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解析印度、新加坡、俄罗斯3D打印发展现状

 
俄罗斯

俄罗斯在3D打印领域的某些技术上处于国际领先地位。 虽然目前俄罗斯并未推出任何关于3D打印方面的国家战略,也没有将3D打印列入国家关键发展技术名单,但已开始支持建设3D打印技术中心,并在重工业发展较好的地区也推动3D打印产业的发展。

1 企业地理分布

俄罗斯3D打印企业地理分布比较集中。首先是莫斯科地区,大部分增材制造领域的研究机构都集中在这一地区,譬如,莫斯科国立大学、国家科学技术大学、核工业研究大学等著名高校。其次是乌拉尔地区和西伯利亚地区,这两个地区聚集了许多研究机构,包括一些在航空领域顶尖的机构,并且教育和科学部及地方政府还将出资在这两个地区新建一批3D打印技术中心。

2技术发展情况

俄罗斯在激光领域的许多研究机构与德国的机构齐名,在全球处于领先地位,著名的光纤激光器供应商IPG Photonics公司就是来源于俄罗斯。因此,尽管3D打印领域的研究机构数量不多,但由于激光和3D打印机之间的特殊联系使得俄罗斯企业在这一领域占据了全球战略性地位,在一些技术领域,如粉末床熔融技术、直接金属激光烧结技术(DMLS)和选择性激光熔化成型技术(SLM)等,俄罗斯处于世界领先的地位。

此外,俄罗斯的研究机构还在研究3D打印领域的尖端应用,如通过选择性激光烧结技术(SLS)使用金属纳米粒子打印燃料电池和氢蓄电池(俄罗斯科学院);医疗领域的应用,如通过激光近形技术(LENS)打印基于钛和镍的多孔材料输送药物(列别捷夫物理研究所)、通过选择性激光烧结技术(SLS)打印蛋白植入物(激光与信息技术研究所)、与巴西和拉脱维亚合作实现了器官打印等。

在原材料方面,俄罗斯激光与信息技术研究所以及基础研究基金会实现了石膏粉末和砂岩粉末混合物的研发;国家科学和技术大学开展了适用于Z Corporation公司机器的砂岩粉末替代品的研发;罗蒙诺索夫莫斯科国立大学实现了使用基于碱金属材料的3D打印;还有研究人员开始分析激光和粉末质量对产品的影响,以寻求自主生产。

3 3D打印中心建设

3D打印中心建设项目主要有两个,其中一个是俄罗斯教育和科学部支持的技术中心,另一个是俄罗斯国家工业和科技集团(ROSTEC)战略投资基金支持的3D打印工厂。
教育和科学部支持建设的第一个增材制造技术中心位于叶卡捷琳堡乌拉尔联邦大学,教育和科学部提供150万欧元资金支持,但因为该项目第一阶段预算达2400万欧元,因此其余的资金需要由乌拉尔地区的企业筹集。

同时,俄罗斯政府还计划在其他大学内建立类似的技术中心,大多数技术中心将位于莫斯科,包括莫斯科物理技术学院、莫斯科国立科技大学和莫斯科工程物理学院等大学校内,其余的将选择放在喀山、圣彼得堡、弗拉基米尔和Irkousk等城市。

OSTEC基金计划通过子公司Shvabe光学仪器控股集团支持建设一个3D打印工厂,该工厂位于克拉斯诺戈尔斯克,主要涉及利用3D打印制造数码相机零部件、摄像机镜头、医用光学仪器等。

除了联邦政府支持的项目外,俄罗斯地方政府也在积极支持3D产业的发展。譬如,沃罗涅日地方政府计划在Maslovsky技术园区设立一个增材制造生产中心,旨在推动工业领域3D打印应用的发展,提高俄罗斯3D打印产业的国际竞争力。叶卡捷琳堡地区将建立一个激光和增材制造工程中心,目前项目已经进入第二阶段,该工程中心的目标是到2017年获得上百个专利、培养600名增材制造领域的大学生、推出50多个增材制造项目、营业额达460万欧元。

4 国际合作
俄罗斯3D金属打印方面的所有研究基本依靠国际合作,主要合作的国家是法国,其次是美国和澳大利亚。
列别捷夫物理研究所与法国合作制造出了用于医疗应用的镍钛合金3D零件;莫斯科国立工艺大学(斯坦金)与法国合作开发了冷喷涂和多种材料(纳米晶、钛、铜)的沉积技术;西伯利亚国家航天大学与美国和澳大利亚在航空航天领域的3D打印应用展开了合作,技术领先俄罗斯其他机构。

印度

印度3D打印产业仍处于起步阶段,市场规模小且发展缓慢,3D打印设备数量仅占亚洲3D打印设备保有量的3%。造成这种现象的原因之一是,印度3D打印产业发展主要的发展推动力来自私营企业,印度政府目前还没有推出任何支持3D打印发展的政策措施,而印度中小企业和微型企业在经济中的比例过高(印度84%的制造业劳动力集中在微型企业和小型企业),对于印度企业而言,3D打印系统较为复杂且成本昂贵。

尽管如此,印度3D打印方面的需求正在日益增加,并且预计随着3D打印系统变得更快和更容易使用、性价比更高时,印度3D打印市场将得到可观的增长。目前,以Imaginariuma、Marcopolo Products和3DPD/Total Prototyping为代表的一些印度企业在3D打印方面已有突出表现,并且印度的国家研究机构已经启动了3D打印方面的项目,譬如国家设计学院、印度理工学院、国家时尚技术研究所,等等。此外,在公共机构方面,印度增材制造联盟也在积极推动技术创新,通过组织会议等方式提高产业意识。

1技术发展情况
目前,FDM(熔融沉积成型技术)在印度使用最为广泛,因为这是实现金属器件打印最简单的技术。此外,如Directed Energy Deposition(定向能量沉积技术),特别是LENS(激光工程化净成形技术)、WAAM(电弧增长制造技术)、EBDM(电子束直接生产技术)等技术也有部分应用。
印度的研究机构和企业在3D打印软件开发方面较为成功,许多研究已经转化为成果。印度开发的3D打印软件可用于制造模型、计算切片厚度、通过医学图像创建3D物体(IRM技术)等等,这一领域的代表企业有:

3GeometryManufacturing Systems公司(模具公司)、ISAC公司(咨询公司)、OpenRP公司(软件公司)。

印度3D打印产业目前主要的问题一是企业需使用进口设备,二是在3D打印粉末原材料方面对外依赖度过高。

2 3D打印应用案例
印度3D打印应用主要集中在医疗、首饰和汽车领域,3D打印技术主要被当成是实现设计和完善产品的工具。

1、汽车领域
3D打印最先被应用在汽车领域,因为印度的汽车产业非常发达,大型企业除了有如福特、日产等跨国公司外,还有本土企业——塔塔汽车公司。印度一级方程式赛车公司Sahara Force India与全球3D打印巨头公司3D Systems合作,计划将3D打印运用到汽车制造中,以此减少零部件的生产时间。

2、电子领域
位于印度金奈的Salcomp公司是印度手机电源和充电插头领域的龙头企业,也应用3D打印生产产品,但打印设备需从德国EOS公司进口。

3、建筑领域
同样位于金奈的Ikis公司是一家建筑模型服务公司,该公司从2010年开始就使用美国Z Corporation公司的3D打印技术生产各种的3D建筑模型。

4、石油领域
Wipro Technologies公司位于班加罗尔,是一家成立于1980年的信息技术服务公司,主要给国防领域提供精密制造和液压元器件服务。该公司与空客集团的子公司CESA公司签署了3D打印技术转让协议,可生产钛金属产品提供给石油和天然气行业使用。

3、企业地理分布情况
印度从事3D打印研究的公共机构和企业分布较广。普迦大区和卢迪亚纳、阿密萨两个城市研究机构分布最多,其次是克勒格布尔、金奈、班加罗尔、印多尔,最后是德里(两家研究机构以及一家企业)和海德巴拉(一家企业和一个研究机构)。但印度的东部地区基本没有3D打印方面的研究机构或者企业。

新加坡

新加坡对增材制造技术的研究始于上世纪90年代,新加坡南洋理工大学机械工程和航空学院的Chua Chee Kai教授是亚洲3D打印技术领域的先驱,在他的影响下以及新加坡政府的支持下,增材制造在新加坡获得了快速的发展,并成为新加坡发展的重点项目之一。

1、国家政策

2013年,新加坡贸易与工业部发布了《国家制造发展计划》,增材制造作为未来技术发展关键领域之一被列入计划中。随后,新加坡政府决定在未来五年内投资5亿美元发展增材制造技术,为3D打印领域的企业创造良好环境,由经济发展委员会负责资金管理。
为了满足产品技术研究的需求,发展最具国际竞争力的关键技术,2013年12月,新加坡科技研究局A*STAR推出增材制造特别计划,由新加坡制造技术研究所牵头,南洋理工大学、新加坡材料工程研究所、新加坡高性能计算研究所参加,经济发展委员会提供资金支持。该计划选出了六大关键技术,分别是激光辅助增材制造(LAAM)、选择性激光熔融(SLM)、电子束熔融(EBM)、聚合物喷射技术(Polyjet)、选择性激光烧结(SLS)和光固化(SLA),所有研究项目均有产业界加入。

此后,南洋理工大学获得了经济发展委员会3000万美元的支持,以建立3D打印中心。这一中心既为3D打印领域的工程师和研究人员提供培训,也为材料、工业和软件方面的研发提供支持。

2、产业情况

新加坡3D打印产业主要集中在中南部地区。目前有六个研究机构在3D打印领域最具代表性,分别是材料工程研究所、南洋理工学院、南洋理工大学、新加坡国立大学、义安理工学院和新加坡制造技术研究所,其中南洋理工学院、南洋理工大学和新加坡制造技术研究所三个研究所主要从事金属材料的3D打印制造技术研究,这也是新加坡3D打印研究成果最多的三个院校。代表企业是TEC Electronics Singapore。

金属材料制造技术。由于新加坡对于医疗、航空和汽车领域的3D打印技术应用较为重视,目前,新加坡科技研究局和新加坡制造技术研究所已经研发出了激光辅助增材制造(LAAM)技术,而其他的研究机构(南洋理工大学和南洋理工学院)也在其他金属材料打印技术方面有所研究。但金属粉末床熔融工艺方面,新加坡还需依靠国外的技术。

原材料。新加坡在3D打印原材料方面对外国依赖度较高,金属粉末主要依靠国外进口。目前,新加坡的公共机构主要开展一些常见粉末(特别是钛粉)的研发。此外,相关研究机构正在开展基于淀粉粉末的研究,希望开发出新的原材料。

应用研究。新加坡研究机构对3D打印的应用研究主要集中在医学领域,特别是假肢以及用于药物递送的多孔材料(由SLS技术制造)。南洋理工学院、南洋理工大学和新加坡制造技术研究所的研究主要集中在软件领域。 国际合作。新加坡与美国、英国以及伊朗均开展了3D打印方面的合作。
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