杭州市科技项目申请表.doc

1、杭州市科技情报调研项目调研报告项目名称：杭州市 3D打印技术应用现状调研与发展策略探究立项编号：20141334M10承担单位：杭州职业技术学院合作单位：杭州先临三维科技股份有限公司联 系人 ：王丽霞 联系电话：15088640689电子邮箱：目 录1 3D打印技术概述11.1 3D打印技术简介1.2 特点与优势1.3 应用领域2 杭州3D打印产业发展现状 42.1 杭州3D打印产业发展优势2.2 产业发展大事记2.3 核心企业介绍2.4 推广与应用的典型案例2.5 存在的问题3 发展趋势与发展策略153.1 发展趋势3.2 发展策略3.3 应用案例“杭州市 3D打印技术应用现状调研与发展策略

2、探究”课题调研报告国家科技部公布的国家高技术研究发展计划(863 计划) 、国家科技支撑计划制造领域2014 年度备选项目征集指南中，备受关注的 3D 打印产业首次入选，工信部积极制定 3D打印产业发展路线图及相关产业政策，沿海及内地北京、上海、广东、浙江、江苏、山东、湖北、湖南、陕西、四川等省市积极布局因地制宜发展 3D 打印产业，有的省市明确将 3D打印产业确定为本区域的战略性新兴产业，通过建立公共服务平台、校企合作实验室、技术产业联盟等形式调配整合多方资源，发展 3D 打印产业。这些举措体现了国家和地方层面的重视程度。目前，3D 打印产业已经进入“爆发期” ，从概念阶段向应用阶段快速发展

3、。首先， 3D 打印走进学校的步伐明显加快，国内有约 1000 所学校购买了 3D 打印机，建立了 3D 打印实训室。第二，工业 3D 打印的市场增速加快，今年国内市场预计将至少销售 500 台工业 3D 打印机。第三，生物医学 3D 打印技术进步显著，例如美国康奈尔大学开发出可以打印人体器官的材料，中国蓝光英诺生物科技公司的国家 863 项目生物医学 3D 打印机打印血管技术取得重大突破，以及杭州电子科技大学的生物 3D 打印肝单元技术取得重大技术进步等。世界 3D 打印技术产业协会首席执行官罗军指出，3D 打印的关键在应用，只有在广泛的实践应用中，才能发现 3D 打印技术与传统制造业技术的

4、比较优势和有待完善之处。他表示，中国将是全球 3D 打印产业最大的应用市场，尽管目前在技术上与欧美等发达国家仍有差距，但中国在这一领域有后发优势，发展潜力巨大。1 3D打印技术概述1.1 3D打印技术简介3D 打印是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术” 。3D 打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为增材制造（AM Additive Manufacturing） 。 3D 打印是“增材制造” 的主要实现形式。 “增材制造 ”的理念区别于传统的“减材”制造。传统“减材”制造一般是在原材料基础

5、上，使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法，去除多余部分，得到零部件，再以拼装、焊接等方法组合成最终产品。 “增材制造”则无需毛坯和模具，而是直接根据计算机图形数据，通过增加材料的方法生成任何形状的物体，简化产品的制造程序，缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本。 3D打印机是3D 打印的核心装备，它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，3D打印耗料、打印工艺、设计与控制软件等是 3D打印技术体系的重要组成部分。3D打印技术的产业链包括：软件、装备、材料和服务应用。1.2 特点与优势3D打印技术具有绿色、分散式、

6、短流程、个性化、一体化成型、柔性等特点，在创新设计、下一代制造市场中有广阔的市场前景，特别是其对上下游及衍生的应用市场的经济影响。对于杭州企业来说，中国市场的潜力是巨大的，中国庞大的制造业基础及存量应用市场使得中国将超越美国，成为全球最大的市场。其具有下列优势：（1）不受零件形状限制的一体化成型传统的加工方法由于受设备结构的限制，导致形状复杂的零件难于加工，可加工的零件形状受到很大的限制，使得一部机器需要很多个零件组装。3D打印技术则实现了只要能想到的零件形状就能制造的可能，大大减少了零件的个数，简化了生产管理和部分组装工序。（2）3D打印可以实现零库存和零备用只要拥有CAD数据和3D打印机，

7、就可以当场打印零件。如果能够按照需求，为每一位患者量身订制关节，就不需要再保留库存。售后服务也可以提高效率。在推出商品后，为了防范故障的发生，企业必须长年保管用于维修的备用零件。而如果能够使用数位资料当场进行制作的话，就无需再继续保管零件以及制作零件的模具。（3）零物流的“互联网设计制造”模式同样有可能受到影响的还有物流。现在已经有企业在筹划实施“零物流”的开发。其代表企业是以塑胶成型制品为主要业务，最近开始大力发展家电业务的爱丽思欧雅玛。该公司的开发基地位于宫城县角田市，最大的生产基地在大连。过去，在设计、开发商品的时候，为了确认生产现场的情况，也就是工厂的生产流程，每次试制，试制品都要在日

8、本与中国之间转上一圈。但现如今，该公司准备于2014年内在大连工厂内设置3D打印机，取消开发中的物流环节。大致的家电设计概念首先在日本敲定，在经由网际网路收到数据后，大连的技术人员按照生产现场的情况，绘制详细蓝图。日本和大连的两个基地分别使用3D打印机进行试制，通过电视会议讨论改进。这样做不仅可以省去试制品往返两国之间的物流成本，还能节省时间。减少海关导致的运输滞留风险。从而缩短开发期，比竞争对手更快地为消费者送上新商品。（4）个性化订制福特汽车的创始人亨利.福特留给世界最大的功绩，是名为福特系统的大批量生产方式。距今整整100 年前的1914年，通过采用输送带流水作业方式，汽车实现了大批量生

9、产。通过只生产黑色一个款式，量产效果大幅降低了成本，引发了购买热潮。引导全球进入“多品种”时代过渡期的，是日本的制造业。丰田为了使生产多品种的效率与生产单一款式相当，开发出了最大限度减少零件库存的“看板管理”方式，将美国制造业挤下了领导者宝座。日本建立在自给自足、与关联企业紧密关系基础上的“磨合型”产业结构非常适合这种模式运行。社会发展到现在，为了在“多品种”的程度上更进一步，实现“个性化订制”的经济模式，世界各大先进企业纷纷展开了行动。量身订制能够通过提供符合个人偏好和需求的唯一产品，最大限度提升附加值。实现这种新模式的工具便是 3D打印机。（5）缩短新产品的开发时间和流程3D打印技术实现了

10、从模拟数据到实物产品的零距离，减少了模具的开发环节。1.3 应用领域3D 打印技术能降低工业企业的新产品开发成本和缩短开发周期，实现工业转型升级；“大众创业、万众创新”的形势下，可以让创业者更方便创新；可以培养学生的创新能力和动手能力；可以解决航空航天、人体器官等特殊领域的制造难题；还具有节材、节能、个性化、环保等特点，将会培育出很多新型的产业，培育经济增长点和新消费。3D 打印技术可以应用的领域非常广泛，主要有下面七个方面：（1）工业制造：产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证；制作模具原型或直接打印模具，直接打印产品。3D 打印的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世。 3D 打印的家

11、用器具模型，也被用于企业的宣传、营销活动中。 （2）文化创意和数码娱乐：形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影阿凡达运用 3D 打印塑造了部分角色和道具，3D 打印的小提琴接近了手工艺的水平。 （3）航空航天、国防军工：复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件、机构的直接制造。 （4）生物医疗：人造骨骼、牙齿、助听器、义肢等。 （5）消费品：珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意 DIY 作品的设计和制造。 （6）建筑工程：建筑模型风动试验和效果展示，建筑工程和施工（AEC）模拟。 （7）教育：模型验证科学假设，用于不同学科实验、教学。在一些中学、普通高校和军事院校，3D 打印机已经被用于教学和

12、科研。2 杭州3D打印产业发展现状 在我市，政府、企业和学校都非常重视 3D 打印技术的应用，目前杭州已有多家本土的生产 3D 打印机的企业，如杭州先临三维科技股份有限公司、浙江圣泓工业设计有限公司等。生产的设备性能良好，并销售到全国，取得丰硕的经济效益。同时也有很多企业、学校及个人购买了 3D 打印机，用于新产品开发时的模型制作、个人特定产品的定制、学生创新课程的教学等。已经有很多大学、高职引入了 3D 打印机，建立 3D 打印技术实训中心，以加强学生多领域知识融合，促进学生综合能力培养，增加学生就业机会。2.1 杭州 3D 打印产业发展优势杭州是个具有强烈创新意识的城市，从政府到高校到企业

13、，都具有一定的前瞻理念和高度的创新精神。杭州的 3D 打印从 2004 年开始发展，在全国属于前列。经过十年的发展，已积聚了很多行业优势。（1）在 3D 打印的医学应用领域，杭州 3D 打印颇有建树。 去年，杭州捷诺飞生物科技有限公司自主研发的细胞 3D 打印机向世界展示了中国在 3D打印设备自主研发生产方面的领先能力。 杭州六维齿科公司 3D 打印出来的牙模 “导板”是国内领先的数字化种牙产品。杭州很多开展种牙的医院，都开始应用 3D 打印为牙病患者进行牙齿种植的定制。用三维扫描仪加 3D 打印，把患者的牙齿模型打印出来，再用电脑模拟种牙的位置、角度、深度，然后再打印出“导板 ”。六维齿科去

14、年已将基于 3D 打印技术的牙种植导向模板覆盖到了全浙江省的11 个市的 100 多家医疗单位，并在北京、上海、深圳、山西、广西等地建立了合作单位。 杭州培瑞科技有限公司也是一家从事牙科 3D 打印的企业，是这个行业的全国佼佼者之一。“有过补牙经验的人都知道，想换颗牙齿很麻烦，需要反复跑医院很多趟。”公司总裁王建武举例说，“ 医生凭临床经验直接备孔、种植牙齿，或采用简易的手术导板，但精确度不高，也没法控制种植的角度和深度。运用三维数字化和 3D 打印技术，医生预先可以直观地模拟种植位置，直接设计出牙齿的模型，既快速又准确，补牙更加方便，安全性大为提升。” 王建武说，随着 3D 打印技术的应用，

15、义齿的费用降低了三分之一，医生的服务费用至少减少百分之四十，这对老百姓来说绝对是好事。他认为未来三到五年是 3D 打印牙科行业的“黄金时代 ”，至少有 1000 亿元左右的想象空间，300 亿元左右用来传统替代，700 亿元左右替代医生服务。现在还不到十分之一。对于企业的发展，王建武信心满满，未来三年，培瑞科技将在全国建 5 个分中心，产值翻 30 倍。 （2）良好的创业创新环境以及扎实的产业基础，孕育了 3D 打印在杭州的快速发展。杭州高校众多、人才云集，浙江大学、浙江工业大学、杭州电子科技大学、杭州师范大学等高校积极进行 3D 打印关键技术与应用研究。杭州市的文化创意产业发展迅猛，给 3D

16、打印技术提供了良好的发展基础。（3）杭州已培育了较多的国内领先企业。杭州拥有国内综合实力最强的中国 3D 打印第一股杭州先临三维科技；杭州捷诺飞生物科技有限公司总经理徐铭恩教授所在的实验室是世界上细胞 3D 打印领域做得最好的 7 个实验室之一，细胞打印的存活率、精度、稳定性等一系列技术上处于世界顶尖水平；已被杭州公司收购的北京易加是国内少数几家能自主开发金属 3D 打印设备的公司。 在军工打印材料方面，杭州有乐道战略材料公司；金属材料打印方面，杭州有乐一新材料有限公司和浙江亚通焊材有限公司；桌面级打印设备有杭州铭展网络公司；消费材料有杭州宏凯新材；医疗应用方面有杭州六维齿科和杭州培瑞科技。（

17、4）政府的支持力度大。“杭州产业规模、应用深度和广度这几年一直全国领先，这得益于杭州拥有良好的创业环境，也得益于电子商务之都、工业设计强市的人才优势。”杭州市经信委王明兴处长说，“我们要利用杭州的先天优势，抢占先机，抓紧布局。接下去，政府还是会一如既往，以更大的力度扶持 3D 打印技术的研发和应用推广，积极为企业出谋划策，提供发展的各种资源扶持。” 这些扶持包括积极争取国内外有关重要会议、论坛等在杭州举办；吸引国内外 3D 打印优秀人才落户杭州创新创业；积极鼓励杭属企业开展各种形式的对外合作与交流；充分利用国内外各种资源，打造杭州 3D 打印的人才高地等举措。 2.2 产业发展大事记（1）20

18、13 年 8 月 7 日，杭州捷诺飞生物科技有限公司发布国内首台商用生物 3D 打印机（Bioprinter）。（2）2013 年 12 月 25 日，杭州市经信委批准的杭州市 3D 打印产业联盟宣告成立。联盟的意义，除了抱团发展，还在于协调发展。杭州非常重视 3D 打印技术的生产应用发展。为联合杭州市 3D 打印技术上下游资源，推动产业间的交流对话，促进产业间协同创新发展，让 3D 打印技术率先在浙江进行广泛深入地应用，推动形成“设计-材料- 制造-应用”协同创新的产业链。2013 年 12 月 25 日，下沙多家工业设计企业和高校代表参加了此次成立仪式。该联盟的理事长单位为杭州先临三维科技

19、股份有限公司，该公司在下沙建有大型 3D 打印体验中心。杭州捷诺飞生物科技有限公司、杭州六维齿科医疗技术有限公司、杭州铭展网络科技有限公司、浙江亚通焊材有限公司和乐道战略材料有限公司等 20 家企业成为联盟首批成员。杭州 3d 打印产业联盟主要成员见下表 1 所示。表1 杭州3d打印产业联盟主要成员序号 单位名称 业务简介1 杭州先临三维科技股份有限公司 主要从事 3D打印数字化系统、桌面级与工业级 3D打印机研发，提供 3D打印综合解决方案2 杭州六维齿科医疗技术有限公司（浙江工业大学） 主要服务医疗与数字化牙种植领域，提供全面的 3D打印服务综合解决方案3杭州捷诺飞生物科技有限公司（杭州电

20、子科技大学） 主要为生物医学领域提供全面的 3D打印服务综合解决方案，完成全国首台生物 3D打印机4浙江亚通焊材有限公司（浙江省冶金研究院有限公司）主要从事 3D打印用金属粉末材料的研发与制造。已生产出四种5 乐道战略材料有限公司（杭州师范大学） 主要研发树脂 3D打印新材料及其应用技术6 杭州博华激光技术有限公司（浙江工业大学） 主要从事激光 3D打印成套设备和关键部件的研发、激光技术开发咨询7 杭州铭展网络科技有限公司 主要从事 3D打印机的制造、研发与销售8 浙江省电子信息产品检验所 主要从事 3D打印软件及产品的检测9 杭州云造科技有限公司 主要从事工业设计和在线产品定制业务10 杭州

21、造物科技有限公司 提供 3D打印机销售，技术支持，耗材供应及3服务11 杭州宏凯工程塑料有限公司 主要提供 PLA木塑 PLAPVA及 PA等 3D打印耗材12 杭州新迪数字工程系统有限公司 主要建设 3dsource平台上的网上 3D打印体验平台，三维 cad软件开发13 杭州新恩科技有限公司 主要将 3D打印与建模结合，服务于车载、仪表和空调零部件的开发14 杭州汇文科技有限公司 主要建设 3D打印科普体验馆15 杭州骐雄科技有限公司 主要将 3D打印与产品设计结合应用16 杭州巨星科技股份有限公司 主要将 3D打印与工具开发结合应用17 杭州培瑞科技有限公司 主要提供 3D打印及扫描服务

22、18 浙江三鑫科技有限公司 主要将在高校应用推广19 杭州通灵自动化股份有限公司 主要将 3D打印与机电产品设计研发结合应用20 浙江省机电设计研究所有限公司 主要将 3D打印与机电设计结合应用（3）2014 年 2 月 16 日，杭州市经信委、杭州市科委联合印发杭州市关于加快推进3D 打印产业发展的实施意见。文件确定我市 3D 打印技术的发展指导思想为：以“技术先进、应用导向、协同创新、分步实施”为发展思路，以 “3D 打印设备、3D 打印材料、3D 打印软件、3D 打印服务”为重点领域，不断加强关键技术研发，突出示范应用推广，培育产业链骨干企业，促进产业链协同发展。（4）2014 年 5

23、月 19 日，杭州市经信委正式发文，同意将唯一的“杭州市 3D 打印展示中心”落户在浙江大学科技园滨江创新园。“杭州市 3D 打印展示中心” 在浙江大学科技园滨江创新园的设立和落户，将更好地积聚一批从事 3D 打印设备生产、3D 打印材料、3D 计算机软件开发、 3D 打印服务的企业汇聚在浙江大学科技园滨江创新园，促进 3D 打印在工业设计、文物医疗、文化创意、教育培训、装备制造、模具制造等领域的推广和应用，形成杭州市 3D 打印产业的技术研发、设备展示、人才培育的积聚地。（5）2014 年 5 月 28 日，在浙江省经信委、杭州市经信委等单位的具体指导下，在浙江省科技厅、浙江省教育厅、杭州市

24、科委、杭州市教育局、杭州市科协等单位的支持下，以杭州先临三维科技股份有限公司为主导的多家浙江省、杭州市 3D 打印产业联盟内企业组织联盟成员，向浙江省（杭州市）83 所中小学捐赠 3D 打印机及耗材。（6）2014 年 8 月 8 日，杭州先临三维科技股份有限公司于在新三板挂牌上市，成为国内 3D 打印第一股。（7）2014 年 10 月 9 日，浙江 3D 产业园在萧山破土动工。（8）2015 年 6 月 10 日，浙江亚通焊材研公布制出 3D 打印用高致密球形金属粉末。（9）2015 年 10 月 9 日，杭州捷诺飞生物科技有限公司鉴定并发布国内首个商品化 3D打印肝单元“Regenovo

25、 3D LiverTM”和下一代生物 3D 打印工作站“Regenovo 3D bio-print Work StationTM ”。2.3 推广与应用的典型案例2.3.1 浙江建设职业技术学院牵头成立的“ 校工厂 ”企业杭州唐夏模型设计咨询有限公司创立于 2009 年，是由浙江建设职业技术学院牵头成立的“校工厂”企业，公司总部设立在杭州萧山高教园区，建筑面积达到 1200 平方米。企业不仅集 3D 打印模型制作、3D 打印服务产品研发和 3D 打印加工设计咨询等各项服务为一体，而且承担学院建筑教学模型设计专业的教学工作。唐夏模型目前拥有完善的企业管理体系，汇集大批经验丰富，创意力强的专业开发

26、人员，技术骨干。在为客户提供优质服务的同时还为社会输送了无数的专业技术人才。充分体现了校企合作所带来的科研背景，综合展示了从技术人才培养到产品科研创新的巨大潜力。2.3.2 杭州市行知中学的 3D 创意学生社团作为浙江省现代教育技术实验学校及省数字校园建设示范校，行知中学 3D 创意学生社团（主要内容是：3D 创意建模和 3D 打印）得到了全国同行的高度赞赏。行知中学的 3D 创意社注重校本课程的设计和规划，充分利用不同学生社团的优势，实现信息技术和科技、艺术等不同社团的互补和融合，如：由于制作材料和制作工艺等限制，科技社团的很多小发明、小制作、小零件等无法转化成产品，而通过 3D 创意社的帮

27、助成功实现了作品的建模和 3D 打印，作品不仅制作精良同时还富有个性特征；又如，3D 创意社和该校的陶艺社团的艺术手法结合，陶艺作品既有陶艺的艺术品位又有 3D 创意社的三维空间思维理念，现代感和艺术性均得以提升。行知中学的 3D 创意社团，追求的不仅仅是信息技术的数字堆砌，而是渴望着心中的梦想在电脑中得以延伸。杭州市行知中学的 3D 智慧创意学生社团着眼于设计理念的培养，着重落实 3D 模型的构建方法和 3D 打印原理的课程指导，充分运用三维设计的“加法艺术和减法艺术”概念，为不同思维方式的学生提供课程需求，如基于“加法艺术”的 3D 软件建模实现从无到有的模型设计、基于“ 减法艺术 ”的三维设计雕刻笔 实现从有到精的质变、基于“3D 扫描”的纹