爱华网戴着奇妙的手套对“铜首”上下一摸，获取的三维数据立刻传输到后台，几分钟后，一台3D打印机上，一个一模一样的“铜首”就出炉了……这是电影《十二生肖》中令人啧啧称奇的镜头，虽有些夸张，但现实版的3D打印机也十分了得。 不仅能快速打印出恐龙、鸟巢、变形金刚、水杯、衣服、鞋子、首饰等模型和消费品，而且还能直接打印出汽车、飞机、核泵、轮船等工业装备上的金属零部件，甚至可以把皮肤、耳朵、活体细胞、毛细血管、药品打印出来，其中皮肤打印已经在整容修复中实现了商业化。 全国政协委员、中航工业副总工程师、歼－15总设计师孙聪在日前接受媒体采访时透露，钛合金和M100钢的3D打印技术已广泛用于新机设计试制过程。 3D打印作为一种新的制造技术，实际上已经发展了20多年，又称为快速原型、快速成形、增材制造。它的打印流程是：用计算机软件设计三维模型——对数据进行自动化处理——分层堆积出实物——后期人工打磨处理。 有了3D打印机，不会用CAD软件设计三维数字模型怎么办？美国Outdesk网站已经实现3D建模“傻瓜化”，任何人把自己的正面和侧面照片传上去，自动就能形成本人的三维模型。北京3D打印体验馆西城德胜科技园，把3D打印技术和数字化三维扫描技术相结合，每个人都可以打印出自己的三维模型。 目前，3D打印技术在新产品开发、单件小批量生产、复杂结构、现场制造、个性化定制等方面显示了较强的优势，既可以节约时间，还可以减少研发和生产成本，满足了不同客户的实际需求。 中国3D打印技术产业联盟秘书长、亚洲制造业协会首席执行官罗军认为，3D打印技术主要解决了三大制造难题：传统生产方式难以生产制造的个性化产品；传统方式能够生产制造的，但投入大、周期长、成本高的复杂金属结构件产品；虽能设计却无模具完成生产的尴尬。 武汉滨湖机电技术产业有限公司副总经理吴澄对本刊记者说，他们为广西玉柴打印的柴油发动机砂芯，如果用传统方法开简易模具需要600多万元，国内还做不了，用他们的3D打印技术只需一周时间，仅花费20万元。 回顾历史，一些伟大的发明确实能带来经济社会的巨变，譬如印刷术、蒸汽机、电话、电报、电视、内燃机、汽车、飞机、电脑等等，难道3D打印机也要再次改变我们的世界吗？ 2012年3月9日，美国总统奥巴马宣布创立美国“制造创新国家网络”计划。4月17日，“增材制造技术（3D打印技术）”被确定为首个制造业创新中心。 随后出版的英国《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一文中这样评价3D打印技术：“与其他数字化生产模式一起，推动第三次工业革命的实现”，“这场革命不仅将影响到如何制造产品，还将影响到在哪里制造产品。” 从美国把3D打印作为国家战略的举措，到英国《经济学人》封面文章提出的“3D打印推动第三次工业革命”，迅速吸引了全世界的眼球，并引起了各国政府的高度重视，沉寂多年的3D打印急剧升温。 资本市场热炒 资本的嗅觉是最灵敏的。去年以来无论美股还是A股市场，3D打印概念的股票可谓出尽了风头。2012年以来，美国最大的两家3D打印设备上市公司3D Systems和Stratasys，前者股价涨幅近3倍，后者股价翻番。今年2月7日，3D打印公司Exone登陆纳斯达克上市，发行价为18美元，上市当日暴涨47.33%。 受3D打印走热和美股刺激，国内资本市场也激起千层浪。中航重机、海源机械等相关概念股从年初开始纷纷大涨，有的股价已经翻番。 据了解，中航重机受益于北京航空航天大学教授王华明的科研成果获奖。1月18日晚间该公司发布公告称，王华明教授由于钛合金大型复杂整体构件激光成形技术研究的卓越成就获得了2012年度国家技术发明奖一等奖。而此技术，正是3D打印技术的一种。受此影响，中航重机股价持续走高。 但中航重机表示：“公司的激光快速成形技术确实涉及到3D打印，但是暂时还没有产业化的打算。因为有两方面的问题需要解决：一是取得相关资质，二是厂房建设。这些短时间内都不可能得到解决，所以该业务不会对公司业绩造成太大影响。” 海源机械由于牵手“中国3D打印开创者之一”清华大学颜永年教授，也同样受到了资本的追捧。可海源机械工作人员表示：“公司目前只与昆山永年签订了合作意向书，还没有确定具体的研发项目。目前只是有这方面的打算而已，3D打印业务不会对公司2013年的业绩产生巨大影响。” 清华大学激光快速成形中心林峰教授对此认为，美国的企业无论技术、资金和市场规模都非中国的企业所能比，美国的资本运作和产业重组都已经进入3D打印行业了，中国的3D打印产业还处于发展初期，市场规模很小。前段时间，股市中的3D打印概念走热，纯粹是炒作，许多企业根本就没有涉及3D打印业务，甚至都不知道3D打印是什么。 针对大量资本和企业准备涉足3D打印，林峰呼吁，希望理性投资，切实有助于提升3D打印的技术水平和推广应用，弥补中国3D打印产业的短板和软肋。比如材料研发、软件开发、创意设计、商业模式创新等，而不是盲目跟风，炒作圈钱。 《国际增材制造行业发展报告》显示，3D打印技术2011年全球直接产值为17.14亿美元。而据业内人士估算，国内的3D打印产业规模仅有3~4亿元人民币。美国的3D Systems公司和Stratasys公司，2011年销售收入分别为2.3亿美元和1亿多美元，而国内3D打印企业的销售收入都是几千万元人民币。 生产方式变革 “3D打印第一波小高潮发生于上世纪80年代末90年代初，从制造方法上来说，确实是一个革命。”北京隆源自动成型系统有限公司总经理冯涛告诉记者，美国很快涌现出多家3D打印公司，共有5家企业在纳斯达克上市。到了21世纪初，3D打印沉寂下来，许多人开始质疑这种技术的可靠性，当时只能做一些塑料模型，强度和精度都不高。
最近几年，随着3D打印技术的发展，特别是在医疗、军工、航空航天等领域的应用取得了明显进展，一些重要零件、复杂零件、新的结构零件可以直接3D打印，占到应用比例的20%，而五年前不到10%。这引起了业内人士的高度关注。此外，便宜的消费品3D打印机开始推向市场，大约几百美元或几千元人民币，为3D打印技术的普及奠定了基础。 对于3D打印技术的影响，见仁见智。激进派认为，传统工程师使用的车床、钻头、冲压机、制模机等将一去不复返，甚至将颠覆整个传统制造业，开启社会化制造新时代。 “3D打印机将来不是要取代某一个制造业，而是要取代几乎所有的制造业。”作为世界首个公布3D打印机开源数据信息的科学家，英国工程学家阿德里安?鲍耶表示，“未来你想要什么，只需下载图纸，按一下‘打印’键，就可以去喝咖啡、听音乐了，剩下的所有事，请统统交给打印机。” 3月23日，中国航空工业集团公司董事长林左鸣在国务院发展研究中心主办的中国发展高层论坛上表示，包括3D打印技术在内的技术进步可能引起生产方式的巨变，第三次工业革命将以互联网为基础，以数字化为核心，实现由“大规模生产”向“自生产”的转变，使人类进入“自工业化”时代。 林左鸣以航空工业领域为例指出，在自工业化时代，以后可能不是飞机制造公司造飞机，而是飞机的用户——航空公司采取自工业化方式生产飞机，由它们组织全世界气动力学专家、结构力学专家通过互联网平台一起来研究飞机怎么设计。原来是制造商和消费者分离，现在是制造商和消费者合为一体，开展自工业化。 北京市长城企业战略研究所所长王德禄也深有同感，3D打印技术对制造业升级的影响力和重要性毋庸置疑。上一轮的工业革命中，制造业主要通过批量化的流水线制造和集约生产来降低生产成本，实现规模效益。借助于3D打印，开放式设计、定制化生产和分布式生产皆可以相对合理的成本实现。3D打印将引发真正意义上的制造业革命，产业组织形态和供应链模式都将被重新构建，带来无穷的创新空间。 对于3D打印到底对制造业能产生多大的影响，一些业内专家和企业人士持谨慎态度。“我们应对3D打印有一个正确的定位和认识。3D打印技术在生产制造中所占的比例正在上升，但对传统制造业更多是补充而非颠覆。” 中国工程院院士卢秉恒说。 不过，卢秉恒也充分肯定发展3D打印对于中国的意义，“中国是制造大国，制造能力过剩，但设计研发能力不足。而3D打印技术正是辅助和加速设计与研发的手段。我们应该高度重视这一技术，投入科研和其他力量，并大力推广。这样才能真正使我们国家变成制造强国。” 北京太尔时代总经理郭戈也比较低调，3D打印目前还没有那么大的能量，从行业现状看，3D打印的市场规模还较小。如果它是一个非常好的技术和产业，那么不可能发展20多年了，还是目前的一种状态，说明它本身还存在一些问题和难关没有攻克。虽然3D打印有很多创新和优势，但从综合的经济社会效率上来看，它还处于整个制造业的边缘。 郭戈进一步指出，随着技术的发展，3D打印有可能获得更大的突破，逐步向主流制造渗入。即使渗透到主流制造业中，也只是制造业的一个部分，它不会完全颠覆传统制造业，可能在某些领域会替代传统的制造方法，商业模式上可能会带来新的革命。 “对传统制造业是否能起到颠覆作用，需要观察一段时间。”滨湖机电总经理周建国对记者说，因为在现阶段，用3D打印技术开发出的金属零件，成本很高，单价很贵，而且这种技术目前不适合大批量生产，只适合个性化、少批量生产。但不可否认，3D打印技术是推动传统产业技术进步和转型升级的一个重要手段。 “生产方式像个轮子一样兜了个圈又回到了原点，从大规模生产方式又转到了更加个性化的生产方式。未来的工厂将更关注个性化定制。”英国《经济学人》杂志这样描述3D打印技术和第三次工业革命。 新兴业态显现 中国3D打印技术的研究始于1991年，通过跟踪学习借鉴国外的相关技术，已自主研制出LOM（薄材叠层或分层实体制造）、SLA（立体光固化）、SLS（选择性激光粉末烧结）、FDM（熔融挤压）、SLM（金属粉末熔化）等工艺的3D打印设备，并逐步实现了商品化。有的3D打印技术和设备已经达到了国际先进水平。 譬如北航的金属结构件直接制造技术、清华大学的熔融挤压技术和生物制造、武汉滨湖机电的SLS全球最大3D打印机、北京太尔时代的低端消费级3D打印机等。 目前国内的3D打印设备和服务企业一共有二十多家，规模都较小。一类是十年前就开始技术研发和应用，如北京太尔时代、北京隆源、武汉滨湖、陕西恒通等。这些企业都有自己的核心技术。另一类是三年前成立的，如湖南华曙、先临三维、紫金立德、飞尔康、峰华卓立等。这些企业有VC参与，具备一定资金实力。还有一类是最近一两年加入的，技术比较薄弱。 业内人士告诉记者，中国的3D打印技术主要应用在航空航天、军工、汽车、核电、水泵、医疗等领域，随着技术的不断进步和人们消费需求的不断扩大，3D打印的市场应用前景十分广阔。不单单是原先的工业领域，消费品领域的应用将会迅速扩大。 郭戈认为，未来3D打印将向两个方向发展。一是高端的工业设备，高性能、高精度、高质量，这类产品的客户，增加数量有限。二是中低端的消费品设备，面向普通大众，这类产品的用户群体会急剧膨胀，十几年之后，有可能每个人的身边都有3D打印机。 对于3D打印在大众消费领域的应用，卢秉恒也表示十分看好。“目前在很多大众消费产品的开发中，3D打印已经取得了很大的进步。用这一技术制造一些工艺品和简单的生活用品，能很快形成一定规模的市场。”此外，卢秉恒还认为，3D打印适用于创意设计，未来会走入学校和家庭，帮助孩子培养三维思维能力和创造性。 随着3D打印市场规模的不断扩大，将形成一批新兴业态，例如创意设计、3D打印服务、消费品定制、整形修复、文化产业衍生品等。 过去，个人设计一个产品，觉得挺好看，想把它制造出来，非常困难。你需要找专业的工厂来做，工厂首先要做模具，接下来有一套复杂的制造程序，而且，工厂都是大批量生产的，根本不会专门给个人生产一个单件产品。但这种需求是客观存在的，现在有3D打印就方便了，可以向3D打印服务商定制，也可以买一台3D打印机自己打印。国外这种需求很大，近三年来，这种消费级3D打印设备有原来的几千台增长到去年的3万多台。当普通民众逐步知道这种3D打印机后，就会释放出更大的需求。 “3D打印走入寻常百姓家，最关键的是数据，毕竟设计数字模型还是有难度的。”林峰说，这需要创意设计知识产权的保护和相关技术的保障，如果你下载数据后只能打印一两个产品，数据无法复制盗版，那这个数据的下载费用就能降下来。这将发展出一种新的商业模式，一些专业人士就会以数据为生，从事创意设计，然后把数据放到互联网上出售。 根据国际快速制造行业权威发布的报告《Wohlers Report 2011》，全球3D打印产业产值在1988～2010年间保持着26.2%的年均增长速度。报告预期，3D打印产业未来仍将持续较快地增长，到2016年，包含设备制造和服务在内的产业总产值将达到31亿美元，2020年将达到52亿美元。 中国如何应对 虽然中国的3D打印在基础研究和产业化方面有了一定的进展，但中国3D打印产业的发展与美国相比仍有较大差距，比如没有形成产业链、工业环境不配套、企业规模小、研发投入不够等。此外，在一些核心技术和关键器件上，如3D打印机中的激光器、高端材料，仍然对国外依赖较大。 在应用方面，中国的3D打印也远未达到美国的丰富程度。据卢秉恒介绍，目前中国3D打印的大部分应用仍然集中在军工领域的开发与模具的制造上。而从设备数量上看，美国目前各种3D打印设备的数量占全世界40%，而中国只有8%左右。 周建国对记者说，中国与美国的差距主要表现在：产业化进程缓慢，市场需求不足；产品的快速制造水平比我们高；烧结的材料尤其是金属材料，质量和性能比我们好；激光烧结陶瓷粉末、金属粉末的工艺方面还有一定差距；国内企业的收入结构单一，主要靠卖3D打印设备，而美国的公司是多元经营，设备、服务和材料基本各占销售收入的1/3。 有调查结果显示，在全球3D模型制造技术的专利实力榜单上，美国3D Systems公司、日本松下公司和德国EOS公司遥遥领先。 认准差距才能找到前进的方向，也预示着中国3D打印产业未来具有巨大的增长空间。中国已成立了3D打印技术产业联盟，目前正准备借鉴美国模式，计划联合企业、职业技术学院、科研单位与产业园区，先小范围推广3D打印技术，待产生效果后，再进一步打开市场。 由北京数控装备创新联盟、中国工业设计技术服务联盟等为支撑成立的“北京数字化制造产业技术创新联盟”，中关村管委会指导、34家核心企业和院所发起成立的“中关村未来制造业产业技术联盟”也相继成立。 令人欣慰的是，3D打印已经引起了中国政府部门的重视。科技部有关人士向媒体透露，3D打印相关战略规划正在研究制定中。 2012年12月14日，工信部副部长苏波在增材制造技术国际论坛上透露，中国将加快推动增材制造技术研发和产业化。苏波在致辞时表示，近期需做好三方面工作：一是加强顶层设计和统筹规划；二是加大财税政策引导力度；三是适时筹建增材制造行业组织，推动增材制造技术研发和产业化。 地方层面，在武汉市政府和东湖开发区的大力支持下，华中科技大学正在光谷（武汉东湖高新区）选址，筹建国内首个3D打印工业园，集3D打印设备制造、材料制造和产品加工服务于一体， 对于3D打印未来的发展方向，卢秉恒强调，军用和工业的高端领域，以及创意开发等大众消费领域，我们都应该大力去发展。 郭戈表示，各地应该建一些上下游产业联盟，把上游的创意设计、新材料、软件开发、数字控制与中游的3D打印设备研制以及下游的产品、技术、平台、衍生品等应用服务整合起来。此外，中国企业应该加大技术投入，做专做精，产品的可靠性要提高。 林左鸣认为，第三次工业革命不是一个技术问题，也不仅仅是某些技术的突破，而是一个新的复杂系统的诞生，是一个全新的社会生活平台构建的问题。我们必须主动应对，还要力争主导。目前需要做三件事：第一，推进信息化技术和自动化技术的快速发展，大力发展机器人技术，加速智能化制造技术的发展。第二，推进新材料技术的快速发展，材料的革命才是真正带来完整的第三次工业革命最重要的基础。第三，着手准备适应自工业化和再制造化的相应商业模式和法律法规。 中国尽管是制造大国，但在新技术的研发和推广力度上仍然偏弱，对新技术和新产品的需求也较少，导致新兴产业发展速度滞后。所以，一方面需要政府对新技术和新兴产业的大力支持，另一方面需要激发市场需求，壮大市场规模。 周建国建议，3D打印作为一个新兴行业，国家要继续设立重大科技专项，对3D打印基础材料和关键技术集中攻关。此外，国家应该在税收、信贷等方面加大扶持力度，引导鼓励企业自主研发新技术和新产品。 如何推动3D打印产业化，实现快速健康发展？一直在市场打拼的冯涛有自己的思考，首先做好基础性研究工作，要在确定国家战略之前，对3D打印行业进行客观全面深入的摸底评估，掌握一手资料，不能凭主观做决策。 据了解，美国把3D打印列入国家战略之前，做了许多基础性研究和比较分析工作。例如美国国防部有一个项目“战时做一个零件的方法”，即打仗时如何快速生产出一个零件。研究了各种方法，3D打印是其中的一种方法，评估3D打印的技术水平、产品性能、制造成本和风险情况等。美国能源部还有一个项目，研究3D打印是否节能，经过与传统方法比较，得出结论：3D打印是绿色制造，节省资源和能源。 冯涛还强调，国家应该出台支持3D产业发展的政策措施，但一般情况下不要直接拨钱，因为给予税收等优惠政策要比直接拨钱更公平，防止只拿钱不干事、权力寻租现象发生。此外，虽然3D打印未来的应用会很广，但短时间内不可能形成大产业，所以建大规模的3D打印产业园要慎重。
