政府报告：如何促进中小企业采用3D打印技术

2025-09-06 17:11:46 中小企业3D打印应用,3D打印技术障碍,大曼彻斯特增材制造发展

英国政府发布的报告《影响中小企业采用3D打印的因素：大曼彻斯特案例》显示，尽管地区基础设施和政府项目为中小企业提供了设备和培训的支持，但成本压力、技术技能短缺、材料限制和监管空白依然限制了3D打印的普及。大曼彻斯特地区的中小企业在3D打印的采用率位居英国第二，仅次于伦敦。报告指出，尽管技术创新带来了效率提升，但中小企业仍面临资金、技术培训和市场接入等挑战。报告强调，成功采用3D打印技术需要结合地方资源、技能投资和政策支持，推动跨行业的应用展示。

英国政府发布的一份报告《影响中小企业采用3D打印的因素：大曼彻斯特案例》，基于调查数据、与五家公司进行的访谈以及对地区机构的分析，发现该地区的小型和中型企业在采用3D打印方面仍然受到制约。研究显示，尽管地区基础设施和政府项目扩展了对设备和培训的访问，但成本压力、技术技能短缺、材料限制和监管空白仍然限制了采用率。

大曼彻斯特是英国采用增材制造（3D打印）技术的第二大地区，仅次于伦敦。该地区约有六分之一的中小企业使用3D打印，而全国的比例略高于十分之一。大多数这些采用者报告称使用有限，近五分之四的公司表示其活动属于低度或中度使用。全国范围内，仅17%的公司表示有采用该技术，位居人工智能和机器人技术之后。

调查数据显示，意识和适用性比成本更为重要的障碍。超过一半的大曼彻斯特中小企业表示，3D打印与其业务无关，这与全国平均水平几乎相同。超过五分之一的公司表示没有障碍，但仍未采用3D打印，表明激励措施仍不明确。不到5%的企业将成本作为障碍，类似比例的公司指出缺乏技术熟练的员工。少数企业提到技术不成熟、数据不可靠、法律限制或安全顾虑。

对于采用3D打印的动机，当前用户的动机更加具体。近三分之二的大曼彻斯特公司表示，他们采用增材制造是为了提高产品或服务的质量。不到一半的公司表示希望扩大产品范围，约四分之一的公司报告称希望改进流程或更新过时的系统。四分之一的公司将自动化作为采用的原因，而该地区没有公司将疫情作为驱动力。全国范围内，仅有3.7%的公司将疫情带来的变化与采用3D打印联系起来。

“3D打印机上路”项目的案例研究展示了五家中小企业在不同阶段如何进行3D打印的采用。参与要求这些公司之前没有将3D打印机完全融入其创新流程中。两家公司处于评估阶段。M1是一家成立于2015年的医疗器械初创公司，正在评估是否可以通过3D打印在内部生产特定的零部件。C1是一家成立于2020年的建筑公司，拥有7名员工，正在测试使用增材制造方法生产住房单元的缩尺模型用于营销。

其余三家公司则处于初步实施或设置阶段。F1是一家成立50年的家具制造商，雇佣约50名员工，最近购买了一台3D打印机，并招聘了一名熟练的工程师来加速采用。A1是一家拥有12名员工的农业食品科技公司，拥有设备但缺乏具备操作技术的员工。C2是一家成立于2021年的陶瓷瓷砖公司，拥有3名员工，使用的是一台旧款打印机，未能交付预期结果，因此考虑升级或优化设备。

在每个案例中，参与试点项目都起到了推动作用。大学研究人员提供了设备和专业工程师的支持，提高了企业对技术的认知，允许企业测试应用，并为未来的采用积累能力。

参与者普遍认为存在明显的经济优势。C2报告称，外包简单的组件给第三方的成本在每个零件之间为33英镑到40英镑，并且会产生延迟，这使得在内部打印低数量零部件更为高效。另一位参与者表示，在公司内部进行打印“让我的生活变得更加轻松”。C1提到，基于回收材料的潜力，而F1则强调了原型制作中节省的时间。

各个案例中的推动因素各不相同。C2通过Green Angel Ventures、Innovate UK和亨利·罗伊斯研究所（Henry Royce Institute）资助，从临时设备升级为专业级打印机。M1则通过HealthBIC（一家地区孵化器）获得了技术和网络支持。拥有计算机辅助设计（CAD）培训的公司（如F1）进展较快。通过试点项目的大学合作加速了所有参与者的学习，使他们能够测试应用并证明新投资的合理性。

三家公司随后将增材制造融入常规操作中。M1将3D打印融入了研发工作流程。F1将3D打印嵌入设计流程，实现了定制化产品线。A1则扩展了其在农业系统原型制作和可视化方面的应用。一家公司现在操作两台机器，并计划进一步扩展，展示了短期接触如何转化为长期的生产能力。

尽管如此，技术和环境障碍仍然显而易见。塑料仍然是最容易获取的材料，但参与者指出，打印件往往缺乏强度、耐热性、耐湿性或色彩稳定性。彩色PLA打印件被描述为低质量的。扩展到金属、陶瓷、玻璃和木材等材料时，面临的挑战包括热属性不匹配和有限的后处理选项。供应商的稀缺性赋予了原材料供应商强大的议价能力，推高了成本。建筑行业的公司指出，机器人臂的操作范围受限，生产较大组件时存在组装缺陷的风险。

能源消耗也是一个障碍。报告指出，生产与注塑成型相同重量的3D打印物品所需的能源是注塑成型的50到100倍。广泛应用于中小企业的熔融沉积建模（FDM）在初始加热阶段消耗大量电力，这使得其在高产量生产中效率低下。参与者还提到，通过反复原型制作产生的塑料废料：虽然这些废料是可回收的，但体积庞大且难以管理。公司报告称，在英国排放交易计划下的碳成本更高，且限制了回收材料的使用，从而限制了可持续方法的实施。

监管和标准的缺口进一步阻碍了3D打印的采用。在医疗领域，针对通过增材方法生产的个性化药物，尚无国际指导意见，药剂师只能依赖传统制药框架。用3D打印生产的食品用具可能会有空隙，导致细菌生长，但没有专门的设计规范来管理这些产品。没有标准化的控制措施，打印零部件的尺寸和质量会根据打印机和材料批次的不同而有所变化，这影响了航空航天和医疗等行业的可重复性。一位参与者表达了知识产权风险的担忧，但决定不追求法律保护，而是专注于高端产品定位。其他人则对设计文件管理和IT集成提出了安全方面的顾虑。

地区机构正在努力填补这些空白。曼彻斯特都市大学的PrintCity设施已投资300万英镑购买聚合物打印机和扫描设备，并自2020年以来通过原型制作和咨询服务支持了200多家中小企业。亨利·罗伊斯研究所（Henry Royce Institute）是国家级先进材料研究中心，提供覆盖聚合物、金属、陶瓷和生物打印的实验室，为中小型公司提供补贴支持。位于市中心的Hackspace曼彻斯特社区工作室提供低成本的3D打印机和制造工具，支持早期创业公司和个人创新者。

政策支持进一步促进了这一进程。Made Smarter计划在英国西北部试点，提供咨询服务、培训和配套资金。自2019年以来，已发放710万英镑资金，带动2520万英镑的企业投资，支持了379个技术项目，创造了1729个就业岗位，并提高了3000多名岗位的技能。尽管只有一小部分项目直接涉及增材制造，但该计划减少了风险，提高了中小型制造企业的数字化准备。

中小企业面临的约束比大企业更为严峻。中小企业通常面临较弱的议价能力、较短的规划周期以及有限的数字系统整合。它们依赖于即时现金流和外部资金，而不是长期的研发预算，这导致即便在益处明显的情况下，也往往推迟采用。对现有供应链的依赖和市场影响力的限制，使得它们很难获得有利的设备或材料采购条件。

《影响中小企业采用3D打印的因素：大曼彻斯特案例》得出结论，成功的采用需要与地方资源对接、技能投资、阶段性政策支持以及跨行业应用的示范。在大曼彻斯特，这意味着利用PrintCity和亨利·罗伊斯研究所等机构，同时解决技能短缺和监管空白。C1、M1、C2、A1和F1的案例研究表明，企业可以从评估阶段逐步过渡到整合阶段，但更

广泛的推广将取决于持续的投资、人才发展和更明确的标准。