增材制造技術(俗稱3D打印)并非新鮮的技術，在上世紀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、中國等國家的高度重視。為什么時隔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？

　　6月26日，工業(yè)和信息化部部長苗圩在“新工業(yè)革命與增材制造國際研討會”上談到，今天3D打印已經(jīng)形成比較完整的技術體系，應用范圍不斷拓展，產(chǎn)業(yè)鏈初步形成，市場規(guī)?？焖僭鲩L?？萍疾坎块L萬鋼認為，由于3D打印在復雜化結構零部件加工、個性化定制等方面具有獨特技術優(yōu)勢，其在航空航天、汽車、電子等領域?qū)⒕哂邢喈攺V闊的應用前景。

　　信息技術驅(qū)動3D打印

　　在二三十年前，3D打印技術就已經(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大到了金屬材料，而且成功地將幾十年前就有的工藝技術重新組合利用，例如結合信息技術，使用激光和電子束進行表面工程和增材制造。此外，由于激光和電子槍等關鍵元器件品質(zhì)不斷提高等原因，使得3D打印技術更加成熟。而美國總統(tǒng)奧巴馬振興美國制造的新舉動——成立3D打印創(chuàng)新研究院，則推動3D打印立馬在全球“火”了起來。

　　北京航空制造工程研究所總工程師李志強告訴《中國電子報》記者，3D打印技術具備諸多優(yōu)點：第一是直接，從材料最簡單原始的形態(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，基礎零件不用再被反復冷卻，降低了能耗；第四是柔性，可以發(fā)揮想象力設計出任意的文件；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)絡化生產(chǎn)。

　　李志強認為，3D打印之所以突破瓶頸得以快速發(fā)展，主要驅(qū)動力是信息技術，而不是工藝技術，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例子，打印一個20厘米長的鉛筆盒，可能會需要2G到3G的數(shù)據(jù)，這就需要在打印的同時，在極短的時間內(nèi)通過多重軟件工序，處理掉這么龐大的數(shù)據(jù)。

　　中國工程院院士盧秉恒向記者透露了3D打印技術發(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打印是通過智能材料打印成一個結構，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)下需要的結構。5D打印是指細胞打印，活體器官以“打印”的方式，通過生長因子，由干細胞繁殖變成母體。

　　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準，需要大量數(shù)據(jù)的積累、檢測，快速形成過程中產(chǎn)生的一些微小的缺陷找不出來。其次是無法保證連續(xù)熔化形成的組織的強度是穩(wěn)定和足夠的?，F(xiàn)在3D打印出來的絕大多數(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)在基礎零件增材制造的成本較高，不過這個需要看具體的應用領域。例如制造飛機部件，3D打印更加經(jīng)濟，而對于多數(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)勢更多。

　　中國市場增長最快

　　記者在同時舉行的3D打印展會上看到，來自3D打印上下游相關的研發(fā)企業(yè)、軟件設計企業(yè)、制粉企業(yè)、設備提供商、服務商等展示了各自的產(chǎn)品和服務案例，既有側重于使用樹脂、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、金屬零部件應用的3D打印企業(yè)，也有偏重打印牙齒、接骨板等醫(yī)療應用的3D打印企業(yè)，從純樹脂材料到樹脂與金屬材料結合，再到純金屬材料的打印產(chǎn)品，均有所展現(xiàn)。

　　北京太爾時代科技有限公司總裁郭戈告訴記者，工業(yè)領域一直是3D打印技術最早最重要的應用領域，從產(chǎn)品的外形設計到復雜的基礎零件的直接制造，很多地方都已經(jīng)用到了3D打印技術。隨著3D打印技術的發(fā)展，各個民用領域也開始使用這個技術，比如醫(yī)療領域，可以用3D打印技術制造患者的組織器官模型，幫助醫(yī)生做手術規(guī)范；比如時尚領域，越來越多的設計師開始使用3D打印技術制造與眾不同的時尚產(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)設計、牙科和醫(yī)療、航空航天、汽車等領域。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，例如美國的Stratasys公司，比利時的Materilise公司等。

　　3D打印在醫(yī)療領域起到了不可估量的作用，可以更好地實現(xiàn)個體化、精準化、微創(chuàng)化和遠程化的治療。上海交通大學數(shù)字醫(yī)學教育部工程研究中心的王成燾教授給記者舉了個例子：曾經(jīng)有1個女患者左腿嚴重畸形，運用常規(guī)的醫(yī)療手段無法為她實施矯正手術。醫(yī)院方面根據(jù)實際情況使用了3D圖像和打印技術，打印出1∶1的腿部模型供醫(yī)生研究，從而制定手術方案。手術1個月后，該患者就能下地走路。這種特定醫(yī)療案例還有很多，“3D打印技術在醫(yī)學界給患者帶來了更大的收益。”他說。

　　市場對于3D打印的未來似乎非?？春?。據(jù)預測，到2025年，3D打印技術潛在的經(jīng)濟影響將達到2300億美元~2500億美元。中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院副院長楊拴昌表示，雖然2012年全球3D打印的產(chǎn)值只有22.04億美元，但是過去3年，3D打印的市場規(guī)模年均增速超過了25%，而且可能會迎來幾何級的爆發(fā)性增長。其中中國國內(nèi)，大約產(chǎn)生了5億元人民幣的銷售收入。中國市場是外企非常看好的市場。Stratasys公司亞太與日本地區(qū)總經(jīng)理Jonathan Jaglom向記者透露，中國將是3D打印很重要的市場，而且這個想法在不斷被證實是正確的。Stratasys公司在全球73個國家都有3D打印產(chǎn)品的銷售，而中國市場是這73個國家市場里面增長最快的一個。

　　尚不能大規(guī)模生產(chǎn)

　　不過，和市場對3D打印火熱的關注相比，不得不說的是目前的3D打印還在幼稚期。萬鋼認為，3D打印還處于初始發(fā)展期，涉及到的軟件、服務等若干關鍵技術還有待攻克。

　　對于3D打印，爭議比較多的是它是否會引起生產(chǎn)模式的變化。比如一件復雜產(chǎn)品的設計變成了數(shù)據(jù)模型，工藝由打印機完成，普通大眾不用學習傳統(tǒng)的復雜制造工藝，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。對此，巴特指出，3D打印可以生產(chǎn)的產(chǎn)品實際上還是受限制的，達不到大規(guī)模生產(chǎn)的地步，后者仍需要通過傳統(tǒng)的集中生產(chǎn)來進行。但是，對一些使用比較少的部件，3D打印應該是一個比較好的方式。

　　3D打印所起到的作用更多的是個性化生產(chǎn)，而不是大規(guī)模制造。“千萬不要有3D打印的出現(xiàn)，就有否定傳統(tǒng)的制造工藝的想法。對于大規(guī)模制造而言，鑄造鍛造都不可替代，成本上競爭不過，質(zhì)量上、穩(wěn)定性上更不用說，所以在現(xiàn)階段，3D打印是在某些特定情況下使用。”李志強坦言。

　　李志強認為，發(fā)展3D打印技術需要注重全產(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，設備也不夠智能化，對軌跡的控制、熔化的控制還不是那么準確，最后是國產(chǎn)的處理數(shù)據(jù)的軟件也存在或多或少的缺陷。

　　當前，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3D打印快速發(fā)展，一是需要加強頂層設計和宏觀引導，制定技術路線圖，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)、國家科技重大專項，加快發(fā)展；三是凝聚行業(yè)力量推進政策和標準制定；四是加強地方引導，希望地方政府能夠明確發(fā)展重點，避免盲目發(fā)展和重復建設。