英國政府報(bào)告揭示3D打印普及困境：認(rèn)知不足成中小企業(yè)最大障礙

2025年9月3日，南極熊獲悉，英國政府發(fā)布的一份名為《影響中小企業(yè)采用3D打印的因素：以大曼徹斯特為例》的政府報(bào)告，基于調(diào)查數(shù)據(jù)、對(duì)五家公司的訪談以及對(duì)區(qū)域機(jī)構(gòu)的分析，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的中小企業(yè)在采用3D打印方面仍然受到制約。研究表明，即使區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施和政府項(xiàng)目擴(kuò)大了設(shè)備和培訓(xùn)的可及性，成本壓力、技術(shù)技能短缺、材料限制和監(jiān)管漏洞仍然限制著3D打印的普及。

△部分地區(qū)受訪企業(yè)3DP采用率

調(diào)查揭示：成本非主要障礙

大曼徹斯特地區(qū)增材制造應(yīng)用率位居英國第二，僅次于倫敦。這個(gè)地區(qū)六分之一以上的中小企業(yè)使用3D打印技術(shù)，而全國范圍內(nèi)這一比例略高于十分之一。大多數(shù)企業(yè)表示3D打印技術(shù)使用率有限，近五分之四的企業(yè)表示3D打印使用率較低或中等。在全國范圍內(nèi)，只有17%的企業(yè)表示采用了該技術(shù)，這使得3D打印技術(shù)落后于人工智能和機(jī)器人技術(shù)。

調(diào)查結(jié)果顯示，認(rèn)知度和適用性是比成本更大的障礙。超過一半的大曼徹斯特中小企業(yè)表示，3D打印與它們的業(yè)務(wù)無關(guān)，幾乎與全國平均水平相同。略超過五分之一的受訪者表示沒有遇到任何障礙，但仍未采用，這表明激勵(lì)措施仍不明確。不到百分之五的受訪者認(rèn)為成本是障礙，而同樣比例的受訪者則指出缺乏熟練的員工。較少的受訪者提到了技術(shù)不成熟、數(shù)據(jù)不可靠、法律限制或安全隱患。

在現(xiàn)有用戶中，采用增材制造技術(shù)的動(dòng)機(jī)更為具體。大曼徹斯特地區(qū)近三分之二采用增材制造技術(shù)的公司表示，他們這樣做是為了提升產(chǎn)品或服務(wù)質(zhì)量。近一半的公司旨在擴(kuò)大產(chǎn)品范圍，約五分之二的公司表示是為了改進(jìn)流程或更新過時(shí)的系統(tǒng)。四分之一的公司將自動(dòng)化列為采用增材制造技術(shù)的原因，而該地區(qū)沒有人將疫情作為驅(qū)動(dòng)因素。在全國范圍內(nèi)，只有極少數(shù)（3.7%）的公司將采用增材制造技術(shù)與疫情干擾聯(lián)系起來。

△部分地區(qū)受訪企業(yè)3DP采用率

試點(diǎn)項(xiàng)目作為催化劑

“3D Printers on the Road”項(xiàng)目的案例研究展示了五家中小企業(yè)在不同階段如何應(yīng)用3D打印機(jī)。參與該項(xiàng)目的條件是，所有公司事先均未將3D打印機(jī)完全集成到企業(yè)制造流程中。其中兩家公司正處于評(píng)估階段。M1是一家成立于2015年的醫(yī)療設(shè)備初創(chuàng)公司，它評(píng)估了通過3D打印技術(shù)在內(nèi)部生產(chǎn)特定組件的可行性。C1是一家成立于2020年、擁有七名員工的建筑公司，它測(cè)試了使用增材制造法生產(chǎn)用于營銷的房屋單元比例模型。

其余三家公司處于初始實(shí)施或設(shè)置階段。F1是一家擁有50年歷史、約50名員工的家具制造商，最近購買了一臺(tái)打印機(jī)，并招聘了一位技術(shù)嫻熟的工程師以加速3D打印應(yīng)用。A1是一家擁有12名員工的農(nóng)業(yè)食品科技公司，擁有設(shè)備，但缺乏具備有效操作專業(yè)知識(shí)的人員。C2是一家成立于2021年的瓷磚公司，擁有三名員工，之前使用的舊款打印機(jī)未能達(dá)到預(yù)期效果，因此考慮進(jìn)行升級(jí)或優(yōu)化。

在每個(gè)案例中，參與試點(diǎn)都發(fā)揮了推動(dòng)作用。大學(xué)研究人員提供了設(shè)備和專業(yè)工程師，提高了人們對(duì)3D打印技術(shù)的認(rèn)識(shí)，允許企業(yè)測(cè)試應(yīng)用，并為未來的應(yīng)用建設(shè)了能力。

參與者發(fā)現(xiàn)了明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。C2報(bào)告稱，將簡(jiǎn)單組件外包給第三方，每件成本在33至40英鎊之間，而且會(huì)造成延誤，而內(nèi)部打印對(duì)于小批量零件來說效率更高。另一位參與者表示，內(nèi)部打印“讓我的生活輕松多了”。C1指出了回收材料的潛力，而F1則強(qiáng)調(diào)了原型制作時(shí)間的節(jié)省。

△英國西北地區(qū)（與英國其它地區(qū)相比）中小企業(yè)采用3DP的動(dòng)機(jī)

多方助力推動(dòng)3D打印深度融合

不同案例的推動(dòng)因素各不相同。C2項(xiàng)目利用來自Green天使投資公司、英國創(chuàng)新局（Innovate UK）和Henry Royce研究所準(zhǔn)入計(jì)劃的資金，將簡(jiǎn)易設(shè)備升級(jí)為專業(yè)級(jí)打印機(jī)。M1項(xiàng)目受益于HealthBIC（一個(gè)提供技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)訪問權(quán)限的區(qū)域孵化器）的支持。F1等擁有接受過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)培訓(xùn)員工的公司發(fā)展速度更快。試點(diǎn)項(xiàng)目中的大學(xué)合作加速了所有參與者的學(xué)習(xí)，使他們能夠測(cè)試應(yīng)用程序并論證新投資的合理性。

隨后，三家公司將增材制造融入常規(guī)運(yùn)營。M1將3D打印融入研發(fā)工作流程。F1將打印技術(shù)嵌入設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)定制化產(chǎn)品線。A1將3D打印技術(shù)的應(yīng)用擴(kuò)展到農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的原型設(shè)計(jì)和可視化。其中一家公司目前運(yùn)營著兩臺(tái)機(jī)器，并計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)展，展示了短期投入如何轉(zhuǎn)化為永久產(chǎn)能。

技術(shù)和環(huán)境障礙依然存在。塑料是最易獲取的材料，但參與者指出，打印件通常缺乏強(qiáng)度、耐熱、耐濕性或色彩穩(wěn)定性。彩色PLA打印件被認(rèn)為質(zhì)量低劣。擴(kuò)展到金屬、陶瓷、玻璃和木材的努力面臨著挑戰(zhàn)，包括熱性能不匹配和后處理選項(xiàng)有限。供應(yīng)商稀缺賦予了原材料供應(yīng)商強(qiáng)大的談判能力，從而推高了成本。建筑行業(yè)的公司指出，機(jī)械臂的操作范圍有限，并且在生產(chǎn)大型部件時(shí)存在組裝缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。

能源消耗是另一個(gè)障礙。報(bào)告指出，生產(chǎn)一件同等重量的3D打印物品所消耗的能源是注塑成型的50到100倍。中小企業(yè)廣泛使用的熔融沉積成型技術(shù)在初始預(yù)熱階段需要大量電力消耗，這使得3D打印在大批量生產(chǎn)中效率低下。與會(huì)者還強(qiáng)調(diào)了重復(fù)原型制作產(chǎn)生的塑料廢棄物：雖然這些廢棄物可回收利用，但體積龐大，難以管理。企業(yè)報(bào)告稱，根據(jù)英國排放交易體系，碳排放成本更高，且回收材料使用受到限制，這限制了可持續(xù)生產(chǎn)方式的實(shí)施。

△3D打印的歷史和3D打印聚合物的發(fā)展

政策與機(jī)構(gòu)協(xié)同發(fā)力，填補(bǔ)3D打印標(biāo)準(zhǔn)與技能鴻溝

監(jiān)管與標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的缺失正持續(xù)阻礙著增材制造技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。這種阻礙體現(xiàn)在多個(gè)方面：在醫(yī)療保健領(lǐng)域，缺乏針對(duì)個(gè)性化3D打印藥物的國際指南，迫使從業(yè)者沿用傳統(tǒng)規(guī)范；在日用領(lǐng)域，3D打印餐具可能因結(jié)構(gòu)空隙滋生細(xì)菌，卻尚無專門法規(guī)加以約束。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)控制的缺失導(dǎo)致打印部件在尺寸與質(zhì)量上存在波動(dòng)，嚴(yán)重影響航空航天和醫(yī)藥等行業(yè)所需的可重復(fù)性。此外，知識(shí)產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)也引發(fā)擔(dān)憂——有企業(yè)選擇放棄法律保護(hù)轉(zhuǎn)而聚焦高端市場(chǎng)，另一些則更憂慮設(shè)計(jì)文件管理與IT集成中的安全隱患。

區(qū)域機(jī)構(gòu)致力于彌合這些差距。曼徹斯特城市大學(xué)的PrintCity機(jī)構(gòu)已投資300萬英鎊用于聚合物基打印機(jī)和掃描設(shè)備，自2020年以來，已通過原型設(shè)計(jì)和咨詢服務(wù)為200多家中小企業(yè)提供了支持。Henry Royce研究所是英國國家先進(jìn)材料研究中心，提供涵蓋聚合物、金屬、陶瓷和生物打印領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室，并為小型企業(yè)提供補(bǔ)貼。Hackspace Manchester是位于市中心的社區(qū)運(yùn)營工作室，提供低成本的3D打印機(jī)和制造工具，支持早期創(chuàng)業(yè)公司和個(gè)人創(chuàng)新者。

政策支持進(jìn)一步增強(qiáng)了發(fā)展勢(shì)頭?！爸圃旄悄堋表?xiàng)目已在英格蘭西北部試點(diǎn)，提供咨詢服務(wù)、培訓(xùn)和配套資金。自2019年以來，該項(xiàng)目已撥款710萬英鎊，撬動(dòng)了2520萬英鎊的商業(yè)投資，支持了379個(gè)科技項(xiàng)目，創(chuàng)造了1729個(gè)就業(yè)崗位，并提升了3000多個(gè)崗位的技能。雖然只有一小部分項(xiàng)目直接涉及增材制造，但此項(xiàng)目降低了風(fēng)險(xiǎn)，并提高了制造業(yè)中小企業(yè)的數(shù)字化準(zhǔn)備程度。

與大型企業(yè)相比，小型企業(yè)面臨的限制仍然更為嚴(yán)峻。中小企業(yè)通常面臨議價(jià)能力較弱、規(guī)劃周期較短以及數(shù)字系統(tǒng)集成受限等問題。它們依賴即時(shí)現(xiàn)金流和外部資金，而非長期研發(fā)預(yù)算，因此即使效益顯而易見，也會(huì)推遲采用。對(duì)現(xiàn)有供應(yīng)鏈的依賴以及有限的市場(chǎng)影響力，使得它們難以獲得設(shè)備或材料的優(yōu)惠條件。

綜上所述，以英國大曼徹斯特地區(qū)為例，影響中小企業(yè)采用3D打印技術(shù)的關(guān)鍵因素可歸納為以下幾點(diǎn)：成功應(yīng)用有賴于與區(qū)域資源形成匹配、持續(xù)進(jìn)行技能培訓(xùn)、制定分階段政策以及開展行業(yè)應(yīng)用示范。具體而言，該地區(qū)通過充分利用PrintCity和Henry Royce研究所等機(jī)構(gòu)資源，來應(yīng)對(duì)技能短缺與監(jiān)管不足的雙重挑戰(zhàn)。案例研究（C1, M1, C2, A1, F1）表明，企業(yè)正逐步從技術(shù)評(píng)估走向生產(chǎn)整合，但3D打印技術(shù)若要獲得廣泛推廣，仍取決于持續(xù)的投資、勞動(dòng)力素質(zhì)的提升以及更明確的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。