增材制造技術(shù)(俗稱3D打印)并非新鮮的技術(shù)，在上世紀(jì)80年代就得到了發(fā)展和推廣，而在近兩三年卻受到了包括美國(guó)、中國(guó)等國(guó)家的高度重視。為什么時(shí)隔30年之后3D打印突然變得火熱?它能解決什么問題?有沒有產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)?

2013年6月26日，工業(yè)和信息化部部長(zhǎng)苗圩在“新工業(yè)革命與增材制造國(guó)際研討會(huì)”上談到，今天3D打印已經(jīng)形成比較完整的技術(shù)體系，應(yīng)用范圍不斷拓展，產(chǎn)業(yè)鏈初步形成，市場(chǎng)規(guī)�？焖僭鲩L(zhǎng)�？萍疾坎块L(zhǎng)萬(wàn)鋼認(rèn)為，由于3D打印在復(fù)雜化結(jié)構(gòu)零部件加工、個(gè)性化定制等方面具有獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其在航空航天、汽車、電子等領(lǐng)域?qū)⒕哂邢喈?dāng)廣闊的應(yīng)用前景。

信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)3D打印

在二三十年前，3D打印技術(shù)就已經(jīng)能用樹脂或膠等材料制作產(chǎn)品。近幾年，由于3D打印可處理的材料范圍擴(kuò)大到了金屬材料，而且成功地將幾十年前就有的工藝技術(shù)重新組合利用，例如結(jié)合信息技術(shù)，使用激光和電子束進(jìn)行表面工程和增材制造。此外，由于激光和電子槍等關(guān)鍵元器件品質(zhì)不斷提高等原因，使得3D打印技術(shù)更加成熟。而美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬振興美國(guó)制造的新舉動(dòng)——成立3D打印創(chuàng)新研究院，則推動(dòng)3D打印立馬在全球“火”了起來(lái)。

北京航空制造工程研究所總工程師李志強(qiáng)告訴記者，3D打印技術(shù)具備諸多優(yōu)點(diǎn)：第一是直接，從材料最簡(jiǎn)單原始的形態(tài)到直接成形，跨越了傳統(tǒng)工藝的鍛造、焊接、粗加工等環(huán)節(jié);第二是快速，減少了物流環(huán)節(jié)，制造周期縮短;第三是綠色，少了中間環(huán)節(jié)之后，基礎(chǔ)零件不用再被反復(fù)冷卻，降低了能耗;第四是柔性，可以發(fā)揮想象力設(shè)計(jì)出任意的文件;第五是賦予了傳統(tǒng)制造業(yè)變革的可能性，影響傳統(tǒng)的流水線和大工廠生產(chǎn)模式，形成網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)。

李志強(qiáng)認(rèn)為，3D打印之所以突破瓶頸得以快速發(fā)展，主要驅(qū)動(dòng)力是信息技術(shù)，而不是工藝技術(shù)，數(shù)據(jù)處理能力的急速提升是很重要的因素。Materilise公司執(zhí)行副總裁巴特先生舉了一個(gè)例子，打印一個(gè)20厘米長(zhǎng)的鉛筆盒，可能會(huì)需要2G到3G的數(shù)據(jù)，這就需要在打印的同時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)多重軟件工序，處理掉這么龐大的數(shù)據(jù)。

中國(guó)工程院院士盧秉恒向記者透露了3D打印技術(shù)發(fā)展的路線圖：從3D打印發(fā)展到4D打印，再發(fā)展到5D打印。4D打印是通過(guò)智能材料打印成一個(gè)結(jié)構(gòu)，在溫度、環(huán)境發(fā)生變化以后，這種材料可以發(fā)生變形，變成在工作狀態(tài)下需要的結(jié)構(gòu)。5D打印是指細(xì)胞打印，活體器官以“打印”的方式，通過(guò)生長(zhǎng)因子，由干細(xì)胞繁殖變成母體。

但是眼下，3D打印發(fā)展到今天，本身還存在不少發(fā)展瓶頸。

李志強(qiáng)表示，首先是沒辦法保證零件是合格的。高端的零件沒有打印標(biāo)準(zhǔn)，需要大量數(shù)據(jù)的積累、檢測(cè)，快速形成過(guò)程中產(chǎn)生的一些微小的缺陷找不出來(lái)。其次是無(wú)法保證連續(xù)熔化形成的組織的強(qiáng)度是穩(wěn)定和足夠的。現(xiàn)在3D打印出來(lái)的絕大多數(shù)組織還需要精加工、再加固，不是最終成型產(chǎn)品。最后是成本，現(xiàn)在基礎(chǔ)零件增材制造的成本較高，不過(guò)這個(gè)需要看具體的應(yīng)用領(lǐng)域。例如制造飛機(jī)部件，3D打印更加經(jīng)濟(jì)，而對(duì)于多數(shù)普通產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)，傳統(tǒng)制造方法仍然優(yōu)勢(shì)更多。

中國(guó)市場(chǎng)增長(zhǎng)最快

記者在同時(shí)舉行的3D打印展會(huì)上看到，來(lái)自3D打印上下游相關(guān)的研發(fā)企業(yè)、軟件設(shè)計(jì)企業(yè)、制粉企業(yè)、設(shè)備提供商、服務(wù)商等展示了各自的產(chǎn)品和服務(wù)案例，既有側(cè)重于使用樹脂、塑料等材料的3D打印企業(yè)，也有金屬3D打印企業(yè)，既有偏重工藝品、金屬零部件應(yīng)用的3D打印企業(yè)，也有偏重打印牙齒、接骨板等醫(yī)療應(yīng)用的3D打印企業(yè)，從純樹脂材料到樹脂與金屬材料結(jié)合，再到純金屬材料的打印產(chǎn)品，均有所展現(xiàn)。

北京太爾時(shí)代科技有限公司總裁郭戈告訴記者，工業(yè)領(lǐng)域一直是3D打印技術(shù)最早最重要的應(yīng)用領(lǐng)域，從產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)到復(fù)雜的基礎(chǔ)零件的直接制造，很多地方都已經(jīng)用到了3D打印技術(shù)。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)民用領(lǐng)域也開始使用這個(gè)技術(shù)，比如醫(yī)療領(lǐng)域，可以用3D打印技術(shù)制造患者的組織器官模型，幫助醫(yī)生做手術(shù)規(guī)范;比如時(shí)尚領(lǐng)域，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)師開始使用3D打印技術(shù)制造與眾不同的時(shí)尚產(chǎn)品，像比基尼、高跟鞋，甚至是整套的服裝。

3D打印的產(chǎn)業(yè)化最早出現(xiàn)在工業(yè)設(shè)計(jì)、牙科和醫(yī)療、航空航天、汽車等領(lǐng)域。世界知名的3D打印公司，多數(shù)都有打印牙齒、骨骼或是輔助臨床醫(yī)療等類型的制造業(yè)務(wù)，例如美國(guó)的Stratasys公司，比利時(shí)的Materilise公司等。

3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域起到了不可估量的作用，可以更好地實(shí)現(xiàn)個(gè)體化、精準(zhǔn)化、微創(chuàng)化和遠(yuǎn)程化的治療。上海交通大學(xué)數(shù)字醫(yī)學(xué)教育部工程研究中心的王成燾教授給記者舉了個(gè)例子：曾經(jīng)有1個(gè)女患者左腿嚴(yán)重畸形，運(yùn)用常規(guī)的醫(yī)療手段無(wú)法為她實(shí)施矯正手術(shù)。醫(yī)院方面根據(jù)實(shí)際情況使用了3D圖像和打印技術(shù)，打印出 1︰1的腿部模型供醫(yī)生研究，從而制定手術(shù)方案。手術(shù)1個(gè)月后，該患者就能下地走路。這種特定醫(yī)療案例還有很多，“3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)界給患者帶來(lái)了更大的收益�！彼�說(shuō)。

市場(chǎng)對(duì)于3D打印的未來(lái)似乎非�？春�。據(jù)預(yù)測(cè)，到2025年，3D打印技術(shù)潛在的經(jīng)濟(jì)影響將達(dá)到2300億美元~2500億美元。中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院副院長(zhǎng)楊拴昌表示，雖然2012年全球3D打印的產(chǎn)值只有22.04億美元，但是過(guò)去3年，3D打印的市場(chǎng)規(guī)模年均增速超過(guò)了25%，而且可能會(huì)迎來(lái)幾何級(jí)的爆發(fā)性增長(zhǎng)。其中中國(guó)國(guó)內(nèi)，大約產(chǎn)生了5億元人民幣的銷售收入。

中國(guó)市場(chǎng)是外企非�？春玫氖袌�(chǎng)。Stratasys公司亞太與日本地區(qū)總經(jīng)理Jonathan Jaglom向記者透露，中國(guó)將是3D打印很重要的市場(chǎng)，而且這個(gè)想法在不斷被證實(shí)是正確的。Stratasys公司在全球73個(gè)國(guó)家都有 3D打印產(chǎn)品的銷售，而中國(guó)市場(chǎng)是這73個(gè)國(guó)家市場(chǎng)里面增長(zhǎng)最快的一個(gè)。

尚不能大規(guī)模生產(chǎn)

不過(guò)，和市場(chǎng)對(duì)3D打印火熱的關(guān)注相比，不得不說(shuō)的是目前的3D打印還在幼稚期。萬(wàn)鋼認(rèn)為，3D打印還處于初始發(fā)展期，涉及到的軟件、服務(wù)等若干關(guān)鍵技術(shù)還有待攻克。

對(duì)于3D打印，爭(zhēng)議比較多的是它是否會(huì)引起生產(chǎn)模式的變化。比如一件復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)變成了數(shù)據(jù)模型，工藝由打印機(jī)完成，普通大眾不用學(xué)習(xí)傳統(tǒng)的復(fù)雜制造工藝，只需要操作電腦就可以生產(chǎn)出產(chǎn)品，這樣大工廠的流水線生產(chǎn)模式可能又能回歸到原始的家庭作坊。對(duì)此，巴特指出，3D打印可以生產(chǎn)的產(chǎn)品實(shí)際上還是受限制的，達(dá)不到大規(guī)模生產(chǎn)的地步，后者仍需要通過(guò)傳統(tǒng)的集中生產(chǎn)來(lái)進(jìn)行。但是，對(duì)一些使用比較少的部件，3D打印應(yīng)該是一個(gè)比較好的方式。

3D打印所起到的作用更多的是個(gè)性化生產(chǎn)，而不是大規(guī)模制造�！扒�萬(wàn)不要有3D打印的出現(xiàn)，就有否定傳統(tǒng)的制造工藝的想法。對(duì)于大規(guī)模制造而言，鑄造鍛造都不可替代，成本上競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)，質(zhì)量上、穩(wěn)定性上更不用說(shuō)，所以在現(xiàn)階段，3D打印是在某些特定情況下使用�！崩钪緩�(qiáng)坦言。

李志強(qiáng)認(rèn)為，發(fā)展3D打印技術(shù)需要注重全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)調(diào)發(fā)展，首先是材料的問題必須同步或是提前解決，其次是裝備，例如激光器、電子槍的性能還不是很高，設(shè)備也不夠智能化，對(duì)軌跡的控制、熔化的控制還不是那么準(zhǔn)確，最后是國(guó)產(chǎn)的處理數(shù)據(jù)的軟件也存在或多或少的缺陷。

當(dāng)前，3D打印處于研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展并行階段。楊拴昌建議，推動(dòng)3D打印快速發(fā)展，一是需要加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和宏觀引導(dǎo)，制定技術(shù)路線圖，明確產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃;二是將之納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、國(guó)家科技重大專項(xiàng)，加快發(fā)展;三是凝聚行業(yè)力量推進(jìn)政策和標(biāo)準(zhǔn)制定;四是加強(qiáng)地方引導(dǎo)，希望地方政府能夠明確發(fā)展重點(diǎn)，避免盲目發(fā)展和重復(fù)建設(shè)。