1、技術上的瓶頸困難
這也是國外3D打印技術面臨的共同難題,國內表現得更加突出。目前,3D打印技術在工藝穩定性、加工精度、重復加工的效果一致性方面,與傳統加工制造技術相比還有一定差距。3D打印技術在支撐工藝、激光掃描算法程序、復雜數據處理、RPM軟件標準化和二次開發等方面,也存在許多不足。由于受到3D打印技術設備自身的體積限制,加工產品的尺寸大小也受到很大局限。許多3D打印技術設備對加工材料的質量特性要求過高,限制了其應用的領域范圍。
2、3D打印材料的局限
目前3D打印技術使用的材料達到300余種,但相對于廣泛的應用領域仍顯十分不足。3D打印使用的材料主要有三大類:金屬材料(如鈦合金、銅鋁合金、鎳鉻合金等);高分子材料(如ABS、PLA、PC、PVC、尼龍粉、石膏粉、光敏樹脂等);無機非金屬材料(如陶瓷、硅粉等)。
中國在3D打印材料的研發和生產方面處于劣勢。目前國內專門從事3D打印材料專業化生產的企業不多,主要依賴于進口。3D打印材料的專用性非常強,不同類型的3D打印技術設備對材料的密度、顆粒分布、氧含量要求等等都不相同,常常是與特定公司的特定型號3D打印設備捆綁銷售。國內使用的多數3D打印材料就是由3D打印設備制造公司直接提供,還沒有采取和實現第三方供應模式。有些3D打印材料國內還沒有生產,或是生產的材料精度和強度都較低,難以滿足實際應用需要,只能依靠進口。進口依賴導致成型材料領域利潤非常高,多數關鍵材料都被美國公司所壟斷。
3、技術應用成本過高
制約中國3D打印技術產業化的重要因素之一是應用成本居高不下。盡管3D打印技術應用減少了切削、模具、成型、組裝等方面的制造成本,卻增加軟件、設計、材料、服務等環節的成本,其中材料成本的影響作用較大。由于中國3D打印技術企業生產規模不大,3D打印技術設備售價很高,每臺在4000~20000美元不等,限制了中小企業和私人用市場的擴展。3D打印技術設備往往需要特殊的能源動力如激光,而激光系統(包括激光器、冷卻器、電源和外光路)的價格及維護費用昂貴,致使成型件的成本較高,相對于傳統加工制造相同的零件產品,耗電量多出10余倍。
3D打印技術應用特征之一是滿足個性化生產需求,材料的專用性較強,規模化生產材料的難度大。雖然3D打印設備價格在2萬~10萬元,而材料的價格卻從每千克幾百元到4萬元不等。少數的大企業如軍工、航天、醫療、科研等方面的應用,可以消化材料的高成本,其他的大多數用戶
卻很難承受3D打印應用成本代價。
4、市場“峽谷”的存在
每一項突破性的新技術的產業化過程,都會遇到市場的各種阻力,其中重要的潛在應用者的觀望和等待是關鍵性因素。美國學者Geoffrey
A.Moore(1990)根據潛在客戶對新技術應用的風險的態度,選擇不同的時間周期階段采用新技術,將技術采用過程的各個時期階段的進入者,劃
分為創新者、有遠見者、實用主義者、保守主義者及落后者五個階段類型。通過對五類各個階段的采用者進行了分析研究,Moore發現技術采用過程軌跡并不是平滑連續的,有遠見者和實用主義者之間的差異最大,他將這種從有遠見者向實用主義者過渡的“間距現象”定義為“峽谷”,也稱做技術采用峽谷或市場峽谷(見圖)。市場峽谷表示新技術還沒有被關鍵的用戶采用,技術產業化還處于初期階段的關鍵時期。
高群和鄭家霖對國內的3D打印技術采用情況進行了實證研究。他們根據2014年中國制造業企業500強中的前200家企業的公開資料,對其采用3D打印技術的情況進行了調查統計,得出采用企業用戶為34家,占調查總數的17%，進而得出我國3D打印技術的產業化,處于技術采用生命周期的“峽谷”階段。我國目前階段采用了3D打印技術的公司、部門或個人,屬于有創新精神和遠見信念的使用者,他們喜歡3D打印技術帶來的挑戰和堅信3D打印技術的“前景”。但“有遠見的”技術采用者在市場中所占的比例還很小,3D打印技術產業化還需要穩健的、理智的、注重實際利潤的“實用主義者”,他們決定和標志著3D打印新技術的市場應用的成熟性。只有越過了市場“峽谷”,3D打印技術產業化才能初步成形。
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