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用打印機可以打出一個杯子、一臺發動機，甚至一輛汽車？這不是天方夜譚，而是當前炙手可熱的3D打印技術。今年以來，3D打印技術在國內掀起熱潮，3D打印機亮相各大展會，3D打印概念股票價格猛漲。在堪稱“魔幻”的技術特性背后，3D打印到底能給我國制造業和百姓生活帶來哪些改變？
當電影照進現實
普通人對3D打印最直觀的印象，來自今年的賀歲片《十二生肖》。電影里，成龍扮演的國際大盜用掃描手套獲取了獸首模型的三維數據，傳輸到遠程電腦上，與電腦連接的打印機很快就打出一個個與原型一致的復制品。
從電影里可以看出，3D打印有別于傳統制造對原材料進行切削等“減材工藝”。它是一種“增材制造”，即以三維模型為基礎，以粉末為原料，通過逐層堆積來構造物體。
由于3D打印不需要事先開發模具，也不會浪費材料，并且制造過程比較省時，因此，它也被稱為“快速成型”技術。
3D打印雖然神奇，但這項技術其實并不新。早在上世紀80年代，美國就誕生了3D打印。上世紀90年代，國內的一些高校也開始研究這項技術。但是，此后很長一段時間，3D打印一直默默無聞。
華中科技大學快速制造中心主任史玉升，是國內最早研究3D打印的學者之一。他回憶，當年在山東推廣3D打印技術時，自己被認為是“騙子”“大忽悠”。
與當年的落寞相比，3D打印現在可謂紅得發紫。國內3D打印技術領軍人物、北京航空航天大學教授王華明，今年5月參加首屆中國國際技術進出口交易會時曾感慨，3D打印走紅的速度令人始料未及。
3D打印為什么這樣紅？時代背景很重要。近年來，美國總統奧巴馬多次強調3D打印的重要性，把它和機器人、人工智能并列為美國制造的關鍵技術；英國《經濟學人》雜志認為，3D打印等數字化生產模式將推動第三次工業革命。
我國經濟正由“要素驅動”轉向“創新驅動”。中國工程院院士盧秉恒說，3D打印的一大特點是“所想即所得”，只要能在電腦里設計出三維模型，3D打印機就能幫你變成現實，“這可以大大縮短新產品的開發周期，幫助我國企業從制造走向創造”。
產業化路途尚遠
3D打印有這么多技術優點，讓不少人驚呼它將“顛覆傳統制造業”。國內不少企業也摩拳擦掌，欲從中分得一塊蛋糕。
資本市場的反應最為靈敏。早在去年年末，3D打印概念股中航重機和南風股份就進入上行通道，迄今為止的漲幅分別達到170％和70％。在這種示范效應下，幾乎每隔一段時間，就有上市公司宣布介入3D打印業務。
電子商務企業也躍躍欲試。京東商城已試水3D打印機網購。登錄京東網站可看到，其出售的是一款美國產小型3D打印機，尺寸和一臺烤箱差不多，可以打印最大不超過14×14×14（厘米）的物品。打印機售價14999元，如果配齊七種顏色的塑料耗材（單價699元），總花費近2萬元。
看上去，3D打印機似乎要和電腦一樣，走進千家萬戶了。但實際上，3D打印技術在大規模產業化上，還面臨較多的限制。
首先是打印材料。一般的3D打印材料包括石膏粉、光敏樹脂和塑料等，而工業級應用的金屬材料僅有鈦、不銹鋼和金銀等寥寥數種，需要進一步擴展。
亞洲制造業協會CEO羅軍指出，用3D打印技術制造很多產品都不存在技術上的障礙，關鍵是材料。我國在材料領域還處于比較被動的局面，而產品的功能與材料密切相關。
其次是應用。3D打印的優勢體現在小批次、設計復雜的物件制造上，但制造大型、結構簡單和大批量的物件，相比傳統工藝仍處于劣勢。這和普通打印機一樣，打印幾張紙，用打印機很快，但如果要印一批書，還是到印刷廠做成模板再印，效率更高、成本也更低。
此外，盧秉恒指出，3D打印技術本身也有需要提升的地方。如目前的打印精度不能令人滿意，只能和鑄件相當。如果提高精度，又會限制打印效率。打印材料高溫熔化后再冷卻，產品強度會不會受影響，目前還缺乏相關標準。
最后是在商業化推廣上。與美國已經出現3DSystems和Stratasys兩大3D打印機上市公司不同，我國的3D打印技術起源于西安交通大學、華中科技大學和清華大學等高校，相關的技術轉化集中在校辦企業，如武漢濱湖機電技術產業有限公司依托于華中科大，陜西恒通智能機器有限公司則擁有西安交大的背景。
“高校系”公司的特點是科研能力較強，但商業化推廣能力偏弱。中科院的袁志彬博士指出，按照發達國家經驗，大學應主要進行基礎研究，科研院所側重于共性技術研究，企業則致力于最后的產品化，如此產學研三方才能合作互補。
謹防重蹈光伏覆轍
有研究顯示，國內3D打印產業目前的市場規模約10億元。即使按照比較樂觀的預計，3年后能增長到100億元，離產業化還是有較遠的距離。
不過，這項技術的“魔幻”特性已經調動起了很多地方的熱情。當王華明教授亮相中國國際技術進出口交易會時，立刻引來不少開發區招商人員的追逐。
目前，已有南京、青島、武漢和東莞等多個城市表態要在3D打印上有所作為。今年3月，國內首個3D打印技術產業創新中心落戶南京。按照規劃，這個中心涵蓋3D打印應用中心、示范中心以及科普、教育和培訓等中心。青島市市長張新起表示，青島正集中資源，將研究編制3D打印產業行動計劃并設立產業園區，重點選擇家電電子、模具制造和生物醫療等領域開展研發和應用。
南京紫金立德電子有限公司總經理連寧認為，外界對3D打印的渲染有些過度，國家層面也沒有3D打印的發展綱要或規劃。如果各地相互攀比、分散發展，有可能重蹈光伏產業的覆轍。
為避免光伏現象重演，專家指出3D打印產業應該首先抓好下游應用的開發。目前，我國航天軍工產業對3D打印的需求增長非常快，這與航天軍工市場所用的零部件比較復雜，且要求快速響應有關。王華明教授利用3D打印技術開發的飛機大型鈦合金構件，榮獲2012年國家技術發明一等獎，堪稱其中的典型代表。
但光有航天軍工的應用顯然是不夠的。在醫療和日常消費領域，3D打印也有不小的潛力。記者在上海伽藍化妝品公司看到，該公司利用3D打印技術設計實體瓶型，短時間內就能拿出幾十種樣式，大大加快了新品開發的進程。在醫療領域，量身打印的鈦合金人工骨，也給不少患者帶來福音。
材料和核心零部件的研發是一個待補的軟肋。目前，很多國內企業熱衷于開發3D打印設備，但不少企業生產的桌面級打印機（售價數千元），娛樂性尚可，實用性不強。
與設備相比，材料面臨的瓶頸更大。不少3D打印材料需要進口，直接制約了下游應用。對此，專家建議，今后國內企業應加強對碳化硅等新型打印材料的研發。
“3D打印不是萬能技術，其與傳統制造業是互補而非替代的關系。要以科學的態度、適當的期望值，來促進這個產業的健康發展。”盧秉恒總結說。
來源：半月談