印中国的数字化制造趋势

0 前言：

“3D打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速成型技术”，也称为“增材制造技术”。这种技术是依据物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式，制成实物模型，甚至直接制造零件或模具，从而缩短产品研发周期、并缩减生产成本。3D打印是一片一片地打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。说得简单点，就是由点堆积成面，再由面堆积成实体。

3D打印的概念早在几十年前就已提出。上世纪70年代，随着3D辅助设计的兴起，设计师能在电脑软件中看到虚拟的三维物体，但要将这些物体用粘土、木头或是金属做成模型却非常不易，可以用费时费力费钱来形容。3D打印的出现，使平面变成立体的过程一下简单了很多，设计师的任何改动都可在几个小时后或一夜之间重新打印出来，而不用花上几周时间等着工厂把新模型制造出来，这样一来可以大大降低制作成本，节省产品开发成本。国内外3D打印发展现状

3D打印被用作《经济学人》杂志封面，主题为《看制造业新技术如何改变世界》，详细介绍了3D打印的历史和发展，可见人们对于3D打印成为一项可以改变世界的影响力日益关注。2010年8月11日，美国总统奥巴马签署了《美国制造业促进法案》，力图以此刺激本国出口并创造更多就业机会。奥巴马表示，制造业是美国经济复苏的重要动力，因此降低制造业成本、促进其就业是该法案的宗旨。而3D打印就成了其首选。2011年6月，美国总统奥巴马宣布一项新政策，并向3D打印产业支出5亿美元以提升美国在制造业上的领先地位。2012年7月17日，美国《外交政策》杂志网站发表题为《制造业的未来在美国而不在中国》，称“技术进步将使中国的制造业像过去20年里美国制造业那样迅速衰落”。

纽约另一家利用3D技术生产消费品的公司Quirky拥有20万的注册用户，他们在线搜集用户的创意，产品设计图纸，用3D打印机以最快的速度成型，再上传讨论，最终确定方案后批量生产。届时在线上和线下都会有销售，他们最成功的产品是一排可折叠的接线板，设计者常从一个创意就获得不少的收入，有的用户一年能赚几万美元。

而美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型，为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具，在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中都有应用。

日本一家公司甚至推出了面向个人的“Baby复原服务”：只需提供婴儿在母亲肚子里的X光照片，他们便可以复原成三维图像后，打印出一个“肚子里的婴儿”模型作为纪念。

3D打印还能实现一些传统制造方式难以实现的复杂结构。2011年巴黎春夏时装展上，荷兰时尚设计师Iris van Herpen发布了他直接用3D打印机制作的立体服装，这些超太空感的服装由锦纶打印而成。

从“天津2012夏季达沃斯论坛”到刚刚闭幕的“浙商新动力”论坛，都不约而同地提到了“3D打印”技术。被英国《经济学人》扣上“工业革命”帽子的3D打印也因此备受关注。日前，证券时报记者通过实地采访发现，3D打印技术在国内广泛应用尚需时日。

位居杭州下沙工业区的杭州先临三维科技股份有限公司号称是国内综合实力最强的3D打印公司，可以向客户提供快速三维扫描、快速制造、快速模具、三维测绘等服务。目前，先临三维拥有十几个型号的3D打印机，掌握六种生产工艺。不过，先临三维的现有设备主要来自欧美等国制造。一台从德国EOS公司引进的设备售价近400万元人民币，它是基于高性能材料(塑料与金属)的高端3D打印机。事实上，在经过近20年的研发，国内的3D打印设备也在不断取得突破，华中科技大学史玉升教授的研究团队开发的1.2米×1.2米的“立体打印机”，是目前世界上最大成形空间的快速制造装备，远远超过国外同类装备水平，并因此获得2011年国家技术发明二等奖。

“3D打印达到了人们对其期望值的顶峰。”从事3D打印机代理生意的徐鹏认为。事实上，大众对3D打印的了解仍然十分粗浅。

通过上述比较枯燥的技术解读可以得出3D打印相比传统制造的三个优势：第一，产品制造速度快，一次性完成而非分步优化;第二，制造出的产品形状想象空间更大，可以用软件做出传统制造不方便完成的形状;第三，产品修改成本小，只需要在软件中修改部分参数就可以快速制出相对应的新版本产品。但和传统制造方法相比，3D打印因客观条件的制约也存在诸多问题，比如可打印材质范围小、打印的精度低、用于打印的耗材费用较高等。

虽然3D打印的概念开始逐渐为人所知，但就目前的实际生产成果看，仍属于自90年代就开始普及的快速成型技术，而快速成型技术早已被涉及到产品原型设计制造的企业或高校所使用。快速成型机器在国内也并不是十分新鲜的玩意，除了引进国外的机型，国内一些高校也有自己研发的机子在国内外售卖。在我国，深圳、东莞、浙江也有众多企业涉足快速成型。

当新闻开始频频出现3D打印机能够打印飞机、汽车、鲜肉、鞋子和衣服时，大家仿佛觉得这个远在天边的神器如果能够进入自己的家门，就如同自家拥有了万能工厂。以该形象露面的3D打印机代替了现实中只能生产模具的快速成型机器进入了大众心中。但被忽略的事实是，这样的事例仍只是实验性项目，有人甚至将其称为“行为艺术”。

3D打印机目前的实际使用仍属于快速成型范畴，即为企业在生产正式的产品前提供产品原型的制造，业内也将这类原型称作手板。据统计，3D打印机生产的产品中80%依旧是产品原型，仅有20%是最终产品。

使用3D打印机制作模型的优点一方面是速度快，另一方面是可制作更灵活的形状。国外知名3D打印机Stratasys系列的国内代理商徐鹏介绍，一汽、上汽、北汽和西门子都是其客户。但该类3D打印机的价格从10万元到500万元之间，高昂的机器价格和材料费让购买者更多集中于大型企业和高校。

在模型生产领域，3D打印机相比传统制造仅占很小部分。其中可打印的原材料稀少是一个严重问题。目前可利用的原材料包括光敏树脂、尼龙、石膏和金属粉末等。不同种类的3D打印机可使用的原材料不同。对于价格稍便宜的3D打印机，可打印塑料模型，但坚硬度过低，精准度不高。更多企业想要金属类模型，但这种类型的打印机价格最低也需500万元。

虽然3D打印机技术近年来已取得不小的进步，比如材料增多、打印机和原材料价格逐渐下降，但从目前看，依旧是一项年轻的技术，在没有变得更加成熟和廉价前，并不会被企业大规模采用。3D打印技术咨询师泰瑞·沃尔斯(Terry Wohlers)预计3D打印市场将在今年达到21.4亿美元，远超去年的17.1亿美元。不过，这一数字仍然仅占全球制造市场0.02%。

伴随3D打印概念的兴起，从事快速成型和3D打印业务的本土公司受到了前所未有的关注。部分企业除了代理售卖国外的3D打印机，另一部分也在提供3D打印服务。铭展科技创始人金涛在2010年从游戏模型定制转向3D打印业务，通过购买国外机器以及和国内院校合作，为工业设计、产品设计、建筑行业等提供3D打印服务，但一年的销售收入也只能达到百万元，同地一家更大规模的3D打印公司也仅有千万元规模。金涛介绍，国内纯做3D打印业务的公司不超过十家。更多公司仍集中于快速成型业务。对于大众而言，很多人并不能分清3D打印、快速成型和传统制造之间的区别。一些国内和快速成型、激光制造有关的公司受3D打印概念的追捧，8月和9月的股价都开始大幅上扬，如光韵达的公司股票就连续两日涨停。为此，公司发出澄清公告称，自己公司的激光技术属于“减成法”工艺，不同于3D打印技术的“加成法”工艺，二者的工艺原理不一样，公司最近一年不会开展3D打印技术方面的产品和服务。近日，有关3D打印概念开始呈现回归理性趋势，大部分公司股票回落。原材料——3D打印的瓶颈

几乎每一项新技术应用，都会经历很长的市场培育期。3D打印技术虽然已有近20年的发展历程，但仍存在缺陷。

耗材的局限性是3D打印不得不面对的现实。目前，3D打印的耗材非常有限，现有的市场上的耗材多为石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。如果真要“打印”房屋或汽车，光靠这些材料是远远不够的。比如最重要的金属构件，这恰恰是3D打印的软肋。

耗材的缺乏，也直接关系到3D打印的价格。黄智拿着一件3D打印品对证券时报记者说，“这是一件飞机零部件，打印这种样品的金属粉末耗材一斤就要卖4万元，所以3D打印样品至少要卖2万元。但是，如果采用传统的工艺去工厂开模打样，几千元就可以做到。”

直接面向市场的先临三维对耗材难题感受最深。因为价格的问题，他们很多客户往往望而止步，除非在需求紧急的情况下。否则，客户们还是通过传统的方式。

成型精度和质量问题，也在困扰先临三维。他们称，由于3D打印工艺发展还不完善，特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟，目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用，不能作为功能性部件，只能做原型使用。

以Stratasys公司3D打印车为例，车子固然能“打印”出来了，但是否能在路上顺利跑起来?使用寿命又有多长?从现有的技术来看，恐怕有点够呛：由于采用层层叠加的增材制造工艺，层和层之间的粘结再紧密，也无法和传统模具整体浇铸而成的零件相媲美，这意味着在一定外力条件下，“打印”的部件很可能会散架。

2004年成立至今，先临三维年复合增长率在100%以上。“今年，先临三维的营业收入应该会在7000万元左右。”但是，过去的高速增长主要源自基数低，而且这7000万元的收入，还包括前期的三维扫描。中国数字化制造趋势

个人3D打印机是3D打印技术普及的助推力量。以美国Makerbot公司推出的1299美元至2700美元的3D打印机为代表，相比几万甚至几百万美元工业级3D打印机，个人3D打印机亲民的价格让更多普通爱好者有机会亲自动手做一些小玩意。自2009年公司成立，Makerbot卖出的3D打印机数已达到13000台。当然，这台设备也仅能做些玩偶模型或者浴帘环等结构简单的小东西。对于更多人而言，购买的动机也仅是试着用一用。但创作的乐趣在于激发创造力。

“我们并不是要用3D打印机打印所有的东西，数字制造时代的意义是我们可以在大规模生产和个性化生产之间进行选择。”《连线》杂志点出了3D打印机的实质。传统制造中，越复杂的产品如果需要改动的地方越多，意味着越高的成本。但在数字化制造中，这一切在改变。制作个性化的产品并不会花费更多额外的成本，让产品更多样、复杂和灵活变得简单，因为只需要改动模型参数，另一个想要的产品就会出现。

由此看来，3D打印技术某种程度上已被过度神化了。正如凯文·凯利在《科技想要什么》一书中所指出的：“新技术的首版几乎总是仅仅略微强于它想要取代的旧技术，对于新技术的将带给使用者的麻烦和未知，仅有少数热情的先驱倾向于做第一个吃螃蟹的人。” 凯文·凯利同时指出，随着创新技术的改进，新技术的益处和先进程度将被前期用户挑选出来展示给大家，同时不确定性减小，技术得以传播。“但这样的推广既不是立刻发生的，也不稳定。”

为推动我国3D打印技术产业化、市场化进程，加快与国际间的对话交流，促进3D打印技术与传统制造技术的有机结合，由亚洲制造业协会联合华中科技大学、北京航空航天大学、清华大学等权威科研机构和3D行业领先企业共同发起的中国3D打印技术产业联盟正式宣告成立。与会专家一致认为，3D打印技术作为制造业领域的一次重大技术革命，已经广泛应用到航空航天等军事领域和大型复杂构件的一次成型制造，是传统制造技术与新材料的完美结合。当前，我国在3D打印技术的核心领域已经与美国3D公司，以色列objet公司等国际巨头基本处于同一水平。但是，在材料和软件开发，装备等方面，我们还有一定的差距，还需要引起政府主管部门的重视，并在重大技术专项等方面给予扶持。

中国3D打印技术联盟还是目前为止，全球首家3D产业联盟，标志着我国从事3D打印技术的科研机构和企业从此改变单打独斗的不利局面，有利于尽快建立行业标准，集中展示我国3D打印技术的良好形象，也便于加强与政府间或国际间的广泛交流。总结

3D打印技术的确可以改变产品的开发、生产，但赋予3D打印“第三次工业革命”有点言过其实。单件小批量、个性化、及网络社区化生产模式，决定了3D打印技术与传统的铸造建模技术，是一种相辅相成的关系。

全球经济衰退之时就是新技术、新产业诞生之时，我们要抢抓机遇，促进3D打印技术在改造和提升传统制造业方面发挥引领作用。亚洲制造业协会目前正在规划亚洲先进制造业园区，将把3D打印技术作为龙头产业来扶持，并在近期加紧组建全国性的3D打印技术研发基地和产业示范基地。

第五篇：3D打印数字化制造趋势

3D打印——数字化制造趋势

0 前言：

“3D打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速成型技术”，也称为“增材制造技术”。这种技术是依据物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式，制成实物模型，甚至直接制造零件或模具，从而缩短产品研发周期、并缩减生产成本。3D打印是一片一片地打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。说得简单点，就是由点堆积成面，再由面堆积成实体。

3D打印的概念早在几十年前就已提出。上世纪70年代，随着3D辅助设计的兴起，设计师能在电脑软件中看到虚拟的三维物体，但要将这些物体用粘土、木头或是金属做成模型却非常不易，可以用费时费力费钱来形容。3D打印的出现，使平面变成立体的过程一下简单了很多，设计师的任何改动都可在几个小时后或一夜之间重新打印出来，而不用花上几周时间等着工厂把新模型制造出来，这样一来可以大大降低制作成本，节省产品开发成本。国外3D打印发展现状

3D打印被用作《经济学人》杂志封面，主题为《看制造业新技术如何改变世界》，详细介绍了3D打印的历史和发展，可见人们对于3D打印成为一项可以改变世界的影响力日益关注。2010年8月11日，美国总统奥巴马签署了《美国制造业促进法案》，力图以此刺激本国出口并创造更多就业机会。奥巴马表示，制造业是美国经济复苏的重要动力，因此降低制造业成本、促进其就业是该法案的宗旨。而3D打印就成了其首选。2011年6月，美国总统奥巴马宣布一项新政策，并向3D打印产业支出5亿美元以提升美国在制造业上的领先地位。2012年7月17日，美国《外交政策》杂志网站发表题为《制造业的未来在美国而不在中国》，称“技术进步将使中国的制造业像过去20年里美国制造业那样迅速衰落”。

纽约另一家利用3D技术生产消费品的公司Quirky拥有20万的注册用户，他们在线搜集用户的创意，产品设计图纸，用3D打印机以最快的速度成型，再上传讨论，最终确定方案后批量生产。届时在线上和线下都会有销售，他们最成功的产品是一排可折叠的接线板，设计者常从一个创意就获得不少的收入，有的用户一年能赚几万美元。

而美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型，为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具，在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中都有应用。

日本一家公司甚至推出了面向个人的“Baby复原服务”：只需提供婴儿在母亲肚子里的X光照片，他们便可以复原成三维图像后，打印出一个“肚子里的婴儿”模型作为纪念。

3D打印还能实现一些传统制造方式难以实现的复杂结构。2011年巴黎春夏时装展上，荷兰时尚设计师Iris van Herpen发布了他直接用3D打印机制作的立体服装，这些超太空感的服装由锦纶打印而成。国内3D打印发展现状

从“天津2012夏季达沃斯论坛”到刚刚闭幕的“浙商新动力”论坛，都不约而同地提到了“3D打印”技术。被英国《经济学人》扣上“工业革命”帽子的3D打印也因此备受关注。日前，证券时报记者通过实地采访发现，3D打印技术在国内广泛应用尚需时日。

位居杭州下沙工业区的杭州先临三维科技股份有限公司号称是国内综合实力最强的3D打印公司，可以向客户提供快速三维扫描、快速制造、快速模具、三维测绘等服务。目前，先临三维拥有十几个型号的3D打印机，掌握六种生产工艺。不过，先临三维的现有设备主要来自欧美等国制造。一台从德国EOS公司引进的设备售价近400万元人民币，它是基于高性能材料(塑料与金属)的高端3D打印机。事实上，在经过近20年的研发，国内的3D打印设备也在不断取得突破，华中科技大学史玉升教授的研究团队开发的1.2米×1.2米的“立体打印机”，是目前世界上最大成形空间的快速制造装备，远远超过国外同类装备水平，并因此获得2011年国家技术发明二等奖。

“3D打印达到了人们对其期望值的顶峰。”从事3D打印机代理生意的徐鹏认为。事实上，大众对3D打印的了解仍然十分粗浅。

通过上述比较枯燥的技术解读可以得出3D打印相比传统制造的三个优势：第一，产品制造速度快，一次性完成而非分步优化;第二，制造出的产品形状想象空间更大，可以用软件做出传统制造不方便完成的形状;第三，产品修改成本小，只需要在软件中修改部分参数就可以快速制出相对应的新版本产品。但和传统制造方法相比，3D打印因客观条件的制约也存在诸多问题，比如可打印材质范围小、打印的精度低、用于打印的耗材费用较高等。虽然3D打印的概念开始逐渐为人所知，但就目前的实际生产成果看，仍属于自90年代就开始普及的快速成型技术，而快速成型技术早已被涉及到产品原型设计制造的企业或高校所使用。快速成型机器在国内也并不是十分新鲜的玩意，除了引进国外的机型，国内一些高校也有自己研发的机子在国内外售卖。在我国，深圳、东莞、浙江也有众多企业涉足快速成型。

当新闻开始频频出现3D打印机能够打印飞机、汽车、鲜肉、鞋子和衣服时，大家仿佛觉得这个远在天边的神器如果能够进入自己的家门，就如同自家拥有了万能工厂。以该形象露面的3D打印机代替了现实中只能生产模具的快速成型机器进入了大众心中。但被忽略的事实是，这样的事例仍只是实验性项目，有人甚至将其称为“行为艺术”。

3D打印机目前的实际使用仍属于快速成型范畴，即为企业在生产正式的产品前提供产品原型的制造，业内也将这类原型称作手板。据统计，3D打印机生产的产品中80%依旧是产品原型，仅有20%是最终产品。

使用3D打印机制作模型的优点一方面是速度快，另一方面是可制作更灵活的形状。国外知名3D打印机Stratasys系列的国内代理商徐鹏介绍，一汽、上汽、北汽和西门子都是其客户。但该类3D打印机的价格从10万元到500万元之间，高昂的机器价格和材料费让购买者更多集中于大型企业和高校。

在模型生产领域，3D打印机相比传统制造仅占很小部分。其中可打印的原材料稀少是一个严重问题。目前可利用的原材料包括光敏树脂、尼龙、石膏和金属粉末等。不同种类的3D打印机可使用的原材料不同。对于价格稍便宜的3D打印机，可打印塑料模型，但坚硬度过低，精准度不高。更多企业想要金属类模型，但这种类型的打印机价格最低也需500万元。

虽然3D打印机技术近年来已取得不小的进步，比如材料增多、打印机和原材料价格逐渐下降，但从目前看，依旧是一项年轻的技术，在没有变得更加成熟和廉价前，并不会被企业大规模采用。3D打印技术咨询师泰瑞·沃尔斯(Terry Wohlers)预计3D打印市场将在今年达到21.4亿美元，远超去年的17.1亿美元。不过，这一数字仍然仅占全球制造市场0.02%。

伴随3D打印概念的兴起，从事快速成型和3D打印业务的本土公司受到了前所未有的关注。部分企业除了代理售卖国外的3D打印机，另一部分也在提供3D打印服务。铭展科技创始人金涛在2010年从游戏模型定制转向3D打印业务，通过购买国外机器以及和国内院校合作，为工业设计、产品设计、建筑行业等提供3D打印服务，但一年的销售收入也只能达到百万元，同地一家更大规模的3D打印公司也仅有千万元规模。金涛介绍，国内纯做3D打印业务的公司不超过十家。更多公司仍集中于快速成型业务。

对于大众而言，很多人并不能分清3D打印、快速成型和传统制造之间的区别。一些国内和快速成型、激光制造有关的公司受3D打印概念的追捧，8月和9月的股价都开始大幅上扬，如光韵达的公司股票就连续两日涨停。为此，公司发出澄清公告称，自己公司的激光技术属于“减成法”工艺，不同于3D打印技术的“加成法”工艺，二者的工艺原理不一样，公司最近一年不会开展3D打印技术方面的产品和服务。近日，有关3D打印概念开始呈现回归理性趋势，大部分公司股票回落。原材料——3D打印的瓶颈

几乎每一项新技术应用，都会经历很长的市场培育期。3D打印技术虽然已有近20年的发展历程，但仍存在缺陷。

耗材的局限性是3D打印不得不面对的现实。目前，3D打印的耗材非常有限，现有的市场上的耗材多为石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。如果真要“打印”房屋或汽车，光靠这些材料是远远不够的。比如最重要的金属构件，这恰恰是3D打印的软肋。

耗材的缺乏，也直接关系到3D打印的价格。黄智拿着一件3D打印品对证券时报记者说，“这是一件飞机零部件，打印这种样品的金属粉末耗材一斤就要卖4万元，所以3D打印样品至少要卖2万元。但是，如果采用传统的工艺去工厂开模打样，几千元就可以做到。”

直接面向市场的先临三维对耗材难题感受最深。因为价格的问题，他们很多客户往往望而止步，除非在需求紧急的情况下。否则，客户们还是通过传统的方式。

成型精度和质量问题，也在困扰先临三维。他们称，由于3D打印工艺发展还不完善，特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟，目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用，不能作为功能性部件，只能做原型使用。

以Stratasys公司3D打印车为例，车子固然能“打印”出来了，但是否能在路上顺利跑起来?使用寿命又有多长?从现有的技术来看，恐怕有点够呛：由于采用层层叠加的增材制造工艺，层和层之间的粘结再紧密，也无法和传统模具整体浇铸而成的零件相媲美，这意味着在一定外力条件下，“打印”的部件很可能会散架。

2004年成立至今，先临三维年复合增长率在100%以上。“今年，先临三维的营业收入应该会在7000万元左右。”但是，过去的高速增长主要源自基数低，而且这7000万元的收入，还包括前期的三维扫描。数字化制造趋势

个人3D打印机是3D打印技术普及的助推力量。以美国Makerbot公司推出的1299美元至2700美元的3D打印机为代表，相比几万甚至几百万美元工业级3D打印机，个人3D打印机亲民的价格让更多普通爱好者有机会亲自动手做一些小玩意。自2009年公司成立，Makerbot卖出的3D打印机数已达到13000台。当然，这台设备也仅能做些玩偶模型或者浴帘环等结构简单的小东西。对于更多人而言，购买的动机也仅是试着用一用。但创作的乐趣在于激发创造力。

“我们并不是要用3D打印机打印所有的东西，数字制造时代的意义是我们可以在大规模生产和个性化生产之间进行选择。”《连线》杂志点出了3D打印机的实质。传统制造中，越复杂的产品如果需要改动的地方越多，意味着越高的成本。但在数字化制造中，这一切在改变。制作个性化的产品并不会花费更多额外的成本，让产品更多样、复杂和灵活变得简单，因为只需要改动模型参数，另一个想要的产品就会出现。

由此看来，3D打印技术某种程度上已被过度神化了。正如凯文·凯利在《科技想要什么》一书中所指出的：“新技术的首版几乎总是仅仅略微强于它想要取代的旧技术，对于新技术的将带给使用者的麻烦和未知，仅有少数热情的先驱倾向于做第一个吃螃蟹的人。” 凯文·凯利同时指出，随着创新技术的改进，新技术的益处和先进程度将被前期用户挑选出来展示给大家，同时不确定性减小，技术得以传播。“但这样的推广既不是立刻发生的，也不稳定。” 总结

3D打印技术的确可以改变产品的开发、生产，但赋予3D打印“第三次工业革命”有点言过其实。单件小批量、个性化、及网络社区化生产模式，决定了3D打印技术与传统的铸造建模技术，是一种相辅相成的关系。

日益受到热捧的3D打印机或许仍将享受一段时间的风光，但究竟其能否及何时真正改变我们的世界，仍是未知数。