欧盟全面评估欧洲3D打印市场现状

近日，欧盟发布了一份关于工业级3D打印的全面报告，该报告的题目是《关于欧盟增材制造当前和未来的应用领域、现有的产业价值链和失去的能力（Identifying current and future application areas, existing industrial value chains and missing competences in the EU, in the area of additive manufacturing（3D printing））》。

这份报告是由一支庞大的欧盟专家团队编写的，视角遍及了整个欧盟范围内工业3D打印领域，总共有450页那么长。

据悉，就目前而言，欧盟区域内3D打印的整环境还是相当不错的，无论是专利、研究、3D打印服务和主要公司对其的投资都非常活跃。但是同样明显的是，这些似乎更加集中在西欧地区，在投资分析的时候也能明显地看到这一点。而且，尽管由于应用和行业的区别各个地方3D打印发展状况各不相同，但是，该研究发现：德国、英国、荷兰、法国、比利时、意大利、西班牙和瑞典等国已经在几个领域内成为全球领导者。“在这些重量级玩家当中，德国的研究与技术组织和3D打印机制造商（以及在某些服务提供商）占据了中心地位。在金属3D打印技术方面这一情势尤为明显。而且金属3D打印已经被视为欧洲经济的一支主要力量。”该报告说。

更重要的是，西欧这些国家与东欧形成了鲜明的对比。除了波兰以外，斯洛文尼亚、克罗地亚、斯洛伐克和捷克共和国等国“才刚刚开始在这些研究部门发展能力。打印机制造商正在向东欧市场投资，但是目前仍然处于比较早期的阶段。”专家说。

此外，研究人员在医疗保健应用领域、在基于粉末和线材的3D打印领域看到了非常积极的信号，尤其是在金属3D打印技术方面欧洲已经具备了全球竞争力。“公司和科研机构在这一领域相当活跃，他们利用金属粉末和线材来为航空工业打印模具和结构件，而且也为很多行业打印各种工具。”他们说。

但是，使是在那些主要欧洲国家，3D打印技术的影响仍然比较有限。为此，专家们确定了10个比较接近市场（指其新产品和服务会在大约5年之内商业化）的领域，并对所有这10个领域从价值链的角度进行了分析。总体来看，这10条价值链都没有被颠覆，这主要是因为3D打印技术的实施还正处于模式转移阶段。

“成熟”的3D打印领域

在这10个领域中，最“成熟”的工业应用当数3D打印手术规划工具、硬质惰性植入物、注塑模具和结构性飞机零部件。该报告认为，“这些（产品或服务）已经进入或正在进入市场，它们主要得益于增材制造在短期小批量制造（主要是 产品优化和定制化）方面的比较优势。”该报告称。不过尽管已经开始影响产品，但是迄今为止它们的影响仍然是相当有限的。然而，有些正在努力走向市场，即使是技术要求比较复杂的环境，比如航空航天业，有些结构组件甚至已经被安装到了飞行器上。甚至有些传统部门也出现了新动向，比如有些OEM厂家开始3D打印注塑模具，或者为大型涡轮机打印钛金属叶片等。

但即使在这些行业中，仍然可以看到重大的障碍。比如3D打印手术规划应用，仍然受制于人员缺乏训练、数字技能等，有些人甚至没有意识到3D打印可以做什么。另外3D打印植入物则受制于认证和监管障碍，导致其应用范围仍然比较小。3D打印金属飞机组件和模具等同样也面临着监管、认证和知识壁垒，此外还有打印质量不稳定和表面质量差，以及检测和检测技术不足等障碍。而且，缺乏高质量的可3D打印金属粉末，包括铝、镁和钛等，也是一个关键的问题。

不过，这里同时也有很多机遇，尤其需要不同领域的人员进行合作，比如材料和服务提供商，以及外科医生、医院和研究人员进行跨领域合作等。

处于中间状态的领域

该报告称，这10个主要领域中有几个一直处于“中间状态”，包括汽车部件（包括结构性和非结构性应用）的3D打印技术和食品3D部件。这些应用已经到了原型阶段，并且能够看到市场和有兴趣的消费者，不过仍然没有为批量制造做好准备。

尤其是汽车3D打印技术，仍然受到效率、表面质量和制造数量有限的限制。而且3D打印的内饰仍然比传统方式生产的更贵，而后处理也会有问题。“从这一点上说，3D打印技术还没为全面制造做好准备。但新的发展正在发生，可以让我们对于3D打印技术在汽车领域里得应用更加乐观，比如像URBEE 2这样3D打印汽车原型的出现。”该报告的主要作者之Pierre Padilla博士解释说。另外缺乏认知和制造保守主义也阻碍了该技术的大规模采用。

与此同时，3D打印食品还需要更为周全的研究，需要适当考虑食品安全、消费习惯以及3D打印技术对食物本身的影响。更重要的是，与之相应的食品法规还不存在。但再一次，专家们认为，合作是使这些应用更加完善的重要条件，尤其是科研中心和OEM厂商就汽车方面应用进行的研究。

不成熟和新出现的领域

这些领域包括纺织品3D打印（含鞋类）、3D打印家居饰品、备用零件制造和建筑3D打印等，它们都被认为正处于起步阶段。预计还需要好几年才能达到一个成熟的生产阶段，并有可能出现新的商业模式。

这其中关于备用零部件的3D打印制造一直很受人们的关注，但是研究人员发现目前关于3D打印零部件的配送网络完全不存在。“所有的价值链目前都处于发展的早期阶段：除了一些孤立的个案我们还没发现一个清晰的供应链。”研究人员强调说。此外，部件设计模型的可用性、质量保证，以及零部件的可复制性都有问题。即时这些都实现了，很多客户也会怀疑3D打印的金属部件是否能够达到现有部件的质量标准。而且就目前来说一台工业级的3D打印设备，尤其是金属3D打印设备依然非常昂贵，这就造成3D打印部件从成本上说就不现实。“我们还有很长的路要走。”Padilla博士说。

其他应用同样有类似的碍。比如建筑3D打印面临着机器人技术、材料和监管的方面的挑战；纺织品和鞋类部门被视为缺乏必要的知识，包括材料和CAD软件，而且纺织品3D打印也没有经过验证。尽管3D打印家居饰品（包括灯具）是一个有需求支持的领域，但是这个市场被认为太小——面临着过高的价格、技术和材料方面的限制。

那么需要做什么才能解决这些问题？坦率地说，很多。3D打印备品备件的情况最为典型，说明要走向3D打印的成功还需要大量的工作，包括整个供应链都需要进行广泛的研究合作。

障碍与壁垒

当我们像这样罗列的时候，看上去工业级3D打印技术还没有准备好出现在欧洲的聚光灯下，而且从许多方面来看确实如此。在3D打印技术真正能够实现它的附加价值之前，包括欧盟、立法者、研究人员和公司等各个方面都有很多工作要做。

具体地说，在制造行业中缺乏对于材料和3D打印技术的了解是最常见的障碍之一。这导致了拥有3D打印技能的人才不足、无法将该技术带到需要的地方。而且其成本和后处理解决方案仍然需要大大提升。

另外不可否认的是，材料（特别是金属粉末）正挡在3D打印革命前面的道路当中。尤其是铝、钛、镁这三种材料，几乎不在欧洲制造，大部分进口自中国，但是这些粉末的大部分都没办法通过优化用于3D打印。这将带来很大的制造、质量和表面精度方面的挑战。研究人员认为，专用3D打印粉末的开发将有利于工业级3D打印技术的应用。

总的来说，这份报告对于3D打印技术在欧洲经济和工业中的作用还是相当乐观的，并在最终提供了一系列推动目标。其中包括需要进行跨领域的协作、对人力资源的培训、新材料的研发、广泛的标准化和认证、相匹配的商业模式、如何创造有效的需求等。

这份报告是由IDEA Consult公司联合芬兰VTT技术研究中心、AIT奥地利技术研究所与CECIMO为欧洲联盟委员会编写的。