雖然對(duì)第三次工業(yè)革命何時(shí)到來，國內(nèi)各界仍普遍持謹(jǐn)慎態(tài)度。然而，3D打印、人工智能、新材料、新一代信息技術(shù)等一系列關(guān)鍵技術(shù)的成熟和產(chǎn)業(yè)化，都透露出新一輪工業(yè)革命并非空穴來風(fēng)。

傳統(tǒng)制造業(yè)的國際分工格局，正逐漸被新技術(shù)帶來的分散化生產(chǎn)以及消費(fèi)者多元化的需求打破。特別是2008年金融危機(jī)之后，那些走向產(chǎn)業(yè)空心化的國家深刻認(rèn)識(shí)到制造業(yè)對(duì)于國民經(jīng)濟(jì)的重要性，遂寄望于新技術(shù)將制造業(yè)拉回。

如果未來在以3D打印為代表的數(shù)字化制造技術(shù)上失去話語權(quán)，中國制造業(yè)將遭遇殘酷的打擊：傳統(tǒng)的制造手段和生產(chǎn)模式將被取代；人力成本低廉等比較優(yōu)勢(shì)必然喪失；中國企業(yè)躑躅于產(chǎn)業(yè)鏈低端的現(xiàn)實(shí)將進(jìn)一步惡化。

而中國是否能抓住這一輪技術(shù)創(chuàng)新的機(jī)遇，很大程度上是在逼問中國是否有能力改革現(xiàn)有的創(chuàng)新體系。

顏永年決心最后一搏。74歲的他，在2012年創(chuàng)立了昆山永年先進(jìn)制造技術(shù)有限公司，并出任董事長(zhǎng)，為此，他把家從北京搬到了昆山陽澄湖邊。

相比創(chuàng)辦企業(yè)，顏永年在學(xué)術(shù)上的成就已有定論，正是他在清華大學(xué)任教時(shí)把3D打印的概念和早期技術(shù)引入國內(nèi)。在顏永年看來，制造科學(xué)如果脫離了產(chǎn)業(yè)化，含金量就大打折扣，因此退休五年后，他仍打算實(shí)現(xiàn)在校任教時(shí)未能完成的心愿——辦一家完全市場(chǎng)化的公司，將研究成果產(chǎn)業(yè)化，3D打印就是那項(xiàng)昭示未來的研究成果。

3D打印，是增材制造的俗稱，其核心是數(shù)字化、智能化制造與材料科學(xué)的結(jié)合。與傳統(tǒng)上對(duì)原材料進(jìn)行切削的減材制造方法正相反，3D打印的過程好比用磚頭砌墻，逐層增加材料，最終形成物件。

以3D打印為代表的數(shù)字化制造技術(shù)，被《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志認(rèn)為是引發(fā)第三次工業(yè)革命的關(guān)鍵因素，“其將改寫制造業(yè)的生產(chǎn)方式，進(jìn)而改變產(chǎn)業(yè)鏈的運(yùn)作模式”。

首先，數(shù)字化制造技術(shù)將大大減少直接從事生產(chǎn)的操作工人，勞動(dòng)力所占生產(chǎn)成本比例隨之下降。此外，數(shù)字化制造的個(gè)性化、快捷性和低成本能夠更快地適應(yīng)本地市場(chǎng)需求的變化，包括滿足小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。這些都促使發(fā)達(dá)國家鼓勵(lì)廠商把部分制造業(yè)遷回本國，對(duì)中國這樣的傳統(tǒng)制造業(yè)大國無疑敲響了警鐘。

不過，中國在3D打印方面的理論研究和嘗試并不算晚。富庶而開放的江浙一帶已有不少企業(yè)在運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，僅昆山一地，就有20余家企業(yè)利用3D打印為周邊發(fā)達(dá)的產(chǎn)業(yè)集群提供設(shè)計(jì)打樣服務(wù)。

而距昆山1.4萬多公里的美國紐約，有著3D云打印之稱的Shapeways正忙著搬家，將其運(yùn)營(yíng)重心從荷蘭移至紐約。Shapeways在皇后區(qū)占地2.5萬平方米的工廠取名為“未來工廠”，這是全世界規(guī)模最大的3D打印工廠。2012年10月18日，在工廠開業(yè)儀式上，紐約市長(zhǎng)邁克爾·布隆伯格（Michael Bloomberg）手中那把剪彩的剪刀，就是3D打印制造。隔河相望的曼哈頓區(qū)，聚集了眾多年輕的3D打印企業(yè)。中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所研究員王飛躍觀察，即使在2008年金融危機(jī)后，這些企業(yè)仍保持快速發(fā)展。

自從工廠出現(xiàn)以來，產(chǎn)品與消費(fèi)者之間的距離從未如此接近過。3D打印給消費(fèi)者帶來了在大規(guī)模生產(chǎn)和個(gè)性化制造之間進(jìn)行選擇的自由。如果你想要一個(gè)與自己相貌一樣的玩偶，用3D打印機(jī)制作，成本可能只要100元；如果委托工廠，也許要花1萬元。

業(yè)內(nèi)人士將2012年的3D打印機(jī)視為像1977年個(gè)人計(jì)算機(jī)和1990年網(wǎng)頁瀏覽器一樣，是一個(gè)嶄新的市場(chǎng)從萌芽期進(jìn)入成長(zhǎng)期的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。雖然3D打印技術(shù)目前尚未顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)——傳統(tǒng)制造業(yè)的規(guī)模效應(yīng)依然占據(jù)優(yōu)勢(shì)，但前者正慢慢搶走市場(chǎng)份額。

工信部已經(jīng)嗅出了危機(jī)的味道。2012年12月14日，工信部副部長(zhǎng)蘇波在增材制造技術(shù)國際論壇上透露，中國將提速3D打印技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。這一信息標(biāo)志著3D打印正式納入了中國工業(yè)主管部門的視野。

革新的號(hào)角

美國3D打印設(shè)備巨頭3D Systems（DDD.NYSE）的創(chuàng)始人，查爾斯·胡爾（Charles W. Hull）比顏永年小1歲，他至今仍管理著公司，擔(dān)任執(zhí)行副主席一職，還是公司的首席技術(shù)官。

1982年，在一家紫外線設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)任職的胡爾，嘗試把光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于快速成型領(lǐng)域。他將一種液態(tài)光敏樹脂倒入大容器中，在容器里放置一個(gè)升降平臺(tái)，容器上方的紫外激光器根據(jù)計(jì)算機(jī)指令照射液面，所到之處，材料會(huì)發(fā)生光聚合反應(yīng)，迅速從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，當(dāng)一層打印完成后，未被照射的地方仍保持液態(tài)，此時(shí)在液面以下0.05毫米-0.15毫米的升降平臺(tái)會(huì)下降一層，激光器開始打印第二層。這個(gè)過程不斷重復(fù)，直到整個(gè)物件制造完畢。這項(xiàng)立體光刻（SLA）技術(shù)就是最早的3D打印。

胡爾于1986年申請(qǐng)了專利，并成立3D Systems公司�！�30年前發(fā)明這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，我們覺得這對(duì)制造業(yè)來說是一個(gè)機(jī)會(huì)�！焙鸂柕暮匣锶恕�3D Systems公司總裁亞伯拉罕·雷切特勒（Abraham Reichental）對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者說，“現(xiàn)在，客戶比我們還要積極，推動(dòng)我們進(jìn)行適用性研究。五年前，大部分客戶購買設(shè)備用于設(shè)計(jì)；從兩年前開始，有一半的客戶用在了直接制造上�！�

3D打印不需要模具，可以直接進(jìn)行樣品原型制造，因而大大縮短了從圖紙到實(shí)物的時(shí)間。任何形狀復(fù)雜的零件，都可以被分解為一系列二維制造的疊加。

這種快速制造的理念還衍生出多種不同的技術(shù)類型，除了SLA，常見的有熔融沉積造型（FDM）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、三維打�。�3DP）等，其基本工作原理都是逐層增加材料，最終形成物件，因此，這些技術(shù)都被通俗地稱作3D打印。

許多種“耗材”都可使用3D打�。荷匙�、人造橡膠、塑料、金屬，甚至生物材料；3D打印的應(yīng)用范圍已經(jīng)滲入生物醫(yī)療、航空、汽車、工業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)行業(yè)，且仍在不斷拓寬�！熬瓦B美國海軍都購買了90臺(tái)機(jī)器用于航空領(lǐng)域的研發(fā)�！崩浊刑乩照f。

全世界的實(shí)驗(yàn)室里，正在實(shí)踐一些更具雄心的想法：澳大利亞的研究人員加快了制造金屬零件的速度，試制出打印汽車金屬零部件的設(shè)備；意大利的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)正開發(fā)用于特種建筑的3D打印機(jī)，計(jì)劃使用月球塵埃為材料，在月球上快速建造人類基地。

除了省去制造模具的成本以外，相比傳統(tǒng)制造工藝，3D打印對(duì)材料的利用率也驚人。美國F-22猛禽戰(zhàn)斗機(jī)大量使用鈦合金結(jié)構(gòu)件，如使用傳統(tǒng)的整體鍛造方法，最大的鈦合金整體加強(qiáng)框材料利用率不到4.9％，使用3D打印利用率接近100％。

3D打印技術(shù)通過對(duì)金屬材料的燒結(jié)或熔化，直接生成出金屬零部件的發(fā)展趨勢(shì)，讓傳統(tǒng)制造業(yè)感受到巨大壓力�！叭绻�在金屬材料上得到廣泛應(yīng)用，3D打印就可能引領(lǐng)新一輪工業(yè)革命�！比A中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院教授張海鷗預(yù)測(cè)說。

中國研發(fā)曲折

顏永年的遺憾是，1988年錯(cuò)過了芝加哥的一次工業(yè)展覽會(huì)，沒能親睹胡爾推出的世界第一臺(tái)的商用3D打印設(shè)備SLA250。同事帶回來一張SLA250宣傳頁，已令他唏噓不已。

與材料成型打了半輩子交道的顏永年，發(fā)現(xiàn)固有的知識(shí)被徹底顛覆，當(dāng)時(shí)在美國做訪問學(xué)者的他，迫切想一睹這臺(tái)機(jī)器的真容，無奈展覽已經(jīng)結(jié)束。

回國后，顏永年對(duì)3D打印念念不忘，相信這是未來制造業(yè)的重要趨勢(shì)。他安排學(xué)生開始做分層軟件的研究——進(jìn)行3D打印時(shí)，必須先用分層軟件將物件的數(shù)字三維模型進(jìn)行均等切分，然后分層輸出，分層打印。與此同時(shí)，顏永年發(fā)出很多封電子郵件，終于在1991年將美國德雷克賽爾大學(xué)教授杰克·卡布雷（Jack keverian）邀請(qǐng)到清華大學(xué)講學(xué)，隨后又到西安交通大學(xué)和上海交通大學(xué)等多所高校傳播“快速制造”的理念和技術(shù)。

中國3D打印研究的序幕由此拉開，像許多科研領(lǐng)域一樣，大學(xué)和科研院所比企業(yè)對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的潮流更為敏感，因而最先啟動(dòng)：清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)與北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司，以技術(shù)引進(jìn)為主，迅速形成了國內(nèi)“三校一企”的3D打印研究陣營(yíng)。

這一格局也映射出了中國科技創(chuàng)新的普遍現(xiàn)象：原發(fā)性的創(chuàng)新缺失，仍處于以跟蹤模仿和消化吸收引進(jìn)技術(shù)為主的階段。

上世紀(jì)90年代初，一臺(tái)3D打印設(shè)備價(jià)格100多萬元，在清華任教的顏永年拿不出這筆錢。

在國內(nèi)，啟動(dòng)像3D打印這樣從零開始的技術(shù)研究難度很大，研究者必須給出充分的預(yù)期成果和應(yīng)用前景論證，更重要的是，要具備一定的前期研究基礎(chǔ)，否則，科技主管部門一般不會(huì)為之立項(xiàng)并給予相應(yīng)經(jīng)費(fèi)。

由于項(xiàng)目面臨諸多的不確定性，當(dāng)時(shí)顏永年也沒有說服學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)，將3D打印作為一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目來支持。而國內(nèi)企業(yè)大部分還在忙于追趕傳統(tǒng)制造業(yè)工藝和技術(shù)，亦難以顧及如此前沿的領(lǐng)域。

在這種情況下，課題組只好自己組建實(shí)驗(yàn)室。1992年，顏永年發(fā)動(dòng)課題組，截流了原本可作獎(jiǎng)金發(fā)放的經(jīng)費(fèi)，耗盡以前“科研收益的積蓄”，興建了一座簡(jiǎn)易的3D打印實(shí)驗(yàn)室。

幸運(yùn)的是，一家代理3D Systems產(chǎn)品的香港公司正期望獲得核心控制軟件的經(jīng)驗(yàn)，雙方各取所需，成立了中國第一家快速成型設(shè)備公司——北京殷華激光快速成型與模具技術(shù)有限公司（下稱北京殷華）。清華提供智力支持，香港公司提供一臺(tái)SLA250設(shè)備。與胡爾的機(jī)器失之交臂三年后，顏永年見到了真東西。

在取得初步研究成果后，課題組終于陸續(xù)獲得了國家自然科學(xué)基金、國家“863”計(jì)劃、國家攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。

然而，彼時(shí)這一產(chǎn)業(yè)在國外正經(jīng)歷低潮期，全球總產(chǎn)值在10億美元水平徘徊多年。經(jīng)過一段時(shí)間后，部委機(jī)構(gòu)的熱情漸冷，投入3D打印領(lǐng)域的研究經(jīng)費(fèi)大減，中國3D打印基礎(chǔ)研究放緩。2003年左右，顏永年也將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了國家當(dāng)時(shí)大力推動(dòng)的重型壓機(jī)領(lǐng)域，僅留下小部分研究力量繼續(xù)開發(fā)3D打印技術(shù)。

經(jīng)費(fèi)的減少，亦讓華中科技大學(xué)和西安交通大學(xué)的3D打印科研團(tuán)隊(duì)感到了寒意，好在其分別成立了校辦企業(yè)，經(jīng)營(yíng)收入反哺科研，研究得以延續(xù)。

九年之后，3D打印悄然成為2012年全球最熱門的科技名詞。nextpage

怠誤市場(chǎng)轉(zhuǎn)機(jī)

3D打印市場(chǎng)徘徊多年的主要原因在于：在工業(yè)級(jí)應(yīng)用上，這項(xiàng)技術(shù)仍欠缺強(qiáng)度和精度，而且，工業(yè)級(jí)設(shè)備和原材料比較昂貴，因此，在產(chǎn)業(yè)化初期，這項(xiàng)技術(shù)更為適合新產(chǎn)品的開發(fā)和小批量零件的生產(chǎn)。

摸索到這一方向的國外企業(yè)，開始將定位從高端、工業(yè)級(jí)客戶群體，擴(kuò)寬到那些追趕潮流的消費(fèi)者。正是對(duì)精度要求不高，但追求快捷、低成本的客戶群，促進(jìn)了其商業(yè)化的蓬勃發(fā)展。

近五年，全球有多家小型創(chuàng)業(yè)公司利用開源的計(jì)算機(jī)軟件，制造出可放在個(gè)人電腦桌上的3D打印機(jī)，并將價(jià)格降低至2000美元以下。利用這些開源技術(shù)，技術(shù)發(fā)燒友也能DIY出個(gè)性化的3D打印機(jī)。

胡爾和他的公司3D Systems在2012年5月就研發(fā)出一款新型打印機(jī)“立方體”（Cube），打開了日常消費(fèi)市場(chǎng)。顧客無須學(xué)習(xí)復(fù)雜的3D設(shè)計(jì)軟件，便可直接打印如棋子、首飾、廚具等物品。這些日常用品本來多是在中國等發(fā)展中國家加工生產(chǎn)。

然而，這一市場(chǎng)的風(fēng)向轉(zhuǎn)機(jī)，并沒有被中國的3D打印企業(yè)準(zhǔn)確把握。多數(shù)院校體系的企業(yè)仍專注于工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。而“三校一企”中的企業(yè)——北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司則致力于為軍工和少量發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域提供服務(wù)。

具有清華大學(xué)背景的北京太爾時(shí)代科技有限公司（下稱太爾時(shí)代）是調(diào)整了產(chǎn)品技術(shù)方向的極少數(shù)企業(yè)，“通過與市場(chǎng)接觸，發(fā)現(xiàn)小型設(shè)備在當(dāng)前更具有市場(chǎng)推力”。其副總經(jīng)理顏旭濤介紹，2011年，太爾時(shí)代售出小型機(jī)3000多臺(tái)，2012年增長(zhǎng)更快。

而在江浙一帶勇于嘗試新鮮事物的企業(yè)，大多數(shù)屬于并不具備研發(fā)實(shí)力的中小企業(yè)。它們能做的，不過是購置幾臺(tái)工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)，像提供復(fù)印服務(wù)的便利店一樣，為客戶提供打樣等服務(wù)。也有一些有野心的企業(yè)會(huì)從國外進(jìn)口核心部件，做幾款樣機(jī)，或者模仿進(jìn)口的3D樣機(jī)做逆向研發(fā)。

小型3D打印機(jī)已激增為一塊“看得見的”市場(chǎng)，同時(shí)，也帶動(dòng)工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)市場(chǎng)逐漸有了起色�？焖僦圃祛I(lǐng)域國際權(quán)威報(bào)告《沃勒斯報(bào)告2012》顯示，截至2011年，全球累計(jì)銷售4.9萬臺(tái)工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)，其中近四分之三由美國制造，以色列和歐洲各國的份額分別為9.3％和10.2％，中國生產(chǎn)的設(shè)備僅占3.6％，與日本相當(dāng)。而全球領(lǐng)先的六家3D打印設(shè)備制造公司，2008年銷售收入達(dá)6.96億美元，占行業(yè)總收入近60％。

此時(shí)，歐美充滿活力的3D打印企業(yè)，不僅在技術(shù)上嘗新，而且在商業(yè)模式上也有創(chuàng)意。

2007年由飛利浦提供啟動(dòng)資金的Shapeways，令人矚目的就是它“云打印”概念的O-O（線上線下）商業(yè)模式。它像Facebook一樣打造自己的用戶社區(qū)，社區(qū)集銷售、定制、設(shè)計(jì)于一體：顧客可以在網(wǎng)上選定產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)方案，或直接上傳自己設(shè)計(jì)好的3D模型，并選擇材料，支付一定費(fèi)用后，Shapeways會(huì)用3D打印機(jī)將其制造出來并郵寄上門。截至2012年6月，該公司累計(jì)打印超過100萬件產(chǎn)品；其制造社區(qū)中有超過6000家提供設(shè)計(jì)服務(wù)的商家和個(gè)人；還有15萬活躍用戶。

Shapeways以技術(shù)和新的商業(yè)模式先后贏得三輪融資，總金額超過1700萬美元，由此實(shí)現(xiàn)了其在紐約創(chuàng)辦“未來工廠”的夢(mèng)想。

由于3D打印在美國制造業(yè)的巨大應(yīng)用潛力清晰顯現(xiàn)，美國總統(tǒng)奧巴馬2011年宣布，并在2012年國情咨文中重申：政府計(jì)劃每年向先進(jìn)制造技術(shù)投資5億美元，并在四年后，提高到每年10億美元，以提升美國的領(lǐng)先地位。

中國的科研、工業(yè)界也開始重新審視思考這一技術(shù)。2012年，顏永年重返3D打印領(lǐng)域，他發(fā)現(xiàn)最大的變化是：“以前需要跟政府官員講解半天什么是3D打印，現(xiàn)在省了不少口舌。”

共性技術(shù)缺失：產(chǎn)研學(xué)錯(cuò)位

太爾時(shí)代，是2003年顏永年和幾個(gè)學(xué)生湊錢成立的。限于清華教授的身份，顏當(dāng)時(shí)未直接參與運(yùn)營(yíng)，其子顏旭濤是公司副總經(jīng)理。

在攻克小型3D打印FDM設(shè)備時(shí)，太爾時(shí)代遇到了如何能讓噴頭順暢、穩(wěn)定地出絲，如何提高精度，如何增加可打印材料的多樣性等問題；而工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)的研制中難啃的骨頭更多：材料、微滴噴射技術(shù)和激光技術(shù)等，這些被業(yè)內(nèi)人士稱為“共性技術(shù)”。

事實(shí)上，不僅是3D打印企業(yè)，中國目前產(chǎn)業(yè)升級(jí)碰到的核心瓶頸，就源于產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)的嚴(yán)重缺失。

所謂共性技術(shù)是指那些蘊(yùn)含潛在機(jī)會(huì)——可以在多個(gè)產(chǎn)業(yè)中廣泛應(yīng)用——的技術(shù)或工藝，它既是基礎(chǔ)研究邁向市場(chǎng)應(yīng)用的第一步，又具有被一個(gè)產(chǎn)業(yè)或多個(gè)產(chǎn)業(yè)共享的潛力�？梢�，共性技術(shù)的突破，與基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究皆密不可分。

在發(fā)達(dá)國家的創(chuàng)新體系中，大學(xué)主要進(jìn)行基礎(chǔ)研究，研究所側(cè)重于共性技術(shù)研究，企業(yè)主要致力于應(yīng)用性研究和最后的產(chǎn)品化，產(chǎn)研學(xué)三方在市場(chǎng)機(jī)制下合作互補(bǔ)。但在中國，這三者的關(guān)系，卻呈現(xiàn)出錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)的局面，致使科研與產(chǎn)業(yè)嚴(yán)重脫節(jié)。

從大學(xué)來講，對(duì)基礎(chǔ)研究的熱情正在下降�；�礎(chǔ)研究，是原始創(chuàng)新的基礎(chǔ)，它意味著人才的培養(yǎng)、數(shù)據(jù)和成果的積累。中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院常務(wù)副院長(zhǎng)王元稱，基礎(chǔ)研究和前沿技術(shù)的布局，關(guān)系一個(gè)國家十年二十年的發(fā)展，因此穩(wěn)定持續(xù)的投入非常重要。

然而，1999年后，中國的基礎(chǔ)研究占研究與試驗(yàn)發(fā)展經(jīng)費(fèi)（R&D）支出的比例一直呈下降趨勢(shì)。2005年至2010年，這一比例從5.36％降至4.59％，而美國基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)始終占R&D總支出10％以上，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織成員國中，法國、澳大利亞、瑞士均在20％以上。

與此同時(shí)，中國的大學(xué)越來越熱衷于應(yīng)用研究，且伸長(zhǎng)手腳，自辦企業(yè)。3D打印產(chǎn)業(yè)就呈現(xiàn)出濃厚的“高校軍團(tuán)”的色彩：除清華大學(xué)的北京殷華外，西安交通大學(xué)派生出陜西恒通智能機(jī)器有限公司，武漢濱湖機(jī)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司則依托于華中科技大學(xué)。

顏永年作為校方代表曾出任北京殷華的董事長(zhǎng)，公司團(tuán)隊(duì)主要由他實(shí)驗(yàn)室的教師和學(xué)生及外聘的幾名工人組成。公司一年賣兩三臺(tái)3D打印設(shè)備就可以支撐運(yùn)營(yíng)經(jīng)費(fèi)，盈利部分則需給校方分成。很快，這個(gè)校屬企業(yè)就遇到了維持易、做大難的局面。由于經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)與個(gè)人收入的關(guān)系不大，且教師和學(xué)生對(duì)發(fā)表論文、評(píng)職稱的興趣遠(yuǎn)超過銷售產(chǎn)品，導(dǎo)致研究方向多瞄準(zhǔn)高、精、尖題材，對(duì)來自市場(chǎng)的信號(hào)則表現(xiàn)遲鈍。

事實(shí)上，幾家依托高校建立的3D打印企業(yè)，都未能在熱銷的3D打印小型設(shè)備上有所建樹。

中國科學(xué)院原副院長(zhǎng)楊柏齡就指出，教授抓一幫學(xué)生，辦一個(gè)小企業(yè)。這樣的產(chǎn)業(yè)化不僅對(duì)創(chuàng)建研究型高校和研究機(jī)構(gòu)不利，而且從企業(yè)規(guī)模上講，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)也上不了臺(tái)面。實(shí)際上，它是滿足小團(tuán)體利益的小富即安的模式。

大學(xué)應(yīng)在技術(shù)出了“孵化期”后，將其轉(zhuǎn)給企業(yè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，從而脫離高校管理。最早做出3DP打印技術(shù)的麻省理工學(xué)院，就通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，它把工藝分成四條技術(shù)路線，分別賣給四家公司，其中一家名為Z Corp的公司，現(xiàn)在已占據(jù)了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位。

2012年，顏永年吸取往年的經(jīng)驗(yàn)，徹底離開了大學(xué)，他找到投資方，注冊(cè)了一家新公司。

從科研院所來講，同樣缺乏研究并解決共性技術(shù)的興趣。3D打印初進(jìn)入中國那幾年，即1999年之前，中國的科研體系還屬于計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制：企業(yè)只管生產(chǎn)，技術(shù)研發(fā)由科研院所進(jìn)行，并無償轉(zhuǎn)讓給企業(yè)，結(jié)果前者沒動(dòng)力，后者研發(fā)能力薄弱。是年7月，國務(wù)院下達(dá)《關(guān)于加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)展高科技，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定》，由此啟動(dòng)科技體制的一次重大改革。

當(dāng)時(shí)，全國范圍內(nèi)的上千家技術(shù)開發(fā)類科研院所進(jìn)行了轉(zhuǎn)制：脫下事業(yè)單位的“官衣”，不再享有國家財(cái)政撥款，轉(zhuǎn)變?yōu)樽载?fù)盈虧的科技型企業(yè)。

北京技術(shù)市場(chǎng)協(xié)會(huì)顧問林耕，對(duì)轉(zhuǎn)制后的這些企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)其中很少憑借原有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為其他企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)，絕大多數(shù)放棄了長(zhǎng)期共性技術(shù)研究，轉(zhuǎn)向能在短期內(nèi)解決生存問題的應(yīng)用開發(fā)。

而歐美企業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)的系統(tǒng)性開發(fā)，都離不開應(yīng)用型研究所。德國弗朗霍夫激光研究所擁有20多臺(tái)激光直接加工金屬設(shè)備，但它只做應(yīng)用研究，不做產(chǎn)品，專門為其他機(jī)構(gòu)直接提供生產(chǎn)、咨詢服務(wù)。

從企業(yè)來講，經(jīng)過十多年發(fā)展，僅從研究開發(fā)的經(jīng)費(fèi)支出看，中國企業(yè)似乎已經(jīng)成為創(chuàng)新主體。2010年，企業(yè)執(zhí)行的R&D支出占全社會(huì)此類支出73.4％，這一數(shù)據(jù)高于美英法，接近韓日。2005年至2010年，擁有研究開發(fā)活動(dòng)的大中型工業(yè)企業(yè)數(shù)量從6874個(gè)增加到12889個(gè)，而企業(yè)科技機(jī)構(gòu)數(shù)量也從9352個(gè)增加到16717個(gè)。

但是，提供以上數(shù)據(jù)的國務(wù)院發(fā)展研究中心課題組，分析結(jié)果卻顯示：大量的研發(fā)資金被用于解決企業(yè)生產(chǎn)中的工藝性問題、產(chǎn)品層面的研發(fā)，這些只能算技術(shù)改進(jìn)，而非最關(guān)鍵的技術(shù)創(chuàng)新。“國內(nèi)企業(yè)仍滿足于發(fā)達(dá)國家的高技術(shù)溢出效應(yīng)，大力引進(jìn)國外生產(chǎn)線，靠二流技術(shù)依然可以賺錢。”中國科學(xué)院原副院長(zhǎng)楊柏齡稱。

在這樣的格局下，桎梏著諸多產(chǎn)業(yè)升級(jí)的共性技術(shù)難題，事實(shí)上卻處于無人攻堅(jiān)的狀態(tài)。nextpage

趕超模式的弊端

不論是企業(yè)界、研究所還是大學(xué)，都流露出強(qiáng)烈的重視短期利益、急于求成的心態(tài)，這與中國制造業(yè)始終處于規(guī)模追趕狀態(tài)直接相關(guān)。

后進(jìn)國的產(chǎn)業(yè)趕超發(fā)展一般分為三個(gè)階段：規(guī)模追趕、技術(shù)追趕和創(chuàng)新導(dǎo)向。

改革開放30多年里，中國形成了產(chǎn)業(yè)規(guī)模優(yōu)勢(shì)。在可統(tǒng)計(jì)的500多種工業(yè)產(chǎn)品中，有220種產(chǎn)品的產(chǎn)量居世界第一。各級(jí)政府擅長(zhǎng)于追趕型和規(guī)模擴(kuò)張的產(chǎn)業(yè)模式，企業(yè)也習(xí)慣將國外的技術(shù)拿來，憑借低成本、低端制造、大規(guī)模出口展開競(jìng)爭(zhēng)。

然而，“新興產(chǎn)業(yè)和既有的產(chǎn)業(yè)升級(jí)絕不適用于這種追趕模式”。國務(wù)院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究部部長(zhǎng)馮飛分析。

中國政府也努力通過制定專項(xiàng)規(guī)劃，來確定戰(zhàn)略性技術(shù)發(fā)展方向，但是，以追趕為特點(diǎn)的跟隨體制，往往使得技術(shù)在外力的推動(dòng)下，為達(dá)標(biāo)而創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)內(nèi)生的發(fā)展力量遭到破壞。

北京大學(xué)政府管理學(xué)院教授路風(fēng)舉例說明，科技部不久前出臺(tái)的一項(xiàng)規(guī)劃，“從技術(shù)上、邏輯上就都不對(duì)”。這個(gè)名為《新型顯示科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》的文件稱，三維顯示技術(shù)最有生命力，且終將成為顯示技術(shù)共性平臺(tái)的下一代顯示技術(shù)。

路風(fēng)說，三維顯示僅是一個(gè)應(yīng)用方向，而非共性技術(shù)。一個(gè)應(yīng)用方向是否能夠發(fā)展起來，應(yīng)該由企業(yè)去“試錯(cuò)”，最終以市場(chǎng)是否接受為導(dǎo)向。

政府的規(guī)劃，直接影響其對(duì)科技資源的配置。

南京大學(xué)商學(xué)院教授趙曙東指出，國家對(duì)高新技術(shù)的大量研發(fā)經(jīng)費(fèi)投向了國有企業(yè)，但以往經(jīng)驗(yàn)表明，中國數(shù)得出來的創(chuàng)新技術(shù)和創(chuàng)新型企業(yè)絕大多數(shù)為民營(yíng)，“投到國企，哪怕創(chuàng)新失敗，官員不會(huì)有什么問題，但如果投到民企失敗的話，他的風(fēng)險(xiǎn)就加大了�！�

在3D打印領(lǐng)域，當(dāng)下的主體市場(chǎng)是由中小企業(yè)把控，傳統(tǒng)制造大企業(yè)尚未跟進(jìn)。實(shí)際上，中小企業(yè)通常都是一個(gè)國家創(chuàng)新體系中最活躍的群體，美國小企業(yè)創(chuàng)新法規(guī)定，承擔(dān)國家科技項(xiàng)目，獲得較大財(cái)政資助數(shù)額的機(jī)構(gòu)，具有向小企業(yè)轉(zhuǎn)移技術(shù)的責(zé)任。

美國有專門支持小企業(yè)創(chuàng)新的項(xiàng)目、小企業(yè)信用擔(dān)保計(jì)劃、小企業(yè)減免稅政策等，其他發(fā)達(dá)國家也普遍通過減免稅方式支持中小企業(yè)創(chuàng)新。

但在中國，做3D打印服務(wù)的無錫易維模型設(shè)計(jì)制造有限公司總經(jīng)理劉鈞也曾嘗試申請(qǐng)減免稅，“稅務(wù)局根本不知道3D打印是什么，我們進(jìn)口的一些東西，他們的目錄里都沒有，還要去海關(guān)查”，因此，他們很難像傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)一樣，享受原材料占有量大而得到的增值稅抵扣。

馮飛認(rèn)為，在一般性的應(yīng)用技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域，政府應(yīng)通過制定普遍性優(yōu)惠政策，引導(dǎo)和調(diào)動(dòng)企業(yè)、社會(huì)發(fā)揮創(chuàng)新能力，而在市場(chǎng)解決不了的問題上，政府才要有所作為。

比如共性技術(shù)具有相當(dāng)廣泛的用途，因此，單個(gè)公司不愿意投資，如果完全依靠市場(chǎng)機(jī)制，就會(huì)面臨經(jīng)費(fèi)不足的局面。發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)表明，政府的支持相當(dāng)重要。

先進(jìn)技術(shù)計(jì)劃（ATP），是美國政府促進(jìn)產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)研發(fā)的典范。ATP由政府提供引導(dǎo)資金，但承擔(dān)項(xiàng)目的公司要配套一半以上的研發(fā)投入。政府的資助經(jīng)費(fèi)直接撥付到企業(yè)，大學(xué)和研究院所只能通過與企業(yè)聯(lián)合，參加項(xiàng)目的實(shí)施。

最終的知識(shí)產(chǎn)權(quán)為以營(yíng)利為目的的美國公司所擁有，參與項(xiàng)目的大學(xué)、研究院所和政府機(jī)構(gòu)等不享有任何知識(shí)產(chǎn)權(quán)，但可以分享專利使用費(fèi)。美國政府為了國家利益有權(quán)免費(fèi)使用ATP支持的技術(shù)成果。其他企業(yè)想使用該項(xiàng)目成果，可通過支付費(fèi)用獲得使用權(quán)。

消失的優(yōu)勢(shì)

過去30余年，中國憑借低成本的要素供給、龐大的市場(chǎng)需求和不斷積累的技術(shù)能力，確立了全球制造大國的地位。無數(shù)條生產(chǎn)線培訓(xùn)出了全世界規(guī)模最大、技藝最高、紀(jì)律最優(yōu)的“流水線型”工人，這也是中國成為全球制造中心和世界工廠的根本。

然而，隨著包括3D打印在內(nèi)的高端制造技術(shù)的進(jìn)步，直接從事制造的人數(shù)將不斷減少，裝配組裝成本的比重會(huì)持續(xù)下降，中國低成本勞動(dòng)力的比較優(yōu)勢(shì)將被大大削弱。

《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》就預(yù)測(cè)，生產(chǎn)制造將從大型、復(fù)雜、昂貴的傳統(tǒng)工業(yè)過程中分離出來，凡是能接上電源的任何計(jì)算機(jī)都能夠成為靈巧的生產(chǎn)工廠。未來制造業(yè)將再次回流到發(fā)達(dá)國家。

3D打印對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)是否真有如此強(qiáng)的殺傷力？

目前，3D打印的產(chǎn)值在全球制造業(yè)中所占份額仍然微不足道。2011年，全球3D打印市場(chǎng)規(guī)模為17.1億美元，僅占世界制造業(yè)總產(chǎn)出的0.02％。但是，技術(shù)革命不會(huì)因?yàn)樾录夹g(shù)的出現(xiàn)而立刻發(fā)生。中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所研究員王飛躍認(rèn)為，其個(gè)性化制作的屬性與“長(zhǎng)尾效應(yīng)”不謀而合，通過滿足那些細(xì)分的、較小的市場(chǎng)，最終會(huì)累計(jì)出明顯的利潤(rùn)。

哈佛商學(xué)院教授克萊頓·克里斯坦森（Clayton Christensen）所提出的顛覆式創(chuàng)新理論也表明，新進(jìn)入者如果抓住市場(chǎng)的特殊需求，進(jìn)入邊緣應(yīng)用領(lǐng)域，當(dāng)它的技術(shù)不斷改進(jìn)直至被主流市場(chǎng)所接受時(shí)，便會(huì)替代傳統(tǒng)技術(shù)軌跡晉升為主流技術(shù)。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，這項(xiàng)技術(shù)最終將給工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)組織模式帶來顛覆式的改變。

事實(shí)上，就3D打印的理論研究而言，中國與國際水平相差不遠(yuǎn)，但將整個(gè)產(chǎn)業(yè)所涉及的材料、機(jī)械、數(shù)控、軟件等諸領(lǐng)域集成起來做出一個(gè)商品時(shí)，差距的鴻溝就直面而來。

3D打印技術(shù)未來的發(fā)展空間，很大程度上取決于是否有完整的產(chǎn)業(yè)鏈支撐，包括設(shè)備制造、材料、模型軟件，以及服務(wù)商。

胡爾已經(jīng)清楚地看見了這一點(diǎn)，并著手進(jìn)入產(chǎn)業(yè)鏈整合的階段。

2012年初，胡爾以1.355億美元現(xiàn)金收購了頗具科研實(shí)力的Z Corp和Vidar Systems公司。其合伙人雷切特勒表示，行業(yè)整合將使3D Systems有更多的精力進(jìn)行全方位的研發(fā)。公司將6％－7％的營(yíng)業(yè)收入和20％的員工投入研發(fā)，其中技術(shù)、材料、產(chǎn)品各占三分之一。

材料是產(chǎn)業(yè)鏈中關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。如前文所述，澳大利亞等國家正加緊研究金屬零件的制造，一旦在金屬材料上得到廣泛應(yīng)用，3D打印就將引領(lǐng)新一輪工業(yè)革命。

而國內(nèi)甚至連特殊的研究材料都難以獲得，北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司總經(jīng)理馮濤介紹，由于研究所需的材料用量很少，研發(fā)本身存在不確定性，國內(nèi)廠家根本不愿為這樣的小眾需求試制特殊的材料。

如果購買國外廠家生產(chǎn)的原材料，也會(huì)遭遇“阻擊”。比如，生產(chǎn)3D打印原材料的德國德固賽公司，與美國、德國的客戶簽署了聯(lián)合開發(fā)協(xié)議，協(xié)議要求其大部分原材料賣給合作方，只有20％的份額公開銷售，且這部分材料在性能上相對(duì)較差。因此，中國國內(nèi)很難買到新型且上佳的原材料。

安信證券行業(yè)分析師胡又文說，中國在材料供應(yīng)和模型軟件供應(yīng)環(huán)節(jié)，目前還沒有專業(yè)公司進(jìn)入，所以即便“三校一企”精于3D技術(shù)本身的研發(fā)，產(chǎn)業(yè)鏈上下游亦難以跟進(jìn)。

同樣，3D打印設(shè)備集成了多個(gè)精密組件，其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需要較強(qiáng)的工業(yè)基礎(chǔ)支撐。中國在機(jī)電和數(shù)控等傳統(tǒng)領(lǐng)域一直缺少核心技術(shù)，以致國產(chǎn)3D打印設(shè)備的一些核心組件，如精密激光器、光學(xué)系統(tǒng)、精密導(dǎo)軌和電機(jī)等均需從國外采購。

“國內(nèi)做3D打印設(shè)備的廠商沒有資金做全產(chǎn)業(yè)鏈的研發(fā)�！瘪T濤說，“而國外這個(gè)行業(yè)都已經(jīng)并購好幾輪了，通過資本的手段給企業(yè)增加資金，擴(kuò)充研發(fā)實(shí)力�！�

美國明顯加大了對(duì)3D打印技術(shù)研發(fā)的組織力度，以確立高端制造業(yè)的霸主地位。2010年，愛迪生焊接研究所牽頭成立增材制造聯(lián)盟，很快就吸收到30余家成員，這一聯(lián)盟將促進(jìn)制造商和供應(yīng)商與大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)之間的對(duì)接。

歐盟在諾丁漢大學(xué)、謝菲爾德大學(xué)和�？怂固卮髮W(xué)等建立了多個(gè)3D打印中心，設(shè)置基金予以支持。這些聯(lián)合體有助于解決3D打印領(lǐng)域存在的高端共性問題，并能使新技術(shù)順利產(chǎn)業(yè)化。

鑒于歐美的成功經(jīng)驗(yàn)，北京工業(yè)設(shè)計(jì)促進(jìn)中心建立了一個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)聯(lián)盟，試圖整合包括研究機(jī)構(gòu)、服務(wù)商、設(shè)備供應(yīng)商、設(shè)備代理商、服務(wù)提供者在內(nèi)的資源。在聯(lián)盟下可以讓更多的技術(shù)得到普及。不過，這個(gè)聯(lián)盟目前的作用更多是為了產(chǎn)品推廣。“國內(nèi)多數(shù)的技術(shù)攻關(guān)是針對(duì)產(chǎn)品級(jí)的，而不是針對(duì)產(chǎn)業(yè)的共性技術(shù)，由于產(chǎn)品恰恰在聯(lián)盟企業(yè)之間存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，因此聯(lián)盟中利益共享、風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)的機(jī)制也尚未形成�！瘪T飛指出。

作為全國工業(yè)的主管部門，工信部聯(lián)合中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院，在2012年9月開展了第三次工業(yè)革命的專題研究，初步判斷，第三次工業(yè)革命的到來還需要一個(gè)較長(zhǎng)過程，不可能完全替代既有的生產(chǎn)方式和發(fā)展模式，但它為后發(fā)國家成功實(shí)現(xiàn)“趕超”打開了一扇“機(jī)會(huì)窗口”。

顏永年也判斷，距離3D打印的廣泛應(yīng)用可能還要十年，現(xiàn)在重視完全來得及。

為此，工信部準(zhǔn)備組織研究制定3D打印技術(shù)路線圖、中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)完善3D打印技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)制定；而且會(huì)研究制定支持3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的專項(xiàng)財(cái)稅政策。

問題在于，中國原有的科技創(chuàng)新體系是否能幫助我們抓住這個(gè)“機(jī)會(huì)窗口”。

本刊實(shí)習(xí)生鄧學(xué)、李虹雨對(duì)此文亦有貢獻(xiàn)