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南极熊导读：下面是西北工业大学黄卫东教授，从全球视野下讲述3D打印世界格局与中国的机会。值得细读分享。
（全文约6000字）

2019IAME中国（西安）国际3D打印博览会暨高峰论坛上，西北工业大学教授黄卫东做了主题为《3D打印的世界格局与中国的机会》的报告。
下面南极熊根据现场速记整理的内容：
关于3D打印的世界格局和中国的机会
3D打印世界格局总体上美国具有压倒的优势，但是中国也已经进入世界先进行列，具备了追赶美国的初步条件。这个判断我分三个指标来讲述，从创新能力、装备品牌和产业应用做整体的比较。
3D打印创新能力
在创新能力方面，美国遥遥领先，中国急起直追；装备品牌方面，美国德国平分天下，中国初露头角；产业应用美国遥遥领先，中国已经进入世界第二。
第一个是提出一种重要的3D打印大类技术，也就是主流3D打印技术的原创专利，主流的技术第一个专利是谁的，谁发明的。这种主流技术都是二三十年前已经发明的，现在要想再创造一种新的机会已经非常小了。就像冷加工车铣刨磨钳这种大类技术，你现在还要发明一个跟车铣刨磨钳并列的技术已经没有机会，对于3D打印不是完全没有机会，毕竟是新的技术。经过30年的发展，估计这个技术很难创新，后面重大进展在主流3D打印基础上提出极端重大技术进步，可以有重大技术新发展和新发明。
主流3D打印技术有七大类，这是ISO和STM的国际标准，有六个美国专利，其中DED直接能量沉积，这个技术我没有找到第一个专利，1979年美国UTRC有一篇文章，始终没有找到他们的专利。另外Polyjet是以色列人在美国申请的专利，这六大类技术可以认为六个美国原创，一个以色列原创，但是全部可以归结为美国的专利和文章，所以从这个角度来讲，美国的创新能力是别人没有办法比较的，就好像冷加工车铣刨磨钳全是一个国家发明的。
在这些技术基础上诞生的非常重大的3D打印技术都有哪些，都是谁发明的？
①SLS基础上发展的SLM技术，这是当前应用最普遍的金属3D打印技术，这是1996年德国的IRT协会发展的。金属3D打印SLM不亚于SLS技术，是今天3D打印主流，绝大多数金属3D打印的技术是SLM技术，这个发明是德国人的。
②面曝光技术。光固化3D打印是3D打印标志新技术，1988年美国推出第一台光刻3D打印机。但是很多年来光固化技术，用点扫描。2015年Science发了一个文章，美国的一个公司把面曝光的光固化技术突破，但是面曝光原理早就有，技术上的突破作为商业化的装备是美国这个公司的贡献。
③MJF技术。惠普2016年推出MJF技术，使塑料3D打印效率大幅度提高，机器的价格比同一个档次的SLS、SLM便宜一半，在塑料3D印领域有非常强的竞争力；而且惠普、GE这两个作为世界五百强的公司进入到3D打印领域，大大改变了3D打印的格局。原来都是一些创业公司，创业公司的实力总是有限，世界五百强进来就不得了，一个是技术非常好，另外惠普自己原来做打印机，墨盒怎么放，2D打印机就做的非常好，再加上它的销售网络非常强，16年推出这个机器，17年在全世界卖，一年买354台，超过了原来SLS、SLM工业级的机器。了不起！惠普的目标绝不是今天3D打印市场实际100亿美元的目标，惠普的目标是12万亿美元的制造业大市场。现在惠普对于3D打印非常重视，很多别的部门关掉，加到3D打印部门的发展。
④二极管激光器的阵列烧粉SLS技术。2018年法兰克福展会上，德国EOS公司推出二极管激光器的阵列烧粉技术，用近百万二极管激光器，我认为效率至少提升10倍以上到几十倍。这个技术和惠普的技术在效率上可以媲美，但是比惠普技术有一个优点，材料适应性上可以集成SLS所有材料，惠普材料适应面不够宽。惠普用很大的力气开发材料，包括和世界几个最强的化工材料公司建一个材料开发平台，努力在材料上发展，但是技术本身受到限制；因为它用铸熔器的办法，我想材料适应不会特别宽。EOS这个技术也是将来非常强大的一个技术，这是德国的。
⑤Desktop Metal粘结烧结金属3D打印技术。这个美国公司七个创始人里面四个MIT的大牌教授，现在用粉末床铺金属黏结剂粘，粘了以后再烧结，实际上做粉末冶金的胚胎，然后粉末冶金烧，这样做金属零件的效率非常高，比我们现在SLM效率高几百倍，金属3D打印主流用SLM技术，这个技术非常好，解决了很多的问题，但是它的不足是太贵了，因为激光一个点一个点扫，效率很难提高。金属3D打印市场要大幅度打开，主要靠在保持精度性能的情况下提高效率。一下提升几百倍，他们目标直接打印汽车零件。这不得了！如果汽车零件用3D打印来打，汽车市场就大了，不能讲一百亿美元市场。汽车如果可以用，工业各个领域的金属零件都可以来做，这是非常有前途的。
惠普也有类似的技术。Desktop Metal累计融资4.38亿美元。粘结烧结金属3D打印技术，要真正形成大规模应用，需要解决烧结变形，难度非常大。原则上可以解决。
创新能力美国占最佳的优势，德国也不错，德国也有两个公司有很好的进步。中国也可圈可点，2017年中国3D打印的专利超过全球一半，说明中国3D打印领域非常活跃，这些专利目前还没有看到转化。非常重大的产业应用技术，从专利到应用要相当长的时间。期待中国这么多人，这么大的热情在创新，总会出来好的东西，创新能力方面美国遥遥领先，中国急起直追，我们应该抱有信心。
3D打印装备品牌
第二个方面，我们比较装备品牌，这个方面美国和德国平分天下，中国开始初露头角。美国3D SYSTEMS公司，光固化做得最好。美国STRATASYS公司，在工业级FDM和Polyjet两个技术领先世界。对于FDM技术，中低端桌面3D打印机中国最厉害，但对世界真正有重大影响还是要工业级的。
惠普是一个后起之秀。未来，我们创业公司很难和世界五百强匹。还有美国的GE增材，现在成为金属3D打印的巨无霸。它不是自己发明创造，而是买，2014年买两个3D打印顶级的公司，德国Concept Laser和瑞典Arcam，再加上自己庞大的市场需求，成为老大了。
德国EOS。EOS在SLM和SLS方面是世界第一品牌，别人没有办法比。它在SLS做成面曝光，那个技术我非常看好，未来非常有前途，有可能进军到注塑领域。2016年塑料产业3.5万亿人民币，大部分是注塑，如果3D打印能够在注塑抢一点市场也不得了，方向就是非常高效率塑料的打印，看好惠普技术和EOS面曝光技术。
砂型3D打印。德国VoxelJet，ExOne做得最好。
铂力特。之前伦敦召开的世界首届3D打印大会上，铂力特公司评为最佳OM。国外这些奖都是人家评，我们没有参加这个会，从会议网站上看到我们获奖了，说明世界上承认铂力特是一个世界品牌了，我们很高兴。铂力特累计生产销售200多套金属3D打印装备，包括有两台设备获得红点奖，这是工业设计顶级奖，设备获得空客的认证，出口到德国和法国。
3D打印产业应用概况
根据Wohlers Associates统计，1988—2018年全球增材制造产业的年复合增长率26.9%，其中2012—2014年CAGR年复合增长率高达33.8%，重要的原因是因为美国国家增材制造创新中心的成立，在全世界掀起了一股热潮。超速发展，由美国人把它推动起来。但是2015—2017年增速又回落到平均值以下。开始大家期望高，但是技术的发展没有那么快，像股市一样，期望太高涨上去，总有一点回调。2018年增速有回升，因为有几个非常重要的技术，会对市场的发展有重大的推动，数据变化后面一定有原因。
中国的情况。根据中国增材制造产业联盟的统计，在2015—2017年的三年间我国增材制造产业年军增速超过30%，2017年中国增材制造规模达到100亿元，增速放缓至25%，但高于全球4个百分点，我们国家增速比世界平均水平更快。2018年中国增材制造联盟对重点联系的40家企业进行了统计，没有做总的统计，40家企业同比增长少一些，大概23.8%。因为不是所有的统计，所以我们从这里很难去做跟前面那样的分析；我们既然没有那样快，在最近一些重大的技术创新方面，没有中国人的份，可能这是其中的主要原因，中国平均速度比别人快，主要是中国市场大。
Wohlers Associates报告有一个指标很好，它统计各国安装工业3D打印的累计分布，每年从1988累计到今年，各个国家安装多少工业级3D打印机，这个数据很能说明问题。两个指标，一个是从1988年到2012年，另外一个是到2017年的。2012年美国占比38%%。日本第二9.7，德国第三9.4，中国第四8.4，这是三个第二梯队，三个第二梯队加起来不到30%，还少于美国。所以产业方面美国遥遥领先。到2017年发生一些变化，美国日本德国略微有点减少，中国上到第二位，这三家加起来仍然是不到30%，还是比美国少的多，所以产业应用方面美国还是遥遥领先，但是中国已经在急起直追，我们发展速度更快一些。这首先是中国庞大的市场，如果创新能力上去，我们速度可以更快一些，不能光靠我们的市场大，更重要的是怎么提升我们的创新能力。
在应用领域里，最近几年增速最快的是航空航天，从2013年10.2%，15年16.6，17年18.9%不等，航空航天应用很主要。3D打印年复合增长率大概在30%左右，但是这几年金属3D打印增长率超过80%，主要是航天领域的推动。
讲几个非常重要的例子。在金属3D打印里面，美国GE航空发动机的燃油喷嘴，在2018年10月4号GE公司庆祝打了3万个燃油喷嘴.它是用在飞机发动机上，是最先进的民用航空发动机。我们C919飞机现在装的就是这个发动机，这个发动机要有非常好的性能，在燃油喷嘴做了特殊设计，这个特殊设计用传统技术怎么都做不出来，GE考虑用3D打印，找莫尔斯公司，他们做的很好，后来干脆把莫尔斯公司买下，然后成立工厂批量生产。这个发动机的定单上到两万台，每一台19个，它至少有30几万个零件的打印，这是3D打印在工业批量生产最典型的例子。
CJ-1000发动机为C919准备，要很久以后才装上C919飞机，我们也用了这个燃油喷嘴，这个燃油喷嘴我们已经打了300个。和GE的3万个相比我们才1%。但是小小的一步很重要，我们终于跨出这一步。燃油喷嘴设计的很好，它只有3D打印能做出来，3D打印最重要的是促进创新设计。
创新设计方面最典型的例子是空客。空客好几年前公布的，有个零件常规的技术做是890克，用了3D打印之后可以用拓扑技术做均匀的应力，这个只能3D打印来做，只有原来40%的重量。
除了拓扑优化设计还有整体设计，这个卫星天线设计，原来一百个零件变成1个，重量减轻95%，这是非常极端的例子。最近铂力特公司给中国一个卫星结构，不仅仅是一个天线，整个卫星结构用3D打印，效果非常好，已经发射上去。我们给导弹发动机改了内流道，这个传统技术没有办法做，只有用3D打印做，这一个改变使导弹推力提升1倍，过去推力提升1倍要很多技术进步，今天3D打印一个零件改变就进步非常之大。
在流体力学性能方面，不仅仅是减重，功能还有提升。8年铂力特打印超过3万件金属零件，广泛用在航空航天、机械医疗、模具等等方面。我们实现了非常优异的力学性能，我们成名作，2012年为CA919打造的圆条，这个圆条性能非常优越，上飞公司给的结论是优于锻件。这是世界上第一次明确一个3D打印航空航天零件优于锻件。国内开始很多人不相信优于锻件，后来空客找我们，空客也是同样的结论优于锻件。我们这个工作引来了空客的合作。2014年空客到西工大来建立合作，在去年的珠海航展上，由空客和西工大成立联合实验室。这方面我们引领世界民航大型结构用3D打印。铂力特公司现在进入世界一流的增材制造国际合作圈，我们合作伙伴除了空客，还有法国赛峰，玛瑞斯等等，我们是亚洲唯一为空客飞机提供零件的。
刚才主要讲航空航天的应用，其实还有医疗。我接触到中国医生对3D打印的热情超乎我的想象，在西安有好几个医院，除了唐都，西京，交大二附院都有应用。2015年我刚产生这样的技术构思，高博的导师带着他们几个博士生交流，我们一拍即合在医疗上合作，后来高博毕业到我这做的博士后，他现在成为中国3D打印医疗领域著名的教授。从95年就开始，我们西安医疗界对于3D打印的介入有相当长的时间。3D打印正在创造全新的先进技术途径，原来没有办法的现在用3D打印可以治。（南极熊补充：医疗3D打印的应用，中国很多传统的医疗器械公司已经涉足，已成大势。）
在模具领域里面3D打印可以做随形冷却模具，带来模具领域革命性的进步，模具效率又高质量也高，这是3D打印对于模具领域带来革命性的进步。
砂型3D打印，宁夏共享集团建立了智能铸造工厂，很多年来努力推进铸造领域智能化的转型。但是最困难是砂型铸造，你怎么把造型过程智能化，他发现了3D打印。现在他们14台3D打印机构成一条生产线，年产15000吨的砂型。他们浇铸，自己的铸件用自己打印的砂型浇铸，过去非常脏的铸造车间现在地面上一点砂没有，环境非常好。总理2016年就去了，看了以后感到很激动，说没有想到在铸造这样的金属工业都能实现智能化。
中国在3D打印领域有巨大的机会
从整个情况看，我们中国在3D打印领域有巨大的机会。
首先是巨大的产业需求，我们制造业规模全球最大。
第二是我们产业普遍面临转型升级，有转型升级的需求，创新驱动的发展，我们特别需要3D打印的技术。这些是西方没有的。他们的产业早就转型升级已经完成，他们也要创新驱动，但是人家创新能力早就很强，所以在中国我们的需求更为迫切，量也特别大，这也就是中国3D打印产业应用发展比世界平均水平快的我想主要的原因。
第二个方面我们现在有聚集全球优秀人才的绝佳机会。中美贸易战看起来对中国短期造成一定的影响，甚至可能有好多是很重要的影响，但是在人才方面给我们提供了绝佳的机会，美国把我们的人拦住进不去了，就都回来，所以我觉得这个方面是很好的事情。原来我们请这些人才回来还不一定请的动，现在在美国呆不住了跑回来。欧洲现在经济低迷，我很多学生毕业想到欧洲去，就发现很难，没有位置了，这时候他们也都回来了。这是聚集全球优秀人才绝佳的机会。
第三是3D打印技术进入国家战略的核心，中国制造2025系列部署里面3D打印都是放在很重要的位置，包括增材制造国家创新中心，这是中国制造2025第一个平台工程，中国增材制造创新中心2016年首批建立，说明我们国家对于3D打印战略上非常重视，所以我想是在3D打印方面中国具有巨大的机会.

△视频：南极熊专访黄卫东教授
会后，南极熊还专访了黄卫东教授 《西工大黄卫东：做好科研产业化的6大要素，金属3D打印龙头铂力特成功上市科创板》
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