3D打印，開啟“私人訂制”時(shí)代

雷洋

最近幾年，3D打印的曝光度越來越高，3D打印房屋、3D打印汽車等3D打印產(chǎn)品的橫空出現(xiàn)，不僅引起民眾的廣泛關(guān)注，更是使得3D打印成為投資資金的新寵，銀邦股份、中航重機(jī)、華中數(shù)控等3D打印概念股表現(xiàn)大好。實(shí)際上，3D打印并非新鮮事物，早在20世紀(jì)80年代就有專門的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)從事3D打印設(shè)備、材料、產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)制造。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，3D打印已在工業(yè)造型、機(jī)械制造、軍事、建筑、影視、家電輕工、醫(yī)學(xué)、考古、文化藝術(shù)、雕刻、首飾等領(lǐng)域取得技術(shù)突破并得到初步應(yīng)用。雖然目前全球3D打印市場(chǎng)份額只占整個(gè)制造業(yè)的0.02%，但是隨著3D打印技術(shù)和材料的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域必將不斷拓展，應(yīng)用規(guī)模將不斷擴(kuò)大。2012年，全球3D打印設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為22.04億美元，同比增長(zhǎng)28.6%，預(yù)計(jì)到2017年將達(dá)到50億美元，到2020年將達(dá)到108億美元。

工業(yè)4.0背景下3D打印必受政策熱捧

3D打印技術(shù)完美地契合了工業(yè)4.0制造智能化、資源效率化和產(chǎn)品人性化的理念，因此成為廣大國(guó)家發(fā)展的重點(diǎn)。2012年，奧巴馬針對(duì)美國(guó)制造業(yè)提出了一系列發(fā)展方案，將3D打印列為11項(xiàng)重要技術(shù)之一，并聯(lián)合研發(fā)機(jī)構(gòu)、高等院校、制造商，建立了國(guó)家3D打印研究所。3D打印是一場(chǎng)制造技術(shù)的革命，對(duì)中國(guó)制造業(yè)升級(jí)至關(guān)重要。我國(guó)從20世紀(jì)90年代起研發(fā)3D打印技術(shù)，目前，清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京隆源公司等研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)，已經(jīng)在3D打印設(shè)備和材料領(lǐng)域取得一定研究成果。2012年10月，中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立，2013年，中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心（南京、濰坊、珠海）相繼成立。2013年，3D打印入選國(guó)家“863”計(jì)劃，國(guó)家將提供4000萬人民幣作為研究基金來支持3D打印核心技術(shù)的發(fā)展，北京將投入15億人民幣支持3D打印技術(shù)。2015年2月，工信部下發(fā)《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015-2016年）》，對(duì)3D產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了整體計(jì)劃，未來相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的出臺(tái)在預(yù)料之中。

定制化生產(chǎn)制造是3D打印主要發(fā)展方向

基于3D打印低成本定制化的優(yōu)勢(shì)，航空工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)和個(gè)人消費(fèi)是其最具潛力的應(yīng)用領(lǐng)域?！笆濉逼陂g，我國(guó)3D打印將率先在航空工業(yè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。2013年1月，“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，我國(guó)成為世界上第二個(gè)掌握飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形及技術(shù)的國(guó)家、世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構(gòu)件制造且付諸實(shí)用的國(guó)家，航空部門和汽車制造等工業(yè)領(lǐng)域是該類3D打印技術(shù)最能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域，未來幾年其應(yīng)用將步入快速成長(zhǎng)期。

3D打印在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用初步顯現(xiàn)，目前正在探索的應(yīng)用主要有假牙和假肢，當(dāng)3D打印技術(shù)與醫(yī)學(xué)影像建模、仿真技術(shù)結(jié)合之后，還能夠在人工假體、植入體、人工組織器官的制造方面得到廣泛應(yīng)用。隨著打印設(shè)備和打印材料技術(shù)的進(jìn)一步突破、成本的進(jìn)一步下降，3D打印在個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域（食品、藝術(shù)品、個(gè)性化物品等）也將得到進(jìn)一步發(fā)展?！笆濉逼陂g，3D打印將深刻影響制造企業(yè)的生產(chǎn)方式，引領(lǐng)制造業(yè)從標(biāo)準(zhǔn)化和精益化生產(chǎn)步入定制化生產(chǎn)。經(jīng)過“十三五”的夯實(shí)發(fā)展，到“十四五”期間，借助網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，我國(guó)有望初步形成以“個(gè)體創(chuàng)意+社區(qū)共建+云制造”為代表的新的制造業(yè)模式。

3D打印產(chǎn)業(yè)化發(fā)展尚需突破四大瓶頸

從中長(zhǎng)期看來，3D打印產(chǎn)業(yè)具有較為廣闊的發(fā)展前景，但目前產(chǎn)業(yè)距離成熟階段尚有較大距離，理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感，短期內(nèi)對(duì)于3D打印的發(fā)展不宜過分高估。3D打印欲實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，需要突破技術(shù)成本、打印材料、產(chǎn)品質(zhì)量、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)等四大瓶頸。技術(shù)成本方面，以3D打印機(jī)為例，其造價(jià)昂貴，大多桌面級(jí)3D打印機(jī)售價(jià)2萬元人民幣左右，國(guó)內(nèi)的仿制品價(jià)格可以低到6000元以下，但質(zhì)量難以保證。打印材料方面，3D打印材料多采用化學(xué)聚合物，選擇的局限性較大，成型品的物理特性較差，而且安全方面也存在隱患，另外材料的價(jià)格也偏高，亟需豐富材料品種、降低材料價(jià)格。產(chǎn)品質(zhì)量方面，許多3D打印產(chǎn)品精度還不盡人意，打印效率還遠(yuǎn)不適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化需求，而且受工作原理的限制，打印精度與速度之間存在嚴(yán)重沖突。社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)方面，3D打印的技術(shù)優(yōu)勢(shì)使得假冒、仿造變得更加容易，不在知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面提前做好應(yīng)對(duì)，3D打印技術(shù)的泛濫將會(huì)帶來嚴(yán)重的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。