夏麗萍

[摘要]：搶抓新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革機(jī)遇，加快發(fā)展包括3D打印在內(nèi)的先進(jìn)制造技術(shù)及產(chǎn)業(yè)，是落實(shí)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)制造業(yè)“由大到強(qiáng)”跨越的迫切要求和必由之路。

[關(guān)鍵詞]：3D打印 中國(guó)制造 2025

房子、人體器官、汽車、衣服、機(jī)器人……你能想象這些東西都可以打印出來。3D打印帶來了世界性制造業(yè)革命，以前部件設(shè)計(jì)完全依賴于生產(chǎn)工藝能否實(shí)現(xiàn)，而3D打印機(jī)的出現(xiàn)，將會(huì)顛覆這一生產(chǎn)思路，這使得企業(yè)在生產(chǎn)部件的時(shí)候不再考慮生產(chǎn)工藝問題，任何復(fù)雜形狀的設(shè)計(jì)均可以通過3D打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)。3D打印，又稱為“增材制造”，被業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為是近20年來震撼全球制造業(yè)的制造技術(shù)，引起了全球各界人士的廣泛關(guān)注。3D打印無需機(jī)械加工或模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的物體，從而極大地所縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)率。盡管仍有待完善，但3D打印技術(shù)市場(chǎng)潛力巨大，勢(shì)必成為未來制造業(yè)的眾多突破技術(shù)之一。

一、3D打印助力“中國(guó)制造2025”

3D打印將成“中國(guó)制造2025”支柱產(chǎn)業(yè)。3D打印裝備已被列為中國(guó)制造2025重點(diǎn)發(fā)展的五大關(guān)鍵技術(shù)裝備之一，3D打印為中國(guó)制造業(yè)注入新動(dòng)能。3D打印被稱為新一輪工業(yè)革命的代表技術(shù)，受到了各國(guó)政府的大力支持。2015年，《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015-2016年）》以及《中國(guó)制造2025》相繼出臺(tái)，彰顯了我國(guó)對(duì)于發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)的決心。

目前國(guó)內(nèi)3D打印工業(yè)應(yīng)用及其發(fā)展方面主要集中在航空領(lǐng)域和國(guó)防工業(yè)方面。在航空領(lǐng)域，由于3D打印解決了偏析（合金成分等均勻）和初步成形問題，已經(jīng)基本滿足實(shí)際應(yīng)用要求，但滿足不了飛機(jī)沖擊韌性的高要求，所以必須將3D打印與傳統(tǒng)擠壓鍛造方法結(jié)合，才能保證在航空方面放心地應(yīng)用。除此之外，3D打印另一個(gè)重要應(yīng)用方向則是生物領(lǐng)域?，F(xiàn)階段利用3D打印技術(shù)打印生物體外模型已經(jīng)完全沒有問題，體外模型只是用來觀察使用的。而在打印體內(nèi)模型方面，國(guó)內(nèi)也已經(jīng)有了十幾年的研究。目前雖然可以打印人體器官，但是想要真正應(yīng)用到人體還有很長(zhǎng)的距離。由于人體器官太過復(fù)雜，并且細(xì)胞種類繁多，目前的3D打印材料類別還無法滿足需求。因此3D打印人體器官難度相當(dāng)大，但是未來前途光明。未來需要在組織工程支架方面重點(diǎn)突破，應(yīng)盡快發(fā)展3D打印的組織工程支架誘導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)工藝和相關(guān)技術(shù)，才能讓生物3D打印領(lǐng)域取得真正發(fā)展和進(jìn)步。

3D打印的興起對(duì)我國(guó)制造業(yè)來說，就如同一把雙刃劍，給我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展帶來了難得的機(jī)遇，同時(shí)也造成了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。一方面，3D打印的設(shè)計(jì)創(chuàng)新將彌補(bǔ)我國(guó)科技創(chuàng)新能力的薄弱，為我國(guó)制造業(yè)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略提供新契機(jī)；憑借智能化、定制化、生態(tài)化的特征，3D打印將改變我國(guó)傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展模式，為我國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)找到新出路；3D打印更多地面向高端制造和具有巨大的市場(chǎng)潛力將有助于提升我國(guó)制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力。另一方面，機(jī)遇總是伴隨著挑戰(zhàn)，3D打印也將給我國(guó)制造業(yè)的科技創(chuàng)新、勞動(dòng)力配置問題和處于低端制造的現(xiàn)實(shí)帶來巨大的壓力。在3D打印技術(shù)的熱潮下，我們不僅要抓住時(shí)代給予的機(jī)遇，更重要的是克服擺在眼前的困難，正確把握3D打印技術(shù)在我國(guó)制造業(yè)中的發(fā)展方向，避免盲目投資、一哄而上的“中國(guó)式發(fā)展”模式，用理性和科學(xué)的態(tài)度發(fā)展3D打印技術(shù)，制定出適合本國(guó)國(guó)情的發(fā)展道路。

3D打印利用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)程序，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的共享功能和快速傳遞效應(yīng)，以本地化生產(chǎn)的制造模式進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，讓全球各地、各處都可能成為產(chǎn)品制造的原產(chǎn)地，其在節(jié)約成本、減少污染的同時(shí)還可以滿足用戶的個(gè)性化定制需求，社會(huì)化制造的時(shí)代正在隨著3D打印的興起而到來。3D打印作為制造領(lǐng)域的一項(xiàng)新興技術(shù)，隨著今后各國(guó)之間發(fā)展程度的差異，它將作為新的起點(diǎn)重新分配全球產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，各國(guó)之間的得失可以說難以較量。3D打印則是現(xiàn)代信息技術(shù)和傳統(tǒng)制造技術(shù)深度融合的重要產(chǎn)物，是制造業(yè)領(lǐng)域中正在升起的“朝陽技術(shù)”，將以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)對(duì)全球制造業(yè)產(chǎn)生顛覆性的影響。

二、以3D打印助力“中國(guó)制造2025”起飛現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)

為落實(shí)教務(wù)處專題現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)項(xiàng)目，我們結(jié)合當(dāng)前科技前沿最新技術(shù)，選定3D打印做為現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。在設(shè)定現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)選題時(shí)把握的原則有兩個(gè)：一要與本專業(yè)有一定的關(guān)聯(lián)性；二要緊扣時(shí)代脈搏，急領(lǐng)導(dǎo)干部之所需。大家開拓思路，積極聯(lián)系、查找線索，精選教學(xué)點(diǎn)。在確定3D打印教學(xué)專題之后，大家就分頭行動(dòng)，找線索、查資料，與教學(xué)點(diǎn)接洽協(xié)調(diào)，親臨現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)點(diǎn)，實(shí)地考察，集思廣意，細(xì)致地考量每一細(xì)節(jié)，確定最后教學(xué)方案。

2015年先后有6個(gè)班次參觀3D打印，到民營(yíng)企業(yè)天津開發(fā)區(qū)科?；p機(jī)電有限公司和國(guó)有企業(yè)天房集團(tuán)下屬企業(yè)天津天易多維科技有限公司進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。深入了解天津市國(guó)有、民營(yíng)企業(yè)在科技創(chuàng)新方面的發(fā)展，感受工業(yè)4.0智能制造技術(shù)、3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。了解民營(yíng)企業(yè)在探索發(fā)展道路上的經(jīng)驗(yàn)和困難及希望獲得政府的支持訴求，全面領(lǐng)會(huì)李克強(qiáng)總理大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的精神。

現(xiàn)場(chǎng)演示3D打印機(jī)的打印過程，許多打印的成品讓學(xué)員們感到新奇，對(duì)3D打印產(chǎn)生了濃厚的興趣。技術(shù)人員介紹3D打印機(jī)的工作原理，3D打印機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，3D打印的創(chuàng)新方向。從硬件、軟件、材料、應(yīng)用、教育等方面進(jìn)行了講解，并播放視頻，學(xué)員感覺生動(dòng)、具體，學(xué)員積極提問，交流熱烈。

兩家公司的領(lǐng)導(dǎo)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)非常重視和支持，精心準(zhǔn)備教學(xué)展板、PPT，仔細(xì)調(diào)試機(jī)器設(shè)備、提前打印出許多作品，供學(xué)員們參觀。學(xué)員普遍反映教學(xué)效果非常好，使大家了解最新科技動(dòng)態(tài)，開闊了眼界。以前只是聽說3D打印機(jī)，現(xiàn)在親眼目睹3D打印技術(shù)，學(xué)員們紛紛表示3打印D現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)受益匪淺。

增加學(xué)員與教學(xué)點(diǎn)相關(guān)工作人員交流互動(dòng)的時(shí)間，盡可能的解決學(xué)員們迫切想知道的問題。積極組織學(xué)員就一些問題展開討論，即加深了現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的印象，又引起學(xué)員們的深入思考，從而突出了干部培訓(xùn)的實(shí)踐性、實(shí)用性和針對(duì)性的特點(diǎn)。

從教務(wù)處及學(xué)員的反饋中，我們得知，現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)活動(dòng)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，獲得了學(xué)員的高度認(rèn)可和好評(píng)。有的學(xué)員回到單位后，利用黨日活動(dòng)又帶領(lǐng)其它部門參觀3D打印。

三、3D打印大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新“利器”

3D打印技術(shù)可用于珠寶，鞋類，工業(yè)設(shè)計(jì)，汽車，航空航天，醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，教育，地理信息系統(tǒng)，土木工程和許多其他領(lǐng)域，通過3D打印機(jī)也可以打印出食物，意味著這項(xiàng)技術(shù)正在普及。常常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型或者用于一些產(chǎn)品的直接制造， 3D設(shè)計(jì)好了之后就可以直接進(jìn)行3D打印，有了原型之后設(shè)計(jì)師進(jìn)行拼接、組裝、裝配，最后驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì)是不是符合你的產(chǎn)品需要或者是想象，這讓研發(fā)變得非常簡(jiǎn)單、便捷，不需要開模。然后再基于裝備測(cè)試結(jié)果進(jìn)行一些修正，才最終確定?？梢詭椭憧旖萦行У卮_定你的方案設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行批量生產(chǎn)，而批量生產(chǎn)就不是3D打印的目標(biāo)領(lǐng)域。3D打印并不是萬能的，也有很多局限性，并不能取代傳統(tǒng)制造，3D打印的瓶頸導(dǎo)致在很多方面沒有廣泛的推廣。

發(fā)展3D打印，要與大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新很好地結(jié)合起來。3D打印作為一項(xiàng)新興技術(shù)，不僅可以破解航空航天等領(lǐng)域的一些制造難題，它與傳統(tǒng)工藝結(jié)合能有效提高復(fù)雜零部件的制造效率，減少產(chǎn)品研制周期和成本，而且能將人們頭腦中的復(fù)雜想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)作品。3D打印為創(chuàng)客活動(dòng)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐，是推動(dòng)大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的“利器”。

目前，國(guó)內(nèi)外很多地方和企業(yè)在積極探索利用3D打印技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)制造等先進(jìn)制造技術(shù)和發(fā)展模式，推動(dòng)制造業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。如美國(guó)的Shapeways公司，通過網(wǎng)絡(luò)收集設(shè)計(jì)師或普通消費(fèi)者提供的創(chuàng)意設(shè)計(jì)方案，消費(fèi)者可以在互聯(lián)網(wǎng)上選擇某一喜歡的方案，然后下訂單，公司用3D打印機(jī)生產(chǎn)出產(chǎn)品后，會(huì)郵寄給相應(yīng)的消費(fèi)者。目前該公司已經(jīng)有近200萬種創(chuàng)意消費(fèi)品可供選擇，已經(jīng)為消費(fèi)者打印了近300萬件產(chǎn)品。例如貴州的Flex創(chuàng)客團(tuán)隊(duì)開發(fā)的遙控迷你飛行器，由簡(jiǎn)單的控制電路構(gòu)成，使用3D打印技術(shù)制作機(jī)身架構(gòu)，創(chuàng)造了600余萬元的產(chǎn)值。他們的“開源個(gè)人交通工具套件”也已設(shè)計(jì)成熟，由控制模塊、電池、電機(jī)等一系列部件組成，可以方便地安裝在滑輪、自行車、嬰兒車等很多非機(jī)動(dòng)交通工具上。安裝之后，該套件將可以通過手機(jī)APP控制，為這些交通工具提供動(dòng)力，最大行程可達(dá)20公里。

2015年5月在海爾工業(yè)園舉辦的青島創(chuàng)業(yè)周末活動(dòng)，三迪時(shí)空網(wǎng)作為合作伙伴為創(chuàng)客們提供3D打印技術(shù)支撐，創(chuàng)客們思維碰撞，靈感爆發(fā)，頭腦中迸發(fā)的想法要靠什么來實(shí)現(xiàn)呢？3D打印在創(chuàng)客活動(dòng)中發(fā)揮了作用，它可以把創(chuàng)客想的東西打印出來。不少創(chuàng)客們都對(duì)3D打印技術(shù)表達(dá)出了驚奇和驚嘆。一名中學(xué)生也對(duì)3D打印技術(shù)表現(xiàn)出了極大的熱情和好奇心。三迪時(shí)空網(wǎng)作為唯一的技術(shù)支持單位參加了青島市中小學(xué)創(chuàng)客教育聯(lián)盟成立大會(huì)，一名高一的學(xué)生站在3D打印機(jī)旁邊仔細(xì)觀察，并向技術(shù)專員不斷詢問3D打印的相關(guān)問題，表現(xiàn)出了對(duì)3D打印技術(shù)極大的熱情和好奇心，并聲稱也想要一臺(tái)3D打印機(jī)。學(xué)校的學(xué)生對(duì)3D打印特別感興趣，走進(jìn)了3D打印實(shí)驗(yàn)室就不愿意再走出實(shí)驗(yàn)室，這是他們最喜歡的課程。祖國(guó)的花朵對(duì)新鮮事物表達(dá)的好奇心和熱情是國(guó)之幸事，3D打印雖然在中國(guó)已經(jīng)存在30年，但是仍有大片的領(lǐng)域值得開墾。

3D打印+制造業(yè)擴(kuò)展效益達(dá)到1500億元。用3D打印的辦法，可以創(chuàng)新出很多性質(zhì)優(yōu)良的合金元素，這是做材料基因計(jì)劃的一個(gè)非常好的研發(fā)平臺(tái)，同時(shí)在生物醫(yī)療方面可以從創(chuàng)材走向創(chuàng)生，可以制造人體自己的器官。因?yàn)檫@些制造技術(shù)的優(yōu)越性，可以用任何的材料做任何的形狀，在任何的場(chǎng)合制造?？湛妥隽艘粋€(gè)概念飛機(jī)，把飛機(jī)的重量減輕了65%，用3D打印可以一次完成。GE公司做的一個(gè)零件，把20個(gè)零件的發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴集成在一起，不僅減了重，而且增效了15%。

據(jù)麥卡錫預(yù)測(cè)，在有可能影響社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的12個(gè)顛覆性技術(shù)中，3D打印排在第九，2030年整個(gè)3D打印的效益將上升為6千億-1.2萬億美金。現(xiàn)在很多人認(rèn)為用3D打印出來的零件品種還非常少，可能比不上等材制造或者是減材制造，但是3D制造的單價(jià)是很貴的，比如GE做的發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴，數(shù)量非常少價(jià)格非常高?？赡懿痪玫膶?，3D打印在價(jià)格市場(chǎng)上可以做到與等材制造、減材制造三足鼎立。

3D打印能夠做到智能工廠，材料的利用率接近100%，是可以實(shí)現(xiàn)眾創(chuàng)眾包的最好的形式，可以在家庭里就能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工作。2014年被稱之為3D打印之年。預(yù)測(cè)中國(guó)3D打印5年內(nèi)可能形成直接效益達(dá)到200-300億元，制造業(yè)擴(kuò)展效益達(dá)到1500億元，基本上形成一個(gè)比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈，一批制造企業(yè)把3D打印作為產(chǎn)品開發(fā)的必由之路。十年內(nèi)基本上可以實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品的試制到航空航天、醫(yī)療行業(yè)的小批量的制造手段。

要實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”的任務(wù)，關(guān)鍵是以人為本，首先企業(yè)的管理者要有先進(jìn)的理念，每個(gè)參加創(chuàng)新的人要有創(chuàng)新的能力?，F(xiàn)在的教育還需要改革，培養(yǎng)工業(yè)4.0的企業(yè)家和科研的領(lǐng)域人，既要有互聯(lián)網(wǎng)的思維又要精通專業(yè)知識(shí)、制造工藝，沒有制造工藝是完不成任務(wù)的，而且在新硬件時(shí)代，不僅僅需要大數(shù)據(jù)、軟件，同時(shí)還需要很多先進(jìn)的硬件，這個(gè)時(shí)候需要大批的創(chuàng)客。這些人可能有三分之一在大學(xué)里，三分之一在孵化器里，還有三分之一在家里，他們不追求名利，追求的是創(chuàng)新能力的實(shí)現(xiàn)。我們的大學(xué)怎么去培養(yǎng)？是不是要做一些創(chuàng)客的實(shí)驗(yàn)室、極客的工作室，讓大學(xué)生都有可能充分利用一些儀器、材料來實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，這樣的人才到社會(huì)上去，才可以真正的完成企業(yè)的創(chuàng)新任務(wù)和實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)業(yè)。創(chuàng)意是沒有極限的，創(chuàng)業(yè)是沒有門檻的。相信5-10年內(nèi)，就可以實(shí)現(xiàn)一半以上的制造是個(gè)性化定制，一半以上的價(jià)值是創(chuàng)新設(shè)計(jì)者體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧春蓉.論攜3D打印投入“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”恰逢其時(shí).人民論壇，2015（33）.

[2]于灝.“中國(guó)制造2025”下的3D打印.新材料產(chǎn)業(yè)，2015（07）.