§建立技术创新体系

3D打印产业的上游技术和设备方面包括光机电技术、控制技术、材料技术和软件技术,中游支撑是信息技术的数字化平台,下游应用涉及航空航天、汽车摩配、医疗卫生、国防科工、文化创意等行业,其发展将会深刻影响工业设计业、先进制造业、生产性服务业、文化创意业、制造业信息化工程及电子商务业。基于合理的技术政策,引导3D打印产业积极健康地顺利发展,建立3D打印产业的技术创新体系,具有深远的战略意义。

加强新材料研究

在技术研发方面,相比国外先进水平,我国增材制造装备的部分技术水平不相上下,然而在成形材料、智能化控制、关键器件和应用范围等方面,我国落后于国外。模型制作是我国增材制造技术主要的应用范围,对于高性能终端零部件直接制造,我国还有非常大的提升空间。3D打印材料品种有限的现状,严重制约了3D打印技术的普及与推广应用,这一点在我国表现得尤为明显。国外适用于3D打印技术研究的原材料,也受到相当程度的控制,像生产3D打印原材料的德国德固赛公司,其80%的原材料仅供给签署联合开发协议的合作开发厂商,只有20%性能较差的材料公开销售。而在国内,由于研究所需的材料用量很少,研发本身具有不确定性,对于这样的小众需求,国内厂家不愿试制特殊的材料。因此,中国3D打印研究很难买到新型且上佳的原材料,3D打印的创新应用研究非常困难。

针对打印材料研究滞后的现状,应可以考虑设立国家级3D打印技术奖励基金,奖励成功研究开发新的3D打印材料并实际投入生产使用的企业和个人;也可以考虑对成功研究并实际投入生产使用新的3D打印材料的企业和个人,给予优于高新技术企业税收政策的特殊优惠;还可以考虑对这类企业和个人,在建立和扩大3D打印材料生产项目时,给予土地购买指标和土地购买价格优惠。要设置3D打印科技重大专项,全方位支持3D打印全产业链技术创新,持续推动3D打印产业发展。

推动技术改进

3D打印技术的核心工艺过程就是打印材料的层层堆积和造型,这种迥异传统制造方法的工艺方法大大节约了材料,在单件、小批量的复杂及特殊造型产品制造上明显优于传统制造方法,但是其层层堆积的制造方法是无论如何也难以和传统制造方法的便捷、快速和大批量生产的效率相提并论的。在当前的技术条件下,3D打印技术仅能应用于某些单件小批的特定产品的工业应用与部分创意类桌面应用,很难成为大规模消费商品的主流制造方式。

如何尽快提高3D打印的速度与效率,是3D打印技术普及应用的关键技术节点。应当可以在考虑当前和近期技术发展可能的前提下,制定3D打印设备的效率等级指标,主要针对国产高效高速3D打印设备予以采购补贴,对企业和个人采购国产高效高速3D打印设备从事3D打印业务形成的收入予以税收减免优惠。积极奖励推广提升3D打印技术速度与效率的技术创新,对完成创新的企业、研究机构和个人予以表彰和奖励,赋予该类知识产权更高、更严格的产权保护条件,同时允许该类知识产权拥有人在成立相关企业时享受相应的税收优惠。

促进技术精度提高

3D打印技术的核心工艺过程是材料的分层堆积与造型,目前每层材料的积厚度不够精细,以致3D打印产品的精度远远比不上传统制造方法能够实现的精度。对于制造精度的提高,材料堆积层的厚度需要不断降低,使得制造难度提高,大幅度延长制造时间,明显提高了制造成本。同时,材料堆积层之间的结合再紧密,是否能与传统模具浇铸、注射等整体成型工艺的产品性能相提并论,还需要时间和实践的验证。目前,西安交通大学所研制的光固化成型系统及相应成型材料和配套的3D打印机喷头,在我国是制造精度比较领先的,其成型精度已经达到0.05mm。但是,对于现代精密制造动辄丝米级,甚至微米级的性能指标而言,确实是难如人意。无法直接制造高精度零件,势必影响3D打印技术的普及与推广应用。

因此,必须考虑设立相应的国家级重点科技攻关项目计划,以项目资金扶持、项目成果奖励、项目研究课题专项技术资助等不同形式,以吸收、鼓励社会各界力量参与研究,争取不断提高国产3D打印技术的最终产品精度。

加大创新研发投入

要认识到,虽然我国3D打印技术在主要领域跻身世界先进水平的行列,但是在很多其他领域以及在原材料和核心技术的研发上,我国仍然比较落后。而且,如果不对这些方面加以重视,差距会越来越大。加大对3D打印技术的研发投入,除了直接对研究3D技术的高校、科研机构和企业进行资金支持,还可以通过减税优惠政策来激励企业参与3D打印技术的研发。除了资金的支持,还应该为3D技术的国内和国际交流创造良好的平台,产生高效的交流和学习,实现国内3D打印技术的协调、合作、创新、进步的发展态势。

尽快建立共性技术研发体系。在发达国家比较完善的创新体系中,大学主要进行基础研究,研究所侧重于共性技术研究,企业主要致力于应用性研究和最后的产品化,产研学三方在市场机制下合作互补。但在中国,这三者的关系,却呈现出错位竞争的局面,致使科研与产业严重脱节。一方面,中国的大学越来越热衷于应用研究,甚至自办企业。中国的3D打印产业目前就呈现出浓厚的“高校”的色彩:除清华大学的北京殷华公司外,西安交通大学派生出陕西恒通智能机器有限公司,武汉滨湖机电技术产业有限公司则依托于华中科技大学。另一方面,中国科研院所转制为企业后,绝大多数放弃了长期的共性技术研究,转向能在短期内解决生存问题的应用开发。在这样的格局下,制约着诸多产业升级的共性技术难题,事实上却仍处于无人攻坚的状态。

建议尽快建立共性技术研发体系,具体做法可以借鉴美国的“先进技术计划”(ATP)。该计划是美国政府促进产业共性技术研发的典范。ATP由政府提供引导资金,但承担项目的公司要配套一半以上的研发投入。政府的资助经费直接拨付到企业,大学和研究院所只能通过与企业联合,参加项目的实施。最终的知识产权为以营利为目的的美国公司所拥有,参与项目的大学、研究院所和政府机构等不享有任何知识产权,但可以分享专利使用费。美国政府为了国家利益有权免费使用ATP支持的技术成果。其他企业想使用该项目成果,可通过支付费用获得使用权。

推动产业链中关键性技术研发和突破

加强平台建设,重构国家创新体系,鼓励各类技术研发主体积极参与,推动整个3D打印产业链中关键共性技术研发和突破。如前述分析,我国当前的创新体系中产学研关系错位,很难各负其责、有针对性地推动不同层次技术问题的研究,这就要求我们在推动3D打印产业关键共性技术研究中,打破旧有体制束缚,重新构架产业技术研发平台,鼓励、吸引各类技术研发主体参与。

2012年10月,中国3D打印技术产业联盟正式成立,成为中国3D打印产业的首个行业组织,其目标是搭建行业对话平台、建立行业标准,引入风险基金和产业基金。完全可以给其增加一项功能,就是汇集产业技术研发课题,集聚产业技术研发力量,在政府支持下,开展3D打印产业关键共性技术研究。

一是可以通过产业联盟内部的讨论、整理与分析,提出亟待开发的关键共性技术研究课题,并由联盟内需求企业针对性提供研发资金,面向全社会寻求技术研发单位。在研究课题经审批认证后,国家根据企业提供的研发资金提供对等的扶持资金。研究形成的技术成果、知识产权归研究单位,政府根据国家利益的需要可以免费使用,提供研发资金的企业不仅可以免费使用,还可以根据其资金提供份额分享专利使用费等知识产权收益。

二是可以实行项目研发奖励制度。根据国家制定与公布的3D打印技术重点研究方向,企业或者企业、研发机构联合体,按照自身经营需要提出具体课题,经政府审核批准后,列入奖励项目计划,根据技术先进性和产业贡献度确定奖励等级。项目完成,经成果验收,确认研究结果达到课题要求后,由政府给予直接奖励。

三是可以实行技术研发的政府种子扶持资金制度。对于国家制定与公布的3D数字化建模软件供应商、3D数字化建模服务商以及第三方检测试验平台重点研究方向中某个课题或某个领域有独到技术构想、研发思路的个人或组织(限于3D打印产业内的小微企业),可以向政府主管部门提出申请,经答辩验收批准后,发放用于研究技术构想、思路可行性的扶持资金。

四是如果在前几项政策推广中未能涵盖该方向的技术研究,政府还应该拨付专项资金,设立专项奖励,用于鼓励3D数字模型以及第三方检测试验平台等方向的共性技术研究。