3D打印被夸大的技術(shù)與使命？

郭劍峰

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

如果評選近一段時間最受關(guān)注的科技熱詞的話， 3D打印無疑就是其中之一。這個被英國《經(jīng)濟學人》雜志稱為“將帶來第三次工業(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間問題了。然而，事實果真如此嗎？

就像蠶吐絲結(jié)繭

對于3D打印機的工作原理，有一個形象的比喻──吐絲結(jié)繭。

3D打印機，顧名思義，用它打印出來的物品并非平面的紙張，而是一個立體固態(tài)物體。首先將一項設(shè)計物品通過3DCAD（3D計算機輔助設(shè)計）軟件轉(zhuǎn)化為3D數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行逐層分切打印。在打印過程中，層層打印出來的切片會不斷疊加，最終形成一個完整的立體物品。簡單說來，3D打印就相當于做“加法”。

對于3D打印機的工作原理，有一個形象的比喻——吐絲結(jié)繭。蠶吐出很細的絲，一層一層把自己包裹起來，就形成了一個“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，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變成三維物品。

清華大學教授、中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席顧問顏永年指出，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)計圖，精確制出每一層平面后再進行累加，所以在生產(chǎn)過程幾乎不會產(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”對應(yīng)的，這種技術(shù)依據(jù)物體的三維模型數(shù)據(jù)，通過成型設(shè)備以材料累加的方式，制成實物模型?！斑@就像蓋房子，一層層往上壘磚砌墻，只不過用的不是方磚水泥，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。

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)因為能夠打印飛機等高端產(chǎn)品上的關(guān)鍵金屬零件為國防做出貢獻，而在1999年被美國評為“最具創(chuàng)造力的技術(shù)”，它和激光熔化的主要優(yōu)勢在于快速成型較高強度的金屬模具?！昂髞碛盅苌暮芏嗉夹g(shù)都是在這四大類技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，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>

這不是一個新概念

雖然時下3D打印被人們炒得不亦樂乎，但它卻并非什么新概念。

雖然時下3D打印被人們炒得不亦樂乎，但它卻并非什么新概念。3D打印誕生于上世紀80年代，被稱為“上上個世紀的思想，上個世紀的技術(shù)，這個世紀的市場”，迄今已有20多年的歷史。早在1986年，美國科學家Charles Hull就發(fā)明出世界上第一臺3D打印機。20世紀90年代初，美國麻省理工學院（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。如今，MIT和3D系統(tǒng)在3D打印領(lǐng)域依然保持著領(lǐng)導者地位。

過去20多年間，3D打印技術(shù)已廣泛應(yīng)用于多個行業(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)和時尚等。

英國?？巳卮髮W研究人員制作了一款以巧克力為原料的3D打印機，可以用來打造屬于自己獨一無二的個性巧克力；中國杭州的雕塑家李慶華利用3D打印技術(shù)，復(fù)原了在時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)制造方式難以實現(xiàn)的復(fù)雜藝術(shù)品；而在醫(yī)療方面，除了3D打印的機械手臂，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：雖然研究人員早就掌握了實驗室培育人造肉的技術(shù)，但只是在營養(yǎng)成分上接近肉，真實外觀和口感還相差甚遠。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)計好打印程序后，由技術(shù)人員按照真正肉類所含的營養(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Organovo公司研制的3D生物打印機如今已經(jīng)可以制造動脈，開發(fā)者稱由這種設(shè)備“打印”的動脈最早有望在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。

在未來的航天事業(yè)中，由于攜帶備用零件會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打印機按需打印零部件，問題便可迎刃而解。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基地。

據(jù)Wohlers Associates統(tǒng)計，2011年，美國市場共售出超過23000套3D打印設(shè)備。而2007全年，這一數(shù)字僅為66套，4年增長了近350倍。3D打印設(shè)備的市場前景十分樂觀。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)計到2019年，該行業(yè)的收入將達69億美元。

可以說，3D打印機幾乎已經(jīng)被運用到各個行業(yè)中，將原本難以實現(xiàn)的設(shè)想一一轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實。無怪乎3DSystems公司負責全球市場營銷的副總裁凱西·劉易斯曾在采訪中自信滿滿地說：“有了3D打印，一切不再復(fù)雜。3D打印機幾乎可以創(chuàng)造任何東西?！?/p>

我們準備好了嗎？

雖然3D打印技術(shù)在中國尚未普及，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)用范圍不斷擴大的原因之外，美國政府對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，為重振美國經(jīng)濟和美國制造，美國總統(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)世界其他國家紛紛效仿。中國也成立了3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，以促進相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

“中國在3D打印技術(shù)研究方面，并不落后?！惫ば挪坎块L苗圩此前接受媒體采訪時就曾表示，北京航空航天大學在國際上率先研發(fā)的飛機鈦合金大型復(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90年代起，我國開始研發(fā)3D打印技術(shù)，目前包括西安交通大學、華中科技大學、清華大學和北京航空航天大學等高校在這一技術(shù)領(lǐng)域已取得了不俗成績，基本與西方發(fā)達國家處于同一水平，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、西安交通大學、華中科技大學、華南理工大學、北京航天航空大學、西北工業(yè)大學及北京隆源自動成型系統(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)計與成型軟件開發(fā)和3D打印工業(yè)應(yīng)用研究等方面，開展了積極探索。目前，我國部分3D打印技術(shù)已處于國際領(lǐng)先水平。

此外，近年來，部分優(yōu)勢科研單位加快開展3D打印制造技術(shù)的研究。其中北京航空航天大學王華明教授、西北工業(yè)大學黃衛(wèi)東教授已實現(xiàn)了大型飛機結(jié)構(gòu)件激光沉積直接制造；華南理工大學楊永強教授開發(fā)了激光選區(qū)熔化金屬粉末工藝及設(shè)備；清華大學林峰教授開發(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；華中科技大學史玉升教授科研團隊研發(fā)世界最大激光快速制造裝備（3D打印機），采用基于粉末床的激光快速制造技術(shù)，入選2011年中國十大科技進展；同濟大學開發(fā)了3D打印成形系統(tǒng)。此外，清華大學利用快速成形技術(shù)的基本原理，針對再生醫(yī)學和組織工程的需求，開發(fā)了低溫沉積成形技術(shù)和細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3D打印機的需求較多，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3D打印的需求也日益增強。

2012年，被稱為“3D打印機元年”，是3D打印機市場從萌芽期進入成長期的轉(zhuǎn)折點。資料顯示，在美國，3D打印技術(shù)已經(jīng)初步產(chǎn)業(yè)化。2012年，美國和以色列兩大3D打印公司宣布合并，聯(lián)姻后公司市值達30億美元。美國一家3D打印服務(wù)企業(yè)已擁有15萬個會員及超過6000個用戶，已為顧客打印過上百萬件產(chǎn)品。

在我國，2012年也是3D打印機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，一些3D打印機公司已將自己的產(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年成功上線運行，以汽車設(shè)計、3C產(chǎn)品、裝備制造、動漫設(shè)計和個性化需求等為主要用戶，提供在線3D打印服務(wù)，這是國內(nèi)首家在線3D打印電子商務(wù)服務(wù)平臺。

2012年11月，為加大行業(yè)整合力度，促進產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，加強各環(huán)節(jié)合作，推動北京數(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，“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，將加強頂層設(shè)計和統(tǒng)籌規(guī)劃，推動3D打印產(chǎn)業(yè)化，并組織制定發(fā)展路線圖和中長期發(fā)展戰(zhàn)略，完善3D打印技術(shù)規(guī)范與標準制定。

冷靜看待3D打印熱潮

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

盡管3D打印在技術(shù)上存在著無限的想象力和應(yīng)用空間，但是其未來之路真的會一帆風順嗎？一些潛在的問題使得這種情況看起來并沒有那么樂觀。

之前，所有人對干細胞技術(shù)在醫(yī)學上的前景和潛力也都懷有同樣甚至更強的期待，然而，由于這項技術(shù)在倫理道德方面存在著過大的爭議，不僅引起了外界的強烈爭議，同時，在研究者內(nèi)部也掀起了質(zhì)疑，科學技術(shù)和倫理之間的爭端、分歧從來沒有這樣嚴重過。

最終，美國法院禁止政府資助任何和干細胞研究相關(guān)的科研項目，歐盟全面禁止干細胞技術(shù)申請專利，在我國，對干細胞的應(yīng)用也同樣做出了嚴格的規(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)必須同樣面對的困境，如何才能保證3D打印技術(shù)既能在醫(yī)學上造福大眾，同時又避免在倫理上引起大眾的質(zhì)疑，這不僅僅是一個簡單的技術(shù)問題，同時涉及到人類社會、宗教、法律等諸多方面，對這樣一項尚處于成長期的技術(shù)而言，來自外部的壓力往往有可能是阻止其進步成長的罪魁禍首。

如果說3D打印倫理方面還只是引起人們對未來的隱憂的話，那么它在社會安全方面已經(jīng)切實引起人們的擔心。

就在不久前，美國有男子利用3D打印技術(shù)自造了一支自動步槍，在進行200發(fā)子彈以上的試射后，本來這件事從某種意義上凸顯了3D打印技術(shù)的強大實力，在其他任何時間節(jié)點上出現(xiàn)都不會有太多的人注意。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口浪尖。

隨著3D技術(shù)的進步和改進，引發(fā)的相關(guān)安全風險還會越來越大。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為非作歹？又如何建立一套行之有效的監(jiān)管機制來防止其這項技術(shù)被濫用？

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

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

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)局伙同政府當局對這項技術(shù)進行了打壓，最終迫使EV1退出市場。

現(xiàn)在，大家對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前例的沖擊和影響。

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

并非無所不能

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

“3D打印技術(shù)在我國的應(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?！北本┞≡醋詣映尚拖到y(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)界公認為3D打印行業(yè)專家。他說，中端工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，例如企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)，在其開發(fā)設(shè)計階段，3D打印可以在沒有模具的情況下，直接進行樣品原型制造，這就大大降低了設(shè)計與制造的復(fù)雜度，縮短了新品研制周期，降低了開發(fā)成本和風險。

不過，目前的3D打印并不適合批量生產(chǎn)?！八膬?yōu)勢在于傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)不出來，或者即使能生產(chǎn)但成本較高、研發(fā)周期較長的產(chǎn)品?！眮喼拗圃鞓I(yè)協(xié)會首席執(zhí)行官、3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長羅軍說。

羅軍介紹，現(xiàn)實生活中有許多用量不大、非常規(guī)設(shè)計的產(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，同時許多產(chǎn)品內(nèi)部復(fù)雜的設(shè)計構(gòu)造在實際操作中根本就無法開模?！霸偃?，傳統(tǒng)飛機制造成本高，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，不浪費一點兒金屬，節(jié)省了原材料。”

在專家們看來，媒體的報道令人興奮，但現(xiàn)實中的3D打印，并非無所不能。

全國政協(xié)委員、江蘇省社會科學院院長劉志彪曾在2013年兩會上提出《新興成長產(chǎn)業(yè)要避免衰退做法，加快發(fā)展以3D打印機為代表的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的新對策》。他指出，當前全球3D打印產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展的初級階段，對其過分追捧是不明智的。為了實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，亟待解決的關(guān)鍵問題主要有以下3個方面。

首先是產(chǎn)業(yè)市場需求的培育。市場需求是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原動力。目前，全球3D打印產(chǎn)業(yè)的市場規(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，如何培育和迅速擴大市場對3D打印產(chǎn)業(yè)的需求是當前需要解決的首要關(guān)鍵問題。

其次是產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的革新。當前，3D打印遠非成熟技術(shù)，在打印技術(shù)、控制軟件、材料開發(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。在材料開發(fā)技術(shù)方面，目前3D打印耗材非常有限，僅有石膏、無機粉料、光敏樹脂、塑料、陶瓷等10多種材料，顯然無法滿足生產(chǎn)對材料多樣性的需求。

再次是產(chǎn)業(yè)低成本和高效率生產(chǎn)的突破。與標準化、規(guī)?；牧魉€生產(chǎn)方式相比，當前3D打印技術(shù)的優(yōu)勢在“成形”而非“制造”。因生產(chǎn)的利潤源于低時間成本，而當前3D打印一個單件就需好幾個小時，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，3D打印可以在一臺打印機上一次性打印出一架能用的飛機，我敢說他是在亂說?！绷_軍對一些媒體并不準確的報道表示擔憂，他認為這無助于公眾正確認識3D打印。

“一架飛機由成千上萬不同材質(zhì)的零部件組成，不可能在一臺打印機上實現(xiàn)。其實嚴格來講，3D打印制造的只是飛機的外殼和部分金屬零部件，而飛機中的精密儀器和復(fù)雜的集成電路，目前還是不能通過3D技術(shù)打印出來的?！绷_軍解釋說。

“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，3D打印的核心技術(shù)有兩個，一個是激光噴嘴，另一個就是打印材料，前者關(guān)系產(chǎn)品的精度和硬度，后者關(guān)系產(chǎn)品的實用性。在他看來，目前材料是3D打印發(fā)展亟待突破的瓶頸。因為任何一件產(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，打印一個大的零件通常要好幾天，一個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。

“連機器帶物料差不多兩萬元錢，用了整整4個小時才打印出一個小小的手環(huán)。”一位購買了3D打印機的用戶徐天舒在微博上抱怨。

在他看來，3D打印機目前只能小規(guī)模打印一些復(fù)雜的物件，除了對個人用戶來說成本太高，有限的材料選擇也是很大的問題?！按蛴泶蛴∪?，不管是打印玩偶還是模型，都是固定的一種材料，時間長了新鮮感也就沒了?！?/p>

除了個人用戶對打印體驗豐富性的要求，對工業(yè)級用戶而言，材料的稀缺也讓3D打印機是暫時只能用于小規(guī)模試制的“奢侈品”。一家已采用3D打印的醫(yī)療器械公司負責人向記者透露，工業(yè)級3D打印機使用的材質(zhì)幾乎不能通過淘寶等電商平臺買到，很多只能匹配生產(chǎn)廠家提供的耗材，大多是國外進口，價格非常昂貴。

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)極小的市場回報，使他和團隊不得不暫緩了工程塑料等材料的研制。

而今，情況依然沒有好轉(zhuǎn)。

雖然國際上先進的3D打印企業(yè)已能實現(xiàn)工程塑料、尼龍、樹脂、石膏粉等10多種3D打印材料的打印，但是在國內(nèi)，3D打印材料嚴重受限的“缺鈣”現(xiàn)象絲毫沒有好轉(zhuǎn)——自主研發(fā)的3D打印機大多只能打印金屬、ABS這區(qū)區(qū)兩種材料，并且每一臺機器只能打印一種材料，無法實現(xiàn)打印材料的自由切換。

“即便美國最先進的廠家有10多種打印材料，要想讓3D打印進入大眾消費領(lǐng)域，他們這個數(shù)量也遠遠不夠。”馮濤說。

王華明，北京航空航天大學材料學院教授，憑借飛機鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)獲得2012年度國家技術(shù)發(fā)明一等獎。他說，之所以材料如此稀缺，是因為3D打印所用的材料是一套與傳統(tǒng)材料學不同，需結(jié)合精密儀器、3D打印工藝和材料本身的相對獨立的研發(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。對于絕大多數(shù)企業(yè)來說，3D打印市場培育尚處初期，投資研發(fā)新材料的動力嚴重不足。

3D打印能打印人耳、肝臟等人體器官的消息頻見報端，王華明則認為，“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打印機的功勞。”

標準太低、太粗糙

現(xiàn)有標準定得太低、太粗糙，幾乎任何一家3D打印企業(yè)都能輕易達標。

假如材料問題解決了，成本也降下來了，能夠幫人們隨時隨地實現(xiàn)個性打印，3D打印機是不是就能暢通無阻地“飛入尋常百姓家”呢？

答案依然是否定的，事情遠非這么簡單。

“打印精度是否達到廠家宣稱的標準、噴頭是不是容易堵，這些產(chǎn)品特性都沒有官方的評價機制，只能上網(wǎng)查查、憑網(wǎng)友和同行的口碑推薦了?！币晃幌胍徺I一臺桌面3D打印機的首飾設(shè)計師表達了她的困惑。

她的擔心絕非個例。記者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，市場上專業(yè)3D打印設(shè)備公司的桌面3D打印機售價1萬～3萬元不等。然而，在一些硬件社區(qū)，只需花6000元就能買到一臺DIY的3D打印機。

相差1到5倍的價格，質(zhì)量上的差別，買家卻很難從權(quán)威機構(gòu)的質(zhì)量認證標準上獲得辨別。

事實上，中國機械工程學會特種加工分會此前已牽頭制定了3D打印技術(shù)相關(guān)的安全標準、產(chǎn)品標準，但是對于這一標準，馮濤認為，“現(xiàn)有標準定得太低、太粗糙，幾乎任何一家3D打印企業(yè)都能輕易達標。對維護行業(yè)健康競爭發(fā)展，對消費者權(quán)益也更為重要的具體的產(chǎn)品檢測方法、檢測標準，這些都沒有明確的規(guī)定?！?/p>

馮濤認為，當3D打印機像手機、電視這種成熟的產(chǎn)品或電子儀器一樣，由第三方機構(gòu)都可對其產(chǎn)品達標情況進行檢驗時，3D打印機才有可能真正地“飛入尋常百姓家”。

掀起第三次工業(yè)革命？

與其過于樂觀地說3D打印技術(shù)將引領(lǐng)“第三次工業(yè)革命”，還不如說有助于推動產(chǎn)業(yè)升級更為實際。

英國《經(jīng)濟學人》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打印機為基礎(chǔ)、更加靈活、所需投入更少的生產(chǎn)方式?！督?jīng)濟學人》將這種趨勢稱之為“社會化制造”，并認為這種新型的生產(chǎn)方式，有望促成第三次工業(yè)革命。

然而，對于3D打印技術(shù)是否會就此帶來“第三次工業(yè)革命”的問題，柏林工業(yè)大學3D實驗室主任哈特穆特·施萬特教授卻給出了否定的答案。他說：“盡管3D打印技術(shù)對于科學和經(jīng)濟已有一個重要的作用，并且贏得一個非常有活力的發(fā)展，設(shè)備和軟件被不斷研發(fā)更新，有了越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域。但我認為現(xiàn)在這個階段就說3D打印將帶來‘第三次工業(yè)革命是夸張的，目前還沒有人可以做這樣的斷言。”

施萬特解釋說：“目前為止，3D打印技術(shù)仍然是一個非常昂貴的技術(shù)。設(shè)備購置、材料成本以及技術(shù)維護都還非常昂貴。在3D打印機市場上雖然可以有多種不同的技術(shù)，但是每種技術(shù)只有一個制造商，他們?nèi)匀辉噲D維持較高的價格，因此一般的中小型企業(yè)在經(jīng)濟上難以支撐這樣的應(yīng)用。還有一個更大的問題，3D打印任務(wù)不可能點擊一個按鈕就自動產(chǎn)生。大部分的工作在于密集的數(shù)據(jù)準備。這需要大量的時間并要求大部分員工有長期的經(jīng)驗和專門技能，這樣的人現(xiàn)在數(shù)量還非常少，這也不是一個中小企業(yè)所負擔得起的?！?/p>

在劉志彪看來，與其過于樂觀地說3D打印技術(shù)將引領(lǐng)“第三次工業(yè)革命”，還不如說有助于推動產(chǎn)業(yè)升級更為實際。3D打印技術(shù)雖然會重整發(fā)達國家制造業(yè)競爭力，但是短期內(nèi)難以顛覆整個傳統(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；第三，個性化打印成本極高，而只有規(guī)模化才能降低成本?！?劉志彪指出，3D打印的“革命性”或許只有在漫長的發(fā)展過程中才能慢慢顯露，但短期內(nèi)難以成為“革命性”的現(xiàn)實。

對制造業(yè)產(chǎn)生沖擊？

3D打印和傳統(tǒng)制造都有各自的優(yōu)勢，兩者不可互相取代，在今后很長一段時間內(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，會對中國制造業(yè)造成哪些沖擊？劉志彪表示，在個性化需求逐漸占據(jù)主導地位的消費時代，3D打印產(chǎn)業(yè)化顯然會對中國這樣的制造業(yè)大國產(chǎn)生巨大的影響。一是由于其超強的設(shè)計能力，可能帶動我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級；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)展機遇；四是使研發(fā)和設(shè)計等“非實體性活動”成為產(chǎn)業(yè)鏈高端，從而推動制造業(yè)價值鏈的攀升和制造服務(wù)化。

王華明說，3D打印是一匹千里馬，確有用武之地。但是，至少從目前來看，3D打印和傳統(tǒng)制造都有各自的優(yōu)勢，兩者不可互相取代，在今后很長一段時間內(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一致， 3D打印機不會徹底取代車床、鉆頭、沖壓機、制模機等傳統(tǒng)工具，傳統(tǒng)的標準化生產(chǎn)方式仍然會是主流。3D打印不會把中國制造“逼上梁山”，反而會成為傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的“好哥們”。

市場培育的過程雖然漫長，卻極少有人否認3D打印機的發(fā)展前景。“20年前機器人剛剛興起時，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)機器人，工業(yè)機器人的發(fā)展拐點已經(jīng)到來。同樣是制造業(yè)變革的一部分，3D打印機肯定會與機器人一樣，也會迎來這一天?！瘪T濤說。

“生物制造是今后3D打印的一個最新發(fā)展方向，基于3D打印技術(shù)的細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，這個產(chǎn)業(yè)在美國已經(jīng)興起，并達到了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現(xiàn)?！?/p>

對3D打印的前景，羅軍也十分看好。他說，未來3D打印將呈現(xiàn)與傳統(tǒng)制造業(yè)并駕齊驅(qū)、互相補充的發(fā)展態(tài)勢。3D打印技術(shù)的發(fā)展離不開傳統(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)型升級提供技術(shù)支持”。

劉志彪表示，對以3D打印機為主的新興智能化革命，如果繼續(xù)沿用過去的做法，一定會使新興成長產(chǎn)業(yè)發(fā)生衰退。過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始就想出口；二是以高科技名義拼廉價勞動力；三是一哄而上，沒有必要的準入門檻；四是補貼生產(chǎn)者而不是補貼消費者，刺激不了消費和使用市場的擴大；五是不基于對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造、不與其協(xié)調(diào)發(fā)展，而是單打獨斗，孤軍深入。如果發(fā)展體制、政府導向與實際做法不改變，光伏等新興產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的嚴重“畸型癥”，將難免在3D打印機等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中再現(xiàn)。

劉志彪強調(diào)，過去的經(jīng)驗教訓證明，一旦政府尤其是地方政府的全部注意力都被某個或某幾個熱點新興產(chǎn)業(yè)吸引，那么必然造成投資過度、產(chǎn)能過剩和盲目重復(fù)競爭。