以3D打印技術(shù)為代表的數(shù)字化制造模式，曾被《經(jīng)濟學(xué)人》雜志認為是“第三次工業(yè)革命最具標志性的生產(chǎn)工具”，近年來在全球持續(xù)升溫、熱潮頻襲。3D打印與傳統(tǒng)制造方式不同的特性，及其理論上“無孔不入”的打印可能，觸動了科技界、產(chǎn)業(yè)界的敏感神經(jīng)。 

然而，這一制造技術(shù)是否真如設(shè)想中那么美好?我國與世界先進水平有哪些差距?產(chǎn)業(yè)前景又在哪里?熱鬧之后，還需深思。 

5月29日—31日，2013世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會在北京召開，再一次把這些問題推向前臺。 

應(yīng)用 

無法替代傳統(tǒng)制造方式，成本、材料因素限制市場

3D打印上世紀80年代誕生于美國，學(xué)名是“增材制造”，是將材料一次性熔聚成型的制造方式，與傳統(tǒng)對原材料進行切削等的“減材制造”方法相反。 

“與蓋樓過程一樣，3D打印也是從地基建起，通過打印材料的層層疊加，最終形成一個完整的立體物品。”華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授史玉升說，理論上，塑料、金屬、陶瓷、沙子等材料做成粉狀物后都可以用作打印的“墨水”。

新產(chǎn)品在實際制造成型后，可能與原設(shè)計有出入，因此量產(chǎn)前常常需要樣品驗證，3D打印正好發(fā)揮了其在單件或小批量生產(chǎn)上的優(yōu)勢。另外，3D打印在高端尤其是復(fù)雜零件加工上有較大潛力。傳統(tǒng)制造方法需要經(jīng)過開模具、鑄造或鍛造以及精加工，費時費料。而3D打印的一次成型技術(shù)，能夠打印出設(shè)計好的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，節(jié)約了材料，降低了零部件的研制周期和成本。

“有一家鑄造企業(yè)用選擇性激光燒結(jié)3D打印機，將復(fù)雜鑄件的交貨期由傳統(tǒng)的3個月縮短到了10天左右，”史玉升舉例說，“還有某發(fā)動機制造商采用這樣的設(shè)備，把大型六缸柴油發(fā)動機缸蓋砂芯的研制周期，由過去的5個月縮短至1周左右�！� 

速度快、省材料、能輕松應(yīng)對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品……既然身兼種種特長，3D打印技術(shù)已誕生30多年，為什么一直沒發(fā)展起來? 

中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長羅軍認為，關(guān)鍵在于3D打印技術(shù)對傳統(tǒng)制造技術(shù)的替代作用不強。雖然在部分產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)和模具生產(chǎn)上頗有優(yōu)勢，但在大批量生產(chǎn)上，3D打印的速度和成本其實都比不過傳統(tǒng)制造方式。打印材料品種的單一和昂貴的成本，使其局限于對價格敏感度不高的產(chǎn)品，市場應(yīng)用領(lǐng)域有限。 

“3D打印技術(shù)只是傳統(tǒng)制造業(yè)的補充�！笔酚裆�表示。羅軍也認為，3D打印技術(shù)擅長解決個性化、復(fù)雜化、高難度的生產(chǎn)技術(shù)，而傳統(tǒng)制造業(yè)擅長批量化、規(guī)�；�和精益化的生產(chǎn)，兩者是互補關(guān)系，“不是誰替代誰的問題”。 

在羅軍看來，3D打印技術(shù)沒得到大發(fā)展的另一個原因在于，國內(nèi)3D行業(yè)“小而散”的局面影響了產(chǎn)業(yè)的推廣。因此，去年10月15日，中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立，集合了國內(nèi)40多家從事3D打印的企業(yè)和科研單位。羅軍希望通過聯(lián)盟形成合力，以行業(yè)抱團發(fā)展模式逐步打開市場。

現(xiàn)狀 

設(shè)備、材料及應(yīng)用領(lǐng)域與國外尚有差距，活體組織打印是未來重要方向 

發(fā)展3D打印技術(shù)，中國其實起步并不晚。這方面的研究在上世紀80年代末就已開始，研究力量集中在西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)和清華大學(xué)等高校。 

目前，這3所高校仍是我國3D打印技術(shù)的研究重地，其中西安交通大學(xué)側(cè)重研究光固化技術(shù)，華中科技大學(xué)的優(yōu)勢在于激光粉末燒結(jié)技術(shù)，而清華大學(xué)則側(cè)重塑料堆積技術(shù)。

史玉升表示，我國生產(chǎn)的3D打印機裝備功能已經(jīng)接近國際先進水平，兩者的差距主要體現(xiàn)在裝備的可靠性和材料研發(fā)上。“部分3D打印機的關(guān)鍵器件需從國外進口，而用國產(chǎn)零件生產(chǎn)的打印機穩(wěn)定性不夠�！贝送猓�我國在材料質(zhì)量和品種上還遠不如美國、德國豐富，許多研發(fā)的實驗材料也需要進口。

“更大的差距體現(xiàn)在應(yīng)用上。”史玉升說，在國外，3D打印技術(shù)已經(jīng)在新產(chǎn)品開發(fā)、生物醫(yī)療、航空航天、影視教育創(chuàng)意等方面有較多應(yīng)用，而我國還主要局限于模具打印、文化創(chuàng)意產(chǎn)品等少數(shù)領(lǐng)域。

另外，在西方國家，3D打印技術(shù)可以打印出個性化的假牙、假肢，在醫(yī)療健康領(lǐng)域已經(jīng)取得成效。不過，“假”的東西并不能讓人們滿足�！拔磥�3D打印技術(shù)一個前沿方向是研究如何打印‘活’的人體‘零件’。”史玉升說，只要能找出與人體相容的材料，打印出網(wǎng)狀物，再把人體的細胞放上去培養(yǎng)，就能制造出真正的人體組織了。

不過，當(dāng)前打印人體器官還只是一種科學(xué)愿景，這依賴于打印材料和技術(shù)上的突破，并需要開展生物、醫(yī)學(xué)、計算機等多學(xué)科來交叉研究。

雖然還有不小差距，但3D打印技術(shù)已經(jīng)算是我國制造行業(yè)與國外先進水平差距很少的技術(shù)之一，部分領(lǐng)域幾乎同步，在某些方面還具有自身特色和一定的優(yōu)勢。北京航空航天大學(xué)的王華明教授曾打印出世界上最大的鈦合金復(fù)雜構(gòu)件，產(chǎn)品整體性能遠超鍛件。

史玉升認為，中國要從制造業(yè)大國走向強國，依靠當(dāng)前加工型的、技術(shù)含量低的生產(chǎn)手段難有根本改觀，國家應(yīng)加強對3D打印技術(shù)研究的支持。

據(jù)了解，我國從去年底已經(jīng)啟動了中國工程院增材制造咨詢項目，為未來中國3D打印技術(shù)發(fā)展獻計獻策。

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