郭劍峰

餓了，按照個(gè)人口味打印一顆定制級(jí)巧克力；累了，自選顏色和材料打印一張椅子坐坐；準(zhǔn)媽媽產(chǎn)檢拿到的不再是簡(jiǎn)單的B超照片，而是可以提前抱抱的“腹中寶貝”；設(shè)計(jì)師推出的最新“概念車”，先打印出一輛試駕一下……

如果評(píng)選近一段時(shí)間最受關(guān)注的科技熱詞的話， 3D打印無(wú)疑就是其中之一。這個(gè)被英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志稱為“將帶來(lái)第三次工業(yè)革命”的數(shù)字化制造技術(shù)，既可以打印出飛機(jī)零件、賽車、手槍，又可以打印巧克力、食品和人體器官等。這一切似乎都在表明，3D打印改變傳統(tǒng)制造業(yè)和我們的生活只是時(shí)間問(wèn)題了。然而，事實(shí)果真如此嗎？

就像蠶吐絲結(jié)繭

對(duì)于3D打印機(jī)的工作原理，有一個(gè)形象的比喻──吐絲結(jié)繭。

3D打印機(jī)，顧名思義，用它打印出來(lái)的物品并非平面的紙張，而是一個(gè)立體固態(tài)物體。首先將一項(xiàng)設(shè)計(jì)物品通過(guò)3DCAD（3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）軟件轉(zhuǎn)化為3D數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行逐層分切打印。在打印過(guò)程中，層層打印出來(lái)的切片會(huì)不斷疊加，最終形成一個(gè)完整的立體物品。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，3D打印就相當(dāng)于做“加法”。

對(duì)于3D打印機(jī)的工作原理，有一個(gè)形象的比喻——吐絲結(jié)繭。蠶吐出很細(xì)的絲，一層一層把自己包裹起來(lái)，就形成了一個(gè)“立體”的繭。雖然目前材料和工藝不一樣，但3D打印的基本原理都是根據(jù)要打印的物體形狀，通過(guò)一層層地堆積而成。比如塑料材質(zhì)，就是將塑料加熱后，形成塑料絲，然后將塑料絲一層一層地堆起來(lái)，就形成了三維物品；還有一種是用激光照射光敏樹脂或者金屬粉末，形成固體后堆積起來(lái)變成三維物品。

清華大學(xué)教授、中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席顧問(wèn)顏永年指出，傳統(tǒng)的工業(yè)制造方法多是減材制造，即在整塊材料的基礎(chǔ)上去除多余部分，將剩下的部分制成產(chǎn)品。而作為“增材制造”的3D打印技術(shù)，則是按照設(shè)計(jì)圖，精確制出每一層平面后再進(jìn)行累加，所以在生產(chǎn)過(guò)程幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何廢棄物。

“增材制造”，是與傳統(tǒng)制造業(yè)的“減材制造”對(duì)應(yīng)的，這種技術(shù)依據(jù)物體的三維模型數(shù)據(jù)，通過(guò)成型設(shè)備以材料累加的方式，制成實(shí)物模型?！斑@就像蓋房子，一層層往上壘磚砌墻，只不過(guò)用的不是方磚水泥，而是工程塑料、粉末、尼龍、光敏樹脂甚至是金屬、陶瓷等不同的材料?！?顏永年說(shuō)。

顏永年介紹，3D打印技術(shù)主要包括4種類型：微滴噴射（FDM）、激光固化（SL）、激光燒結(jié)（SLS）和激光熔化（SLM）。其中，微滴噴射主要適用于生物制造；激光燒結(jié)因?yàn)槟軌虼蛴★w機(jī)等高端產(chǎn)品上的關(guān)鍵金屬零件為國(guó)防做出貢獻(xiàn)，而在1999年被美國(guó)評(píng)為“最具創(chuàng)造力的技術(shù)”，它和激光熔化的主要優(yōu)勢(shì)在于快速成型較高強(qiáng)度的金屬模具?！昂髞?lái)又衍生的很多技術(shù)都是在這四大類技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，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?！?/p>

這不是一個(gè)新概念

雖然時(shí)下3D打印被人們炒得不亦樂(lè)乎，但它卻并非什么新概念。

雖然時(shí)下3D打印被人們炒得不亦樂(lè)乎，但它卻并非什么新概念。3D打印誕生于上世紀(jì)80年代，被稱為“上上個(gè)世紀(jì)的思想，上個(gè)世紀(jì)的技術(shù)，這個(gè)世紀(jì)的市場(chǎng)”，迄今已有20多年的歷史。早在1986年，美國(guó)科學(xué)家Charles Hull就發(fā)明出世界上第一臺(tái)3D打印機(jī)。20世紀(jì)90年代初，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）獲3D印刷技術(shù)專利，很快MIT和3D系統(tǒng)公司就各自開(kāi)發(fā)了三維打印系統(tǒng)，隨后ZCorp、Objet Geometries和Stratasys 也把以疊層制造技術(shù)為基礎(chǔ)的3D打印產(chǎn)品推向了市場(chǎng)。如今，MIT和3D系統(tǒng)在3D打印領(lǐng)域依然保持著領(lǐng)導(dǎo)者地位。

過(guò)去20多年間，3D打印技術(shù)已廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，如汽車、航空、電子、醫(yī)療設(shè)備、牙科器械、玩具、家具制造、建筑、藝術(shù)和時(shí)尚等。

英國(guó)埃克塞特大學(xué)研究人員制作了一款以巧克力為原料的3D打印機(jī)，可以用來(lái)打造屬于自己獨(dú)一無(wú)二的個(gè)性巧克力；中國(guó)杭州的雕塑家李慶華利用3D打印技術(shù)，復(fù)原了在時(shí)光侵蝕中變得破敗不堪的山西天龍山石窟造像群；荷蘭設(shè)計(jì)師艾瑞斯·凡·赫龐將3D打印技術(shù)與手工制作完美結(jié)合，使用錦綸打造出了傳統(tǒng)制造方式難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜藝術(shù)品；而在醫(yī)療方面，除了3D打印的機(jī)械手臂，還有患者在荷蘭接受了世界上首例由3D打印技術(shù)制作的人工下頜骨移植手術(shù)。

讓“紙上畫餅”成真的3D打印鮮肉技術(shù)也并非異想天開(kāi)：雖然研究人員早就掌握了實(shí)驗(yàn)室培育人造肉的技術(shù)，但只是在營(yíng)養(yǎng)成分上接近肉，真實(shí)外觀和口感還相差甚遠(yuǎn)。有了3D打印技術(shù)的幫助，用微小的人造血管構(gòu)造一塊肉的立體框架，再在血管之間填充脂肪、蛋白質(zhì)，形成肌纖維和肌肉組織。電腦提前設(shè)計(jì)好打印程序后，由技術(shù)人員按照真正肉類所含的營(yíng)養(yǎng)元素往里添加原料，采用水基溶膠凝膠法，再配合特殊的糖分子結(jié)構(gòu)，做成的鮮肉特別有彈性，而且烹飪后肉質(zhì)松散有嚼頭，絲毫不遜于真正的肉。

由美國(guó)Organovo公司研制的3D生物打印機(jī)如今已經(jīng)可以制造動(dòng)脈，開(kāi)發(fā)者稱由這種設(shè)備“打印”的動(dòng)脈最早有望在5年內(nèi)用于心臟搭橋手術(shù)。而心臟、牙齒和骨骼等更為復(fù)雜的器官則應(yīng)該可以在10年內(nèi)被“打印”出來(lái)。

在未來(lái)的航天事業(yè)中，由于攜帶備用零件會(huì)增加飛船的體積和質(zhì)量以及受到宇宙中失重環(huán)境的影響，一旦飛船上面的某個(gè)零部件壞了，想要換新是十分困難的，如果利用裝在飛船中的3D打印機(jī)按需打印零部件，問(wèn)題便可迎刃而解。發(fā)明了以沙石為原料打印建筑物的設(shè)計(jì)師恩里科·迪尼甚至宣稱，希望有一天，可以使用月球塵埃，在月球上輕松地建筑起一個(gè)基地。

據(jù)Wohlers Associates統(tǒng)計(jì)，2011年，美國(guó)市場(chǎng)共售出超過(guò)23000套3D打印設(shè)備。而2007全年，這一數(shù)字僅為66套，4年增長(zhǎng)了近350倍。3D打印設(shè)備的市場(chǎng)前景十分樂(lè)觀。據(jù)介紹，2011年全球3D打印產(chǎn)品與服務(wù)的銷售額為17億美元，預(yù)計(jì)到2019年，該行業(yè)的收入將達(dá)69億美元。

可以說(shuō)，3D打印機(jī)幾乎已經(jīng)被運(yùn)用到各個(gè)行業(yè)中，將原本難以實(shí)現(xiàn)的設(shè)想一一轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)。無(wú)怪乎3DSystems公司負(fù)責(zé)全球市場(chǎng)營(yíng)銷的副總裁凱西·劉易斯曾在采訪中自信滿滿地說(shuō)：“有了3D打印，一切不再?gòu)?fù)雜。3D打印機(jī)幾乎可以創(chuàng)造任何東西?！?/p>

我們準(zhǔn)備好了嗎？

雖然3D打印技術(shù)在中國(guó)尚未普及，但產(chǎn)業(yè)鏈正在形成，發(fā)展異常迅速，近兩年增長(zhǎng)尤其快，年增速均在50%以上。

有專家表示，3D打印概念之所以在2012年引人矚目，除了其技術(shù)不斷成熟和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大的原因之外，美國(guó)政府對(duì)3D打印高度重視所產(chǎn)生的示范效應(yīng)也不可忽視。2012年3月，為重振美國(guó)經(jīng)濟(jì)和美國(guó)制造，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬提出建設(shè)全美制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，并將3D打印確定為方向之一，引發(fā)世界其他國(guó)家紛紛效仿。中國(guó)也成立了3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，以促進(jìn)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

“中國(guó)在3D打印技術(shù)研究方面，并不落后。”工信部部長(zhǎng)苗圩此前接受媒體采訪時(shí)就曾表示，北京航空航天大學(xué)在國(guó)際上率先研發(fā)的飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成型技術(shù)，就是在3D打印領(lǐng)域的重大突破。

從上世紀(jì)90年代起，我國(guó)開(kāi)始研發(fā)3D打印技術(shù)，目前包括西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、清華大學(xué)和北京航空航天大學(xué)等高校在這一技術(shù)領(lǐng)域已取得了不俗成績(jī)，基本與西方發(fā)達(dá)國(guó)家處于同一水平，研發(fā)出光固化、金屬熔敷、陶瓷成形、激光燒結(jié)、金屬燒結(jié)和生物制造等類型的3D打印裝備及材料。

清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、華南理工大學(xué)、北京航天航空大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)及北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司等高校和企業(yè)，率先在3D打印設(shè)備制造、3D打印材料、3D設(shè)計(jì)與成型軟件開(kāi)發(fā)和3D打印工業(yè)應(yīng)用研究等方面，開(kāi)展了積極探索。目前，我國(guó)部分3D打印技術(shù)已處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

此外，近年來(lái)，部分優(yōu)勢(shì)科研單位加快開(kāi)展3D打印制造技術(shù)的研究。其中北京航空航天大學(xué)王華明教授、西北工業(yè)大學(xué)黃衛(wèi)東教授已實(shí)現(xiàn)了大型飛機(jī)結(jié)構(gòu)件激光沉積直接制造；華南理工大學(xué)楊永強(qiáng)教授開(kāi)發(fā)了激光選區(qū)熔化金屬粉末工藝及設(shè)備；清華大學(xué)林峰教授開(kāi)發(fā)了電子束選區(qū)熔化金屬粉末工藝及設(shè)備和激光微熔覆沉積制造技術(shù)等；華中科技大學(xué)史玉升教授科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)世界最大激光快速制造裝備（3D打印機(jī)），采用基于粉末床的激光快速制造技術(shù)，入選2011年中國(guó)十大科技進(jìn)展；同濟(jì)大學(xué)開(kāi)發(fā)了3D打印成形系統(tǒng)。此外，清華大學(xué)利用快速成形技術(shù)的基本原理，針對(duì)再生醫(yī)學(xué)和組織工程的需求，開(kāi)發(fā)了低溫沉積成形技術(shù)和細(xì)胞三維受控組裝技術(shù)，形成了生物制造的核心技術(shù)。

雖然3D打印技術(shù)在中國(guó)尚未普及，但產(chǎn)業(yè)鏈正在形成，發(fā)展異常迅速，近兩年增長(zhǎng)尤其快，年增速均在50%以上。一些家用電器、通訊技術(shù)、航天、航空和汽車等領(lǐng)域企業(yè)對(duì)3D打印機(jī)的需求較多，應(yīng)用于制造高端零部件產(chǎn)品，此外，醫(yī)療行業(yè)、食品行業(yè)、建筑行業(yè)和文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)等對(duì)3D打印的需求也日益增強(qiáng)。

2012年，被稱為“3D打印機(jī)元年”，是3D打印機(jī)市場(chǎng)從萌芽期進(jìn)入成長(zhǎng)期的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。資料顯示，在美國(guó)，3D打印技術(shù)已經(jīng)初步產(chǎn)業(yè)化。2012年，美國(guó)和以色列兩大3D打印公司宣布合并，聯(lián)姻后公司市值達(dá)30億美元。美國(guó)一家3D打印服務(wù)企業(yè)已擁有15萬(wàn)個(gè)會(huì)員及超過(guò)6000個(gè)用戶，已為顧客打印過(guò)上百萬(wàn)件產(chǎn)品。

在我國(guó)，2012年也是3D打印機(jī)公司日益增多的一年。北京上拓科技有限公司已經(jīng)批量化生產(chǎn)3D打印機(jī)，一些3D打印機(jī)公司已將自己的產(chǎn)品放到淘寶商城上出售。

3D打印電子商務(wù)叁迪網(wǎng)（www.3drp.cn）于2012年成功上線運(yùn)行，以汽車設(shè)計(jì)、3C產(chǎn)品、裝備制造、動(dòng)漫設(shè)計(jì)和個(gè)性化需求等為主要用戶，提供在線3D打印服務(wù)，這是國(guó)內(nèi)首家在線3D打印電子商務(wù)服務(wù)平臺(tái)。

2012年11月，為加大行業(yè)整合力度，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，加強(qiáng)各環(huán)節(jié)合作，推動(dòng)北京數(shù)字化制造領(lǐng)域全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展與快速成長(zhǎng)，“北京數(shù)字化制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟”正式組建。

2012年底，工信部宣布，將加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌規(guī)劃，推動(dòng)3D打印產(chǎn)業(yè)化，并組織制定發(fā)展路線圖和中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，完善3D打印技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)制定。

冷靜看待3D打印熱潮

相比倫理道德方面的掙扎和社會(huì)安全隱憂，3D打印技術(shù)在將來(lái)所面臨的最大障礙或許來(lái)自各個(gè)利益方的博弈和制衡。

盡管3D打印在技術(shù)上存在著無(wú)限的想象力和應(yīng)用空間，但是其未來(lái)之路真的會(huì)一帆風(fēng)順嗎？一些潛在的問(wèn)題使得這種情況看起來(lái)并沒(méi)有那么樂(lè)觀。

之前，所有人對(duì)干細(xì)胞技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的前景和潛力也都懷有同樣甚至更強(qiáng)的期待，然而，由于這項(xiàng)技術(shù)在倫理道德方面存在著過(guò)大的爭(zhēng)議，不僅引起了外界的強(qiáng)烈爭(zhēng)議，同時(shí)，在研究者內(nèi)部也掀起了質(zhì)疑，科學(xué)技術(shù)和倫理之間的爭(zhēng)端、分歧從來(lái)沒(méi)有這樣嚴(yán)重過(guò)。

最終，美國(guó)法院禁止政府資助任何和干細(xì)胞研究相關(guān)的科研項(xiàng)目，歐盟全面禁止干細(xì)胞技術(shù)申請(qǐng)專利，在我國(guó)，對(duì)干細(xì)胞的應(yīng)用也同樣做出了嚴(yán)格的規(guī)定。

這恐怕也是能打出嬰兒模型以及腎臟的3D打印技術(shù)必須同樣面對(duì)的困境，如何才能保證3D打印技術(shù)既能在醫(yī)學(xué)上造福大眾，同時(shí)又避免在倫理上引起大眾的質(zhì)疑，這不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)涉及到人類社會(huì)、宗教、法律等諸多方面，對(duì)這樣一項(xiàng)尚處于成長(zhǎng)期的技術(shù)而言，來(lái)自外部的壓力往往有可能是阻止其進(jìn)步成長(zhǎng)的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

如果說(shuō)3D打印倫理方面還只是引起人們對(duì)未來(lái)的隱憂的話，那么它在社會(huì)安全方面已經(jīng)切實(shí)引起人們的擔(dān)心。

就在不久前，美國(guó)有男子利用3D打印技術(shù)自造了一支自動(dòng)步槍，在進(jìn)行200發(fā)子彈以上的試射后，本來(lái)這件事從某種意義上凸顯了3D打印技術(shù)的強(qiáng)大實(shí)力，在其他任何時(shí)間節(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)都不會(huì)有太多的人注意。但是，不幸的是，就在這條消息發(fā)布前一周左右，卻發(fā)生了造成12人死亡的TDKR影院槍擊事件，3D打印技術(shù)也不可避免地被推倒風(fēng)口浪尖。

隨著3D技術(shù)的進(jìn)步和改進(jìn)，引發(fā)的相關(guān)安全風(fēng)險(xiǎn)還會(huì)越來(lái)越大。最后擺在人們面前的難題將是，如何保證3D打印技術(shù)不被犯罪分子和恐怖分子利用來(lái)為非作歹？又如何建立一套行之有效的監(jiān)管機(jī)制來(lái)防止其這項(xiàng)技術(shù)被濫用？

但是，相比倫理道德方面的掙扎和社會(huì)安全隱憂，3D打印技術(shù)在將來(lái)所面臨的最大障礙或許來(lái)自各個(gè)利益方的博弈和制衡。

上世紀(jì)90年代中期，通用公司推出了電動(dòng)汽車EV1，如果電動(dòng)汽車技術(shù)能夠成熟并發(fā)展起來(lái)的話，能源枯竭難題、環(huán)境污染和能耗浪費(fèi)等問(wèn)題都將得到改善。然而，到了2000年，通用公司不僅宣布停止生產(chǎn)EV1，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行集中召回，最終在沙漠地區(qū)進(jìn)行了徹底銷毀。

根本的原因就在于圍繞EV1所產(chǎn)生的利益糾紛，如果電動(dòng)汽車技術(shù)一旦成熟，石油公司將成為最大的犧牲品。于是，這些資源寡頭設(shè)局伙同政府當(dāng)局對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了打壓，最終迫使EV1退出市場(chǎng)。

現(xiàn)在，大家對(duì)3D打印技術(shù)的前景希望越大，它所侵犯的那些寡頭的利益也就越大。如果它能制造牛肉，那么畜牧業(yè)將受到影響，如果它能制造工業(yè)零件，將不同程度地波及到制造業(yè)相關(guān)部門，3D打印對(duì)零售業(yè)、人們的生活方式以及現(xiàn)有的商業(yè)模式都有可能是史無(wú)前例的沖擊和影響。

那么，如今的這些寡頭和既得利益者會(huì)輕易容忍它嗎？3D打印會(huì)不會(huì)落得一個(gè)和EV1相似的結(jié)局呢？在利益面前，沒(méi)有人知道資本和市場(chǎng)會(huì)做出怎樣的選擇——究竟是以技術(shù)和未來(lái)為重？還是斤斤計(jì)較于現(xiàn)下和局部的利益。

并非無(wú)所不能

現(xiàn)在如果有人說(shuō)，3D打印可以在一臺(tái)打印機(jī)上一次性打印出一架能用的飛機(jī)，我敢說(shuō)他是在亂說(shuō)。

“3D打印技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，目前主要集中在高端應(yīng)用、中端工業(yè)應(yīng)用和民用領(lǐng)域。”北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司總經(jīng)理馮濤，有著多年的從業(yè)經(jīng)歷、被業(yè)界公認(rèn)為3D打印行業(yè)專家。他說(shuō)，中端工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，例如企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)，在其開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)階段，3D打印可以在沒(méi)有模具的情況下，直接進(jìn)行樣品原型制造，這就大大降低了設(shè)計(jì)與制造的復(fù)雜度，縮短了新品研制周期，降低了開(kāi)發(fā)成本和風(fēng)險(xiǎn)。

不過(guò)，目前的3D打印并不適合批量生產(chǎn)。“它的優(yōu)勢(shì)在于傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)不出來(lái)，或者即使能生產(chǎn)但成本較高、研發(fā)周期較長(zhǎng)的產(chǎn)品。”亞洲制造業(yè)協(xié)會(huì)首席執(zhí)行官、3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長(zhǎng)羅軍說(shuō)。

羅軍介紹，現(xiàn)實(shí)生活中有許多用量不大、非常規(guī)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品需要制造，比如高端應(yīng)用中的航空和航天領(lǐng)域，符合流體力學(xué)規(guī)律的部件往往都不符合零件的生產(chǎn)條件，傳統(tǒng)的工藝制造難度很大，同時(shí)許多產(chǎn)品內(nèi)部復(fù)雜的設(shè)計(jì)構(gòu)造在實(shí)際操作中根本就無(wú)法開(kāi)模。“再如，傳統(tǒng)飛機(jī)制造成本高，切削加工要去除95%以上的材料，3D打印技術(shù)則利用金屬粉末只打印必須的部分，不浪費(fèi)一點(diǎn)兒金屬，節(jié)省了原材料?！?/p>

在專家們看來(lái)，媒體的報(bào)道令人興奮，但現(xiàn)實(shí)中的3D打印，并非無(wú)所不能。

全國(guó)政協(xié)委員、江蘇省社會(huì)科學(xué)院院長(zhǎng)劉志彪曾在2013年兩會(huì)上提出《新興成長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)要避免衰退做法，加快發(fā)展以3D打印機(jī)為代表的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的新對(duì)策》。他指出，當(dāng)前全球3D打印產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展的初級(jí)階段，對(duì)其過(guò)分追捧是不明智的。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題主要有以下3個(gè)方面。

首先是產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)需求的培育。市場(chǎng)需求是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原動(dòng)力。目前，全球3D打印產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模只有區(qū)區(qū)幾十億美元，占全球制造業(yè)的比重僅為0.02%。因此，如何培育和迅速擴(kuò)大市場(chǎng)對(duì)3D打印產(chǎn)業(yè)的需求是當(dāng)前需要解決的首要關(guān)鍵問(wèn)題。

其次是產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的革新。當(dāng)前，3D打印遠(yuǎn)非成熟技術(shù)，在打印技術(shù)、控制軟件、材料開(kāi)發(fā)等核心領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)還存在明顯不足。如在打印技術(shù)方面，目前快速成型零件的精度及表面質(zhì)量大多不能作為功能性部件，只能做原型使用。在材料開(kāi)發(fā)技術(shù)方面，目前3D打印耗材非常有限，僅有石膏、無(wú)機(jī)粉料、光敏樹脂、塑料、陶瓷等10多種材料，顯然無(wú)法滿足生產(chǎn)對(duì)材料多樣性的需求。

再次是產(chǎn)業(yè)低成本和高效率生產(chǎn)的突破。與標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；牧魉€生產(chǎn)方式相比，當(dāng)前3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在“成形”而非“制造”。因生產(chǎn)的利潤(rùn)源于低時(shí)間成本，而當(dāng)前3D打印一個(gè)單件就需好幾個(gè)小時(shí)，故目前3D打印技術(shù)的生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)制造業(yè)更低。

“現(xiàn)在如果有人說(shuō)，3D打印可以在一臺(tái)打印機(jī)上一次性打印出一架能用的飛機(jī)，我敢說(shuō)他是在亂說(shuō)。”羅軍對(duì)一些媒體并不準(zhǔn)確的報(bào)道表示擔(dān)憂，他認(rèn)為這無(wú)助于公眾正確認(rèn)識(shí)3D打印。

“一架飛機(jī)由成千上萬(wàn)不同材質(zhì)的零部件組成，不可能在一臺(tái)打印機(jī)上實(shí)現(xiàn)。其實(shí)嚴(yán)格來(lái)講，3D打印制造的只是飛機(jī)的外殼和部分金屬零部件，而飛機(jī)中的精密儀器和復(fù)雜的集成電路，目前還是不能通過(guò)3D技術(shù)打印出來(lái)的。”羅軍解釋說(shuō)。

“3D打印為我們描繪了非常美麗的前景，但其發(fā)展同樣面臨著多重制約?！绷_軍說(shuō)，3D打印的核心技術(shù)有兩個(gè)，一個(gè)是激光噴嘴，另一個(gè)就是打印材料，前者關(guān)系產(chǎn)品的精度和硬度，后者關(guān)系產(chǎn)品的實(shí)用性。在他看來(lái)，目前材料是3D打印發(fā)展亟待突破的瓶頸。因?yàn)槿魏我患a(chǎn)品都有其功能性，“我們不只是要打印一雙像鞋子的‘鞋子，而是能穿的鞋子。否則3D打印是沒(méi)有意義的。”

顏永年坦言，效率、成本、性能等方面的不足也制約著3D打印的發(fā)展。例如，打印一個(gè)大的零件通常要好幾天，一個(gè)很小的螺母也要十幾分鐘，而傳統(tǒng)制造方法可能只要一秒鐘。

選材受限影響前進(jìn)步伐

材料的限制“綁”住了用戶的使用熱情，也“綁”住了3D打印設(shè)備廠商闊步向前的步伐。

“連機(jī)器帶物料差不多兩萬(wàn)元錢，用了整整4個(gè)小時(shí)才打印出一個(gè)小小的手環(huán)?！币晃毁?gòu)買了3D打印機(jī)的用戶徐天舒在微博上抱怨。

在他看來(lái)，3D打印機(jī)目前只能小規(guī)模打印一些復(fù)雜的物件，除了對(duì)個(gè)人用戶來(lái)說(shuō)成本太高，有限的材料選擇也是很大的問(wèn)題?！按蛴?lái)打印去，不管是打印玩偶還是模型，都是固定的一種材料，時(shí)間長(zhǎng)了新鮮感也就沒(méi)了?！?/p>

除了個(gè)人用戶對(duì)打印體驗(yàn)豐富性的要求，對(duì)工業(yè)級(jí)用戶而言，材料的稀缺也讓3D打印機(jī)是暫時(shí)只能用于小規(guī)模試制的“奢侈品”。一家已采用3D打印的醫(yī)療器械公司負(fù)責(zé)人向記者透露，工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)使用的材質(zhì)幾乎不能通過(guò)淘寶等電商平臺(tái)買到，很多只能匹配生產(chǎn)廠家提供的耗材，大多是國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格非常昂貴。

材料的限制“綁”住了用戶的使用熱情，也“綁”住了3D打印設(shè)備廠商闊步向前的步伐。

10多年前，馮濤任教于清華大學(xué)高分子材料研究所。他曾嘗試一邊做3D打印設(shè)備，一邊研發(fā)3D打印材料。然而，巨額的投資需求和短期內(nèi)極小的市場(chǎng)回報(bào)，使他和團(tuán)隊(duì)不得不暫緩了工程塑料等材料的研制。

而今，情況依然沒(méi)有好轉(zhuǎn)。

雖然國(guó)際上先進(jìn)的3D打印企業(yè)已能實(shí)現(xiàn)工程塑料、尼龍、樹脂、石膏粉等10多種3D打印材料的打印，但是在國(guó)內(nèi)，3D打印材料嚴(yán)重受限的“缺鈣”現(xiàn)象絲毫沒(méi)有好轉(zhuǎn)——自主研發(fā)的3D打印機(jī)大多只能打印金屬、ABS這區(qū)區(qū)兩種材料，并且每一臺(tái)機(jī)器只能打印一種材料，無(wú)法實(shí)現(xiàn)打印材料的自由切換。

“即便美國(guó)最先進(jìn)的廠家有10多種打印材料，要想讓3D打印進(jìn)入大眾消費(fèi)領(lǐng)域，他們這個(gè)數(shù)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?！瘪T濤說(shuō)。

王華明，北京航空航天大學(xué)材料學(xué)院教授，憑借飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)獲得2012年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。他說(shuō)，之所以材料如此稀缺，是因?yàn)?D打印所用的材料是一套與傳統(tǒng)材料學(xué)不同，需結(jié)合精密儀器、3D打印工藝和材料本身的相對(duì)獨(dú)立的研發(fā)系統(tǒng)。在可應(yīng)用的材料方面，所有的3D打印設(shè)備廠家都是白手起家。對(duì)于絕大多數(shù)企業(yè)來(lái)說(shuō)，3D打印市場(chǎng)培育尚處初期，投資研發(fā)新材料的動(dòng)力嚴(yán)重不足。

3D打印能打印人耳、肝臟等人體器官的消息頻見(jiàn)報(bào)端，王華明則認(rèn)為，“真正能打印出人體器官，那一定是生物組織工程的突破，而絕非3D打印機(jī)的功勞。”

標(biāo)準(zhǔn)太低、太粗糙

現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)定得太低、太粗糙，幾乎任何一家3D打印企業(yè)都能輕易達(dá)標(biāo)。

假如材料問(wèn)題解決了，成本也降下來(lái)了，能夠幫人們隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)個(gè)性打印，3D打印機(jī)是不是就能暢通無(wú)阻地“飛入尋常百姓家”呢？

答案依然是否定的，事情遠(yuǎn)非這么簡(jiǎn)單。

“打印精度是否達(dá)到廠家宣稱的標(biāo)準(zhǔn)、噴頭是不是容易堵，這些產(chǎn)品特性都沒(méi)有官方的評(píng)價(jià)機(jī)制，只能上網(wǎng)查查、憑網(wǎng)友和同行的口碑推薦了?！币晃幌胍?gòu)買一臺(tái)桌面3D打印機(jī)的首飾設(shè)計(jì)師表達(dá)了她的困惑。

她的擔(dān)心絕非個(gè)例。記者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，市場(chǎng)上專業(yè)3D打印設(shè)備公司的桌面3D打印機(jī)售價(jià)1萬(wàn)～3萬(wàn)元不等。然而，在一些硬件社區(qū)，只需花6000元就能買到一臺(tái)DIY的3D打印機(jī)。

相差1到5倍的價(jià)格，質(zhì)量上的差別，買家卻很難從權(quán)威機(jī)構(gòu)的質(zhì)量認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)上獲得辨別。

事實(shí)上，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)特種加工分會(huì)此前已牽頭制定了3D打印技術(shù)相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，但是對(duì)于這一標(biāo)準(zhǔn)，馮濤認(rèn)為，“現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)定得太低、太粗糙，幾乎任何一家3D打印企業(yè)都能輕易達(dá)標(biāo)。對(duì)維護(hù)行業(yè)健康競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展，對(duì)消費(fèi)者權(quán)益也更為重要的具體的產(chǎn)品檢測(cè)方法、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，這些都沒(méi)有明確的規(guī)定。”

馮濤認(rèn)為，當(dāng)3D打印機(jī)像手機(jī)、電視這種成熟的產(chǎn)品或電子儀器一樣，由第三方機(jī)構(gòu)都可對(duì)其產(chǎn)品達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，3D打印機(jī)才有可能真正地“飛入尋常百姓家”。

掀起第三次工業(yè)革命？

與其過(guò)于樂(lè)觀地說(shuō)3D打印技術(shù)將引領(lǐng)“第三次工業(yè)革命”，還不如說(shuō)有助于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)更為實(shí)際。

英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志曾指出，在3D打印技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的情況下，制造業(yè)也許不再運(yùn)用工廠這種將人力、資金、設(shè)備等生產(chǎn)要素大規(guī)模集中化的生產(chǎn)方式，而是轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N以3D打印機(jī)為基礎(chǔ)、更加靈活、所需投入更少的生產(chǎn)方式。《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》將這種趨勢(shì)稱之為“社會(huì)化制造”，并認(rèn)為這種新型的生產(chǎn)方式，有望促成第三次工業(yè)革命。

然而，對(duì)于3D打印技術(shù)是否會(huì)就此帶來(lái)“第三次工業(yè)革命”的問(wèn)題，柏林工業(yè)大學(xué)3D實(shí)驗(yàn)室主任哈特穆特·施萬(wàn)特教授卻給出了否定的答案。他說(shuō)：“盡管3D打印技術(shù)對(duì)于科學(xué)和經(jīng)濟(jì)已有一個(gè)重要的作用，并且贏得一個(gè)非常有活力的發(fā)展，設(shè)備和軟件被不斷研發(fā)更新，有了越來(lái)越多的應(yīng)用領(lǐng)域。但我認(rèn)為現(xiàn)在這個(gè)階段就說(shuō)3D打印將帶來(lái)‘第三次工業(yè)革命是夸張的，目前還沒(méi)有人可以做這樣的斷言?！?/p>

施萬(wàn)特解釋說(shuō)：“目前為止，3D打印技術(shù)仍然是一個(gè)非常昂貴的技術(shù)。設(shè)備購(gòu)置、材料成本以及技術(shù)維護(hù)都還非常昂貴。在3D打印機(jī)市場(chǎng)上雖然可以有多種不同的技術(shù)，但是每種技術(shù)只有一個(gè)制造商，他們?nèi)匀辉噲D維持較高的價(jià)格，因此一般的中小型企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上難以支撐這樣的應(yīng)用。還有一個(gè)更大的問(wèn)題，3D打印任務(wù)不可能點(diǎn)擊一個(gè)按鈕就自動(dòng)產(chǎn)生。大部分的工作在于密集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。這需要大量的時(shí)間并要求大部分員工有長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)和專門技能，這樣的人現(xiàn)在數(shù)量還非常少，這也不是一個(gè)中小企業(yè)所負(fù)擔(dān)得起的?！?/p>

在劉志彪看來(lái)，與其過(guò)于樂(lè)觀地說(shuō)3D打印技術(shù)將引領(lǐng)“第三次工業(yè)革命”，還不如說(shuō)有助于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)更為實(shí)際。3D打印技術(shù)雖然會(huì)重整發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，但是短期內(nèi)難以顛覆整個(gè)傳統(tǒng)制造業(yè)模式。

“首先，3D打印只是新的精密技術(shù)與信息化技術(shù)的融合，相比于機(jī)器大生產(chǎn)不是替代關(guān)系而是平行關(guān)系；其次，3D打印原材料種類有限，決定了絕大多數(shù)產(chǎn)品打印不出來(lái)；第三，個(gè)性化打印成本極高，而只有規(guī)?；拍芙档统杀??！?劉志彪指出，3D打印的“革命性”或許只有在漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程中才能慢慢顯露，但短期內(nèi)難以成為“革命性”的現(xiàn)實(shí)。

對(duì)制造業(yè)產(chǎn)生沖擊？

3D打印和傳統(tǒng)制造都有各自的優(yōu)勢(shì)，兩者不可互相取代，在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，3D打印與傳統(tǒng)制造工藝將不可分割地共存。

3D打印的興起，會(huì)對(duì)中國(guó)制造業(yè)造成哪些沖擊？劉志彪表示，在個(gè)性化需求逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位的消費(fèi)時(shí)代，3D打印產(chǎn)業(yè)化顯然會(huì)對(duì)中國(guó)這樣的制造業(yè)大國(guó)產(chǎn)生巨大的影響。一是由于其超強(qiáng)的設(shè)計(jì)能力，可能帶動(dòng)我國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)；二是由于其精密化的“打印”，可能取代低附加值產(chǎn)業(yè)成為高附加值的精益制造業(yè)；三是給新材料提供發(fā)展機(jī)遇；四是使研發(fā)和設(shè)計(jì)等“非實(shí)體性活動(dòng)”成為產(chǎn)業(yè)鏈高端，從而推動(dòng)制造業(yè)價(jià)值鏈的攀升和制造服務(wù)化。

王華明說(shuō)，3D打印是一匹千里馬，確有用武之地。但是，至少?gòu)哪壳皝?lái)看，3D打印和傳統(tǒng)制造都有各自的優(yōu)勢(shì)，兩者不可互相取代，在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，3D打印與傳統(tǒng)制造工藝將不可分割地共存。

很多從事3D打印研究的專家與王華明的觀點(diǎn)一致， 3D打印機(jī)不會(huì)徹底取代車床、鉆頭、沖壓機(jī)、制模機(jī)等傳統(tǒng)工具，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)方式仍然會(huì)是主流。3D打印不會(huì)把中國(guó)制造“逼上梁山”，反而會(huì)成為傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的“好哥們”。

市場(chǎng)培育的過(guò)程雖然漫長(zhǎng)，卻極少有人否認(rèn)3D打印機(jī)的發(fā)展前景?！?0年前機(jī)器人剛剛興起時(shí)，發(fā)展也極其緩慢，但隨著這一兩年富士康等制造企業(yè)大規(guī)模啟用工業(yè)機(jī)器人，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展拐點(diǎn)已經(jīng)到來(lái)。同樣是制造業(yè)變革的一部分，3D打印機(jī)肯定會(huì)與機(jī)器人一樣，也會(huì)迎來(lái)這一天?！瘪T濤說(shuō)。

“生物制造是今后3D打印的一個(gè)最新發(fā)展方向，基于3D打印技術(shù)的細(xì)胞三維受控組裝工藝，是生物制造中最為核心的技術(shù)，其目標(biāo)為具有新陳代謝特征的生命體的成型和制造，”顏永年透露，這個(gè)產(chǎn)業(yè)在美國(guó)已經(jīng)興起，并達(dá)到了40億美元的規(guī)模，“20年后，我相信3D打印人體全功能內(nèi)臟器官完全有可能實(shí)現(xiàn)?！?/p>

對(duì)3D打印的前景，羅軍也十分看好。他說(shuō)，未來(lái)3D打印將呈現(xiàn)與傳統(tǒng)制造業(yè)并駕齊驅(qū)、互相補(bǔ)充的發(fā)展態(tài)勢(shì)。3D打印技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)傳統(tǒng)制造業(yè)的支撐，“而3D打印技術(shù)將為傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供技術(shù)支持”。

劉志彪表示，對(duì)以3D打印機(jī)為主的新興智能化革命，如果繼續(xù)沿用過(guò)去的做法，一定會(huì)使新興成長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生衰退。過(guò)去不良做法的具體思路主要表現(xiàn)在：一是不立足于自用而是一開(kāi)始就想出口；二是以高科技名義拼廉價(jià)勞動(dòng)力；三是一哄而上，沒(méi)有必要的準(zhǔn)入門檻；四是補(bǔ)貼生產(chǎn)者而不是補(bǔ)貼消費(fèi)者，刺激不了消費(fèi)和使用市場(chǎng)的擴(kuò)大；五是不基于對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造、不與其協(xié)調(diào)發(fā)展，而是單打獨(dú)斗，孤軍深入。如果發(fā)展體制、政府導(dǎo)向與實(shí)際做法不改變，光伏等新興產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的嚴(yán)重“畸型癥”，將難免在3D打印機(jī)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中再現(xiàn)。

劉志彪強(qiáng)調(diào)，過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)證明，一旦政府尤其是地方政府的全部注意力都被某個(gè)或某幾個(gè)熱點(diǎn)新興產(chǎn)業(yè)吸引，那么必然造成投資過(guò)度、產(chǎn)能過(guò)剩和盲目重復(fù)競(jìng)爭(zhēng)。