Melba Kurman, författare och Hod Lipson, Cornell University docent i maskinteknik och flyg- och rymdteknik, är medförfattare till "Tillverkad: den nya världen för 3D-utskrift"(John Wiley & Sons, 2013) och ledande röster inom 3D-tryckning. De bidrog med den här artikeln till LiveScience's Expertröster: Op-Ed & Insightssom en del av deras nya LiveScience-serie som belyser problem och utveckling inom 3D-tryckteknik.
Jämfört med Förenta staterna och Europa har Kina börjat långsamt som ett 3D-tryckt kraftverk. Men det kommer att förändras snabbt.
På en ny bokturné i Kina såg vi från första hand hur 3D-utskrift (uttalat som "san D da eeng" på kinesiska) antänder människors fantasi. Nyligen satt kinesiska astronauter i 3D-tryckta säten på sin historiska rymdfärd. Varje tryckt säte skräddarsys speciellt för den speciella astronautens unika storlek och form. På industrifronten är Kina nu hem för sju 3D-skrivartillverkare, inklusive en konsumentmodell som heter UP !. Och USA-baserade Stratasys (världens största 3D-skrivarföretag) sysselsätter cirka 150 anställda på sitt Hong Kong-kontor och planerar att öppna ett kontor i Peking.
Inte alla i Kina har tagit emot potentialen för 3D-tryckteknologier. Terry Gou, den högprofilerade ordföranden för Foxconn, har varit en uttalad skeptiker till uppfattningen att 3D-utskrift kommer att utlösa en ny industriell revolution. Gou skapade ett media-surr nyligen när han sa till reportrar att "3D-utskrift är en gimmick. Om det verkligen är så bra, kommer jag att skriva mitt efternamn 'Gou' bakåt." I den kinesiska kulturen är det ett djärvt uttalande att erbjuda att ordna stavningen på ditt familjnamn igen.
Gou gör en giltig poäng. Kinas 3D-tryckindustri kommer inte att ersätta fabriker och massproduktion. I själva verket, om någon tvivlar på att masstillverkning är här för att stanna, behöver de bara se en industrirobot i aktion.
I Peking vandrade vi in i en tillverkningsutställning intill en 3D-konferens. Gou skulle ha tyckt om demos av modernaste, robotiska, höghastighetsmassaproducerande maskiner. Några meter bort från ett möte med experter som talade om nästa industriella revolution och 3D-tryckning, såg vi på mässgolvet industriroboter plocka, placera och montera delar så snabbt att till jämförelse skulle en mänsklig arbetare verka trög - för att inte tala en ännu långsammare 3D-skrivare. (Se videoklipp.)
På kort sikt kommer 3D-tryckning inte att göra en bukt i Kinas massproduktionsimperium. I Kina, liksom i USA, kommer massproducerade varuvaror - där ditt är samma som alla andras och det är ok - alltid att tillverkas med traditionella fabriksmaskiner. Istället kommer 3D-tryckningsteknik att fungera som en katalysator för att underlätta Kinas utveckling till att tillhandahålla högteknologisk tillverkning och relaterade tjänster.
3D-tryckta produkter fortsätter att krypa till medicinska, tand- och rymdindustrin där kunder är villiga att betala en premie för anpassade produkter. I branscher som inte är byggda på "marknader för en" kommer 3D-utskrift att hjälpa produktdesigners att påskynda designprocessen. Faktum är att konsumentelektronikindustrin har varit och kommer att fortsätta att vara en av de tyngsta användare av 3D-utskrift för att testa och förfina koncept för produktdesign. Och det är ingen gimmick, Mr. Gou.
Gå mot högteknologisk tillverkning
För att förstå spänningen kring 3D-tryck i Kina hjälper det att titta på landets 12: e (och nuvarande) femårsplan. Den kinesiska ekonomin styrs centralt av regeringen, som sätter breda mål för nationen vart femte år. Under de kommande fem åren avser Kina att utvecklas från att vara "fabriken för världen" till en kunskapsdriven ekonomi baserad på innovativa produkter och processer.
Här är några av de viktigaste målen från femårsplanen som rör 3D-utskrift:
- upprätthålla en stark masstillverkningsbas, men flytta upp värdekedjan till hög marginal, kvalificerade arbetskraftsprodukter inom bioteknik, nya material, IT och specialiserad, avancerad tillverkning.
- Växa basen för forskning och utveckling (FoU) och investera i universitet;
- Utveckla bioteknik- och medicintekniska industrier och utöka tillverkningen av avancerad utrustning, särskilt för flyg- och telekommunikationsutrustning. och
- Minska de växande inkomstskillnaderna mellan låglönade, okvalificerade arbetare och Kinas växande medel- och övre klasser.
Fördelarna med en stor inhemsk befolkning
Med tanke på framtiden kommer Kinas massiva befolkning att påskynda antagandet av 3D-tryckt tillverkning. Kinas enorma inhemska konsumentmarknad blir mer sofistikerad i sin smak. Denna allt mer välmående konsumentbas kommer att kräva nya och anpassade produkter som kräver avancerad teknik och tillverkningskapacitet.
Den kinesiska regeringen investerar i högre utbildning i väntan på en övergång till en högre utbildad ekonomi. Kina kommer snart att möta samma arbetskraftsutmaningar som USA redan möter. Genom att utbilda mer av sin befolkning hoppas den kinesiska regeringen att mildra den potentiellt förödande dubbla effekten av fabriksautomation och jobb som förlorats på ännu billigare arbetsmarknader. Resultatet är att Kinas kompetenta arbetskraft växer snabbt. Antalet studenter som går in och examen från kinesiska universitet har skyrocket - från 1,6 miljoner nya studenter 1999 till 7,5 miljoner 2012 - enligt Kinas nationella statistikbyrå.
Universitetets forskningsprojektgrupper vid kinesiska universitet har lika bra resurser. Ett enda forskningsprojekt i en ingenjörsavdelning vid ett av Kinas främsta universitet kan ha 50 doktorander som arbetar med olika nyanser av samma problem. Kina har miljoner nya universitetsexaminerade, en stor konsumentpopulation och välfinansierad akademisk forskning. Resultatet blir en enorm mängd intellektuell hästkraft som snabbt kommer att berika landets vetenskapliga och industriella kunskapsbas.
Ändå står Kina också inför unika utmaningar. Kinesiska FoU- och 3D-skrivartillverkare saknar fortfarande västerländska företag i utvecklingen av nya material för 3D-tryckning.
En annan utmaning är öppen kommunikation. Internet är en viktig komponent i den snabba innovationen som kännetecknar digital tillverkning. Ändå censurerar den kinesiska regeringen fortfarande Internet med ett filtreringssystem som ibland kallas Great Firewall.
När kinesiska Internetanvändare fortsätter att växa, tillsammans med deras beslutsamhet att tala öppet, har den kinesiska regeringen svarat genom att öka sina ansträngningar för att bryta ner en webbaserad dissens. Statliga censurar kväver den snabba spridningen av nya idéer som kommer från det kollektiva surret Twitter, YouTube, Facebook, Google News och webbsökningar.
En annan utmaning som kanske inte är unik för Kina är det faktum att masstillverkningskedjor inte är lämpliga för 3D-tryckt tillverkning. Masstillverkare använder centralt kontrollerade, eller vad vissa beskriver som "monolitiska leveranskedjor", för att producera råvaruprodukter. En sådan centralt hanterad strategi fungerar inte bra eftersom högspecialiserade 3D-tryckta delar börjar spela en allt större roll i massproducerade produkter.
I framtiden, när tillverkningsföretag börjar försöka införa små partier av skräddarsydda 3D-tryckta delar i sina traditionella leveranskedjor, kommer exakt, lyhörd lagerstyrning att bli kritisk. En operativ strategi som är lämplig för att göra miljoner enkla och identiska brödrostar kan inte hålla reda på 3D-tryckta komponenter för komplexa slutprodukter
Slutligen, för att djupt integrera 3D-tryckteknologi i dess design- och tillverkningsprocesser, kommer Kina att behöva aggressivt ompröva sina immateriella rättigheter. Förändringar kan dock förekomma. I väntan på Kinas utveckling från en mestadels fabriksbaserad ekonomi till en byggd på avancerad tillverkning och kunskapsarbete börjar den kinesiska regeringen att skärpa sina lagar om immateriella rättigheter. Det globala företagskonsultföretaget McKinsey & Co. rapporterar att 2012, "det kinesiska regeringsministeriet som anklagats för att åtala brott mot immateriella rättigheter nyligen meddelade att det hanterade 2 347 ärenden 2012, upp nästan 40 procent från 2011, och under de två åren, löste 2 $ miljarder i kränkningar. "
Kinas nationella agenda har blicken fast på att bygga en kunskapsbaserad ekonomi där 3D-tryckteknologier kommer att spela en viktig roll. Kinesisk kultur värderar självdisciplin, hårt arbete och respekt för myndighet, övertygelser som har gjort det möjligt för Kina att snabbt förvandlas till världens största ekonomi. Det kommer att vara intressant att se Kinas fabrik för världen sätta 3D-tryckteknologier att fungera.
LiveScience.com.
