文/魏壽祥

　　目前大部分已知的可用于3D打印的塑料耗材都是通過石油提煉的，國際石化公司看到了3D打印材料市場帶來的巨大商機，已經紛紛介入3D打印行業。

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　　一、什么是3D打印技術？

　　3D打印技術亦被稱為“增量制造”(Additive Manufacturing)，是在現代CAD/CAM技術、激光技術、計算機數控技術、精密伺服驅動技術以及新材料等技術的基礎上集成發展起來的一項數字化制造技術，其采用“分層制造，逐層疊加”的原理直接將設計模型轉化為三維實體，由傳統制造的“去除法”轉變為“增長法”，使產品設計、制造的周期大大縮短，產品開發的成本大大降低，由于具有廣泛的應用市場而受到市場關注。

　　工程塑料是當前應用最廣泛的一類3D打印材料，石化行業由于兼具3D打印供需方的角色，是推動3D打印業發展的主要支柱。

　　二、3D打印現在有市場么？

　　美國關于3D打印的Wohler報告顯示：2013年全球3D打印產品和服務市場產值達30.7億美元，比上年增長34.9%。在3D打印應用方面，消費商品和電子領域仍占主導地位，航空器制造和醫學應用是過去幾年增長最快的應用領域。在設備擁有量上，美國占全球的38%，中國繼日本和德國之后，以約9%的份額占第4位。

　　三、3D打印為什么和石油有關？

　　3D打印技術的核心技術包括打印材料和打印設備。與設備研發相比，材料的研發難度更大。3D打印不僅是一場制造革命，也是一場原材料革命(基于此，我修正了石油行業未來成長空間有限的認知)。石油化工行業既能生產合成樹脂、塑料等3D打印所需要的原材料，同時石油機械、化工裝備的制造與修復也是3D打印的應用行業之一。

　　石化產業是3D打印材料的支柱。目前大部分已知的可用于3D打印的塑料耗材都是通過石油提煉的。3D打印所用的原材料都是專門針對3D打印設備和工藝而研發的，其形態一般有粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀等。3D打印所使用的石油化工類原材料主要包括工程塑料、光敏樹脂等。

　　從應用來看，3D打印技術目前雖然在制造石油機械零部件方面還處于嘗試階段，但該技術在石油及石化領域的應用前景非常廣闊。

　　隨著鉆井環境變得越來越差，如鉆井的超深水區，3D打印對于石油工業將變得更加重要，3D打印技術可讓工程師實現復雜的設計以應對極端環境所帶來的種種挑戰。

　　四、都有哪些材料可以用于3D打��？

　　工程塑料是當前應用最廣泛的一類3D打印材料，常見的有ABS、PC、尼龍類材料等。近年來歐美及國內公司已研發應用了各種類型的材料：如以色列Objet公司開發的類ABS樹脂材料及名為VeroClear的清晰透明材料；3DSystems公司生產的注塑材料VisiJetM3Black，Taulman3D的尼龍聚合物打印材料taulman645；Orbi-Tech公司的打印絲材BendLay；比利時公司MaterialiseNV的新型聚氨酯材料TPU92A-1等。

　　國內研究3D打印材料的單位比較少，比較突出的有：北京航空航天大學對短切玻璃纖維增強ABS復合材料進行了一系列的改性研究；北京太爾時代公司通過和國內外知名的化工產品供應商合作，推出高性能FDM成型材料ABS04；華中科技大學研究了改性聚苯乙烯支撐材料；蘭州化物所通過在3D打印樹脂中加入引發劑實現引發劑集成型3D打印。

　　五、都有哪些石化公司進入了3D打印領域？

　　在石油化工設備及零部件制造領域：ExOne的3D打印產品2012年應用在能源石油天然氣領域的收入占其總收入的13%。通用電氣公司(GE)開始嘗試用3D打印技術生產燃氣渦輪機的零部件金屬燃油噴嘴，計劃到2015年，其燃油噴嘴將全面實現3D打印生產。GE還計劃利用3D打印技術來生產可將石油抽到地面的電子潛水泵。

　　美國石油服務企業哈利伯頓公司也已開始利用3D打印技術生產石油鉆探所需的零部件。美國BlueFire設備公司嘗試將3D打印技術用于PDC鉆頭的制造，該PDC鉆頭采用了特殊設計的噴嘴排列方式，采用3D打印技術完美地實現了這些高復雜度的設計，并大幅提升鉆頭應對極端環境的能力。

　　中海油服油田技術研究院的科研人員使用3D打印隨鉆地層測試器的集成閥座，目前3D打印技術已經成功應用于該研究院的多個科研項目中。3D打印技術已成功打印出球靴等橡膠制品，但距離規模生產尚有很大距離。

　　在零部件維修領域：GE正使用3D打印技術為石油和天然氣領域的大型企業提供零部件維修服務，如齒輪、結構件、外殼，甚至一些空氣動力學葉片等，都可以用3D打印技術進行維修；

　　國際石化公司看到了3D打印材料市場帶來的巨大商機，紛紛介入3D打印行業：杜邦公司推出商業化樹脂Somos系列用于3D打��；巴斯夫開始全面介入3D打印行業，成立了全球3D打印研發部門，目前與湖南華曙高科簽訂了技術合作協議，聯合開發世界上最新型SLS打印設備及材料，并計劃在中國建立3D打印材料制造基地；韓國LG公司與世界第二大3D打印公司Stratasys協商供應高附加合成樹脂ABS。

　　因此，3D打印以其制造原理的優勢成為具有巨大發展潛力的制造技術，石化企業由于兼具3D打印供需方的角色，對需求理解更深刻，同時又擁有資金和多種技術儲備的綜合優勢，應密切關注3D打印發展動向，適時進入該領域，抓住機遇，在新一輪技術革命中贏得主動。

　　(作者魏壽祥，來自中國石油石化研究院)

　　(本文作者介紹：《能見派》（微信公號nengjianpai）——新浪財經能源頻道“能見派”)

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