3D 打印 開(kāi)啟制造新空間

文/牛祿青

3D 打印 開(kāi)啟制造新空間

文/牛祿青

沒(méi)有人能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)3D 打印對(duì)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)模式產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響，但3D 打印技術(shù)將對(duì)它能接觸到的一切領(lǐng)域特別是制造業(yè)產(chǎn)生沖擊

新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)變革，形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。各國(guó)都在加大科技創(chuàng)新力度，推動(dòng)3D打印（業(yè)內(nèi)稱“增材制造”）等領(lǐng)域取得新突破。

3D打印對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響將是廣泛而深遠(yuǎn)的。15世紀(jì)中葉的印刷術(shù)、18世紀(jì)中葉的蒸汽機(jī)、20世紀(jì)中葉的計(jì)算機(jī)，都曾經(jīng)給當(dāng)時(shí)的世界帶來(lái)翻天覆地的變革。然而在當(dāng)時(shí)，沒(méi)有人曾準(zhǔn)確預(yù)測(cè)到這些新技術(shù)對(duì)人類的深刻影響。同樣，今天也沒(méi)有人能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)3D打印對(duì)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)模式產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。但3D打印技術(shù)將對(duì)它能接觸到的一切領(lǐng)域特別是制造業(yè)產(chǎn)生沖擊。

隨著《中國(guó)制造2025》及重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖的發(fā)布，提高制造業(yè)創(chuàng)新能力的呼聲日益突出。作為一項(xiàng)傳統(tǒng)制造技術(shù)的顛覆性創(chuàng)新，3D打印技術(shù)備受矚目。

3D打印是以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，將材料逐層堆積制造出實(shí)體物品的新興制造技術(shù),體現(xiàn)了信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與先進(jìn)材料技術(shù)、數(shù)字制造技術(shù)的密切結(jié)合，是先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分。當(dāng)前，3D打印技術(shù)已經(jīng)從研發(fā)轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，其與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深度融合，或?qū)⒔o傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)變革性影響。加快3D打印技術(shù)發(fā)展，盡快形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，對(duì)于推進(jìn)我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。

Wohlers Report 2015報(bào)告顯示，3D打印在2014年覆蓋了41億美元的市場(chǎng)。該行業(yè)僅在2014年就增長(zhǎng)了逾10億美元份額，在過(guò)去三年里的復(fù)合年增長(zhǎng)率為33.8%，增長(zhǎng)強(qiáng)勁。2015年略有放緩，2016年全球總銷售額將增加至73億美元，2018年這個(gè)數(shù)字將是127億，到2020年市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到212億美元。

曾經(jīng)默默無(wú)聞的3D打印現(xiàn)在越來(lái)越受到國(guó)家的重視。8月21日下午，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)主持國(guó)務(wù)院專題講座，討論加快發(fā)展先進(jìn)制造與3D打印等問(wèn)題。主講人盧秉恒是我國(guó)機(jī)械制造與自動(dòng)化領(lǐng)域著名科學(xué)家，也是我國(guó)3D打印領(lǐng)域唯一的工程院院士。

李克強(qiáng)聽(tīng)完專家講解后指出，以信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合為特征的智能制造模式，正在引發(fā)整個(gè)制造業(yè)的深刻變革。3D打印是制造業(yè)有代表性的顛覆性技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了制造從等材、減材到增材的重大轉(zhuǎn)變，改變了傳統(tǒng)制造的理念和模式，具有重大價(jià)值。

今年2月28日，工信部、國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部聯(lián)合發(fā)布《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃 (2015-2016年)》。該計(jì)劃指出，把培育和發(fā)展增材制造產(chǎn)業(yè)作為推進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的一項(xiàng)重要任務(wù)，以直接制造為增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要戰(zhàn)略取向，兼顧增材制造技術(shù)在原型制造和模具開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用，面向航空航天、汽車、家電、文化創(chuàng)意、生物醫(yī)療、創(chuàng)新教育等領(lǐng)域重大需求，聚焦材料、裝備、工藝、軟件等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，發(fā)揮企業(yè)主體作用,加大政策引導(dǎo)和扶持力度,營(yíng)造良好發(fā)展環(huán)境，促進(jìn)增材制造產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。

制造業(yè)面臨內(nèi)憂外患

“三期疊加”之下，“中國(guó)制造”正遭遇著空前的困難。中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局服務(wù)業(yè)調(diào)查中心最新發(fā)布的2015年9月份中國(guó)制造業(yè)采購(gòu)經(jīng)理指數(shù)（PMI）為49.8%，雖然比上月上升0.1個(gè)百分點(diǎn)，但仍處于50%榮枯臨界值以下，而且這是自2014年10月份以來(lái)連續(xù)12個(gè)月同比下降，顯示中國(guó)制造業(yè)發(fā)展持續(xù)放緩。

此外，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的2015年8月份工業(yè)品出廠價(jià)格指數(shù)（PPI）為94.1，自2012年3月份以來(lái)一直處于負(fù)增長(zhǎng)，工業(yè)企業(yè)的利潤(rùn)大幅被擠壓，說(shuō)明高投資速度放緩以后，工業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩。

國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心原副主任劉世錦表示，以往中國(guó)經(jīng)濟(jì)高增長(zhǎng)主要依托于高投資，高投資中主要包括三塊，基礎(chǔ)設(shè)施大體占20%到25%，房地產(chǎn)占25%左右，制造業(yè)投資占30%以上，這三項(xiàng)合起來(lái)是中國(guó)投資的80%到85%，其中制造業(yè)投資直接依賴于基礎(chǔ)設(shè)施和房地產(chǎn)的投資以及出口的增長(zhǎng)。中國(guó)的高投資要調(diào)整到位，就要有三個(gè)“落地”，通俗稱為基礎(chǔ)設(shè)施、房地產(chǎn)和出口這三只靴子要落地。目前基礎(chǔ)設(shè)施投資和出口這兩個(gè)靴子已經(jīng)相繼落地，房地產(chǎn)投資也開(kāi)始回落。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)出口總值由過(guò)去每年20%以上的增長(zhǎng)回落到2012年以來(lái)的5%到8%的增長(zhǎng)區(qū)間。2015年上半年，我國(guó)進(jìn)出口總值11.53萬(wàn)億元人民幣，比去年同期下降6.9%。其中，出口6.57萬(wàn)億元，增長(zhǎng)0.9%，出口形勢(shì)更加嚴(yán)峻。

許多專家表示，出口下降涉及國(guó)際和國(guó)內(nèi)多重因素，一方面，一些東南亞國(guó)家正在中低端制造業(yè)上發(fā)力，憑借比中國(guó)更加廉價(jià)的勞動(dòng)力，搶奪中國(guó)成本優(yōu)勢(shì)地位，而原本在華生產(chǎn)的外資高端制造業(yè)也回流發(fā)達(dá)國(guó)家，“前后夾擊”讓中國(guó)制造生存空間變狹小；另一方面，由于我國(guó)的勞動(dòng)力、土地、環(huán)境等要素成本以及匯率水平的上升，使得我國(guó)的出口競(jìng)爭(zhēng)力在下降。

面對(duì)經(jīng)濟(jì)下行壓力以及發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展中國(guó)家低成本競(jìng)爭(zhēng)的的雙重?cái)D壓，一些制造企業(yè)已經(jīng)扛不住了，不斷傳來(lái)停產(chǎn)半停產(chǎn)、破產(chǎn)倒閉的消息，以東莞、蘇州、溫州最為突出。2014年12月，先是知名手機(jī)零部件代工廠蘇州聯(lián)建科技宣布倒閉，隨后聯(lián)建的兄弟公司，位于東莞的萬(wàn)事達(dá)公司和聯(lián)勝公司相繼倒閉。同樣位于蘇州的諾基亞手機(jī)零部件供應(yīng)商閎暉科技也宣布關(guān)門停產(chǎn)，并遣散了大部分員工。

據(jù)了解，聯(lián)建科技曾是蘋(píng)果手機(jī)屏幕供應(yīng)商，后來(lái)與小米也有過(guò)幾年合作，鼎盛時(shí)有員工兩萬(wàn)多人，2014年業(yè)務(wù)則每況愈下，至倒閉前還有3000多名員工。萬(wàn)事達(dá)公司和聯(lián)勝公司兩家工廠倒閉時(shí)共擁有員工7000人。

2015年1月，東莞手機(jī)零部件制造商奧思睿德世浦電子的老板欠債1.35億元跑路。而在以制造服裝、眼鏡、鞋、打火機(jī)等小商品聞名世界的溫州，2009年以來(lái)每年都有數(shù)十家大小加工制造企業(yè)倒閉，正在經(jīng)歷著制造產(chǎn)業(yè)的空心化。

由于2008年后瘋狂擴(kuò)張，中國(guó)建筑陶瓷和衛(wèi)浴的年產(chǎn)能全世界人民即使全部使用中國(guó)貨也需要二到三年才能消化完成。去年以來(lái)，隨著房地產(chǎn)轉(zhuǎn)趨冷淡，倒閉潮接踵而來(lái)。

家具業(yè)同樣不能幸免，大型家具企業(yè)倒閉層出不窮。去年深圳家居巨頭華源軒、富之島宣告破產(chǎn)，今年5月3日擁有23年歷史的廣州標(biāo)卓家私破產(chǎn)，有“東莞家具航母”之稱的東莞永信家具制造有限公司也相繼倒閉。據(jù)最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，兩年來(lái)僅深圳龍崗、東莞厚街、佛山龍江三個(gè)鎮(zhèn)倒閉的家具廠多達(dá)849家。

提質(zhì)增效升級(jí)是出路

盡管各地接連出現(xiàn)企業(yè)破產(chǎn)倒閉，但也有不少制造企業(yè)順勢(shì)而為，銳意創(chuàng)新，利用3D打印、機(jī)器人、“互聯(lián)網(wǎng)+”等新興技術(shù)，不僅生存了下來(lái)，甚至提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

據(jù)了解，浙江一些傳統(tǒng)制造企業(yè)早已意識(shí)到3D打印技術(shù)的廣闊前景，并積極投入研發(fā)，其中還有企業(yè)與盧秉恒院士進(jìn)行3D打印技術(shù)合作。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前浙江約有1萬(wàn)家企業(yè)在使用3D打印新技術(shù)，其中民企占了很大比例。

此外，積極應(yīng)用3D打印技術(shù)、加快轉(zhuǎn)型升級(jí)的典型企業(yè)還有家電行業(yè)的海爾、美的；汽車行業(yè)的比亞迪、吉利；機(jī)械行業(yè)的玉柴機(jī)器、新界泵業(yè)；化工行業(yè)的上海家化等。

實(shí)際上，美國(guó)經(jīng)濟(jì)如今有所“復(fù)蘇”，3D打印新技術(shù)的推廣功不可沒(méi)。2011年，杰里米·里夫金重磅推出的新書(shū)《第三次工業(yè)革命》，將3D打印推向了經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略高度；2012年，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬宣布斥資3000萬(wàn)美元建一個(gè)新的國(guó)家級(jí)制造創(chuàng)新研究所，即3D打印實(shí)驗(yàn)室和培訓(xùn)中心，推動(dòng)了3D打印技術(shù)的應(yīng)用。奧巴馬政府認(rèn)為3D打印技術(shù)是一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，它能顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)，完全改變大多數(shù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)模式，并且成為未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)的必爭(zhēng)領(lǐng)域。

如今在美國(guó)，3D打印技術(shù)已進(jìn)入電動(dòng)汽車的車身和底盤(pán)、航空航天和國(guó)防軍工領(lǐng)域金屬零件、牙齒骨骼等多個(gè)制造領(lǐng)域，推動(dòng)美國(guó)在高科技和高端裝備制造領(lǐng)域繼續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

浙江省3D打印聯(lián)盟相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，“美國(guó)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的成功經(jīng)驗(yàn)，也可以借鑒到我們傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型升級(jí)中。3D打印新技術(shù)，可以促使中國(guó)人創(chuàng)新能力和設(shè)計(jì)能力的極大釋放，堪稱經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的‘牛鼻子’，從而解決一般‘中國(guó)制造’缺乏創(chuàng)新和美感等難題，最終推動(dòng)‘中國(guó)制造’轉(zhuǎn)向‘中國(guó)創(chuàng)造’?！?/p>

國(guó)務(wù)院參事室特約研究員姚景源認(rèn)為，在新常態(tài)，創(chuàng)新才是經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)改革的動(dòng)力?！斑^(guò)去我們?cè)趪?guó)際化的分工中，基本上處在國(guó)際產(chǎn)業(yè)鏈的末端，缺少自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，貼牌生產(chǎn)，賺微薄的辛苦費(fèi)。現(xiàn)在我們要通過(guò)國(guó)際化不斷提升自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力?！?/p>

中國(guó)制造的根本問(wèn)題在于大而不強(qiáng)。據(jù)了解，中國(guó)的機(jī)床占到世界產(chǎn)量的38%，但是高檔的數(shù)控機(jī)床基本得靠進(jìn)口；中國(guó)鋼鐵產(chǎn)量世界第一，但是港口碼頭上高噸位起重機(jī)的鋼絲繩和航空母艦的甲板得進(jìn)口。中國(guó)的鋁產(chǎn)量是世界第一，但是飛機(jī)上用的鋁需要進(jìn)口；中國(guó)給每人每年平均做3套半衣服，但是這么大的出口服裝基本上都是貼牌。

姚景源舉例說(shuō)，蘋(píng)果手機(jī)相當(dāng)一部分是在中國(guó)生產(chǎn)，“而我們每生產(chǎn)一部蘋(píng)果手機(jī)，其中49%的利潤(rùn)被美國(guó)拿走了，日本拿走了30%多，韓國(guó)還拿走了百分之十幾，剩下我們中國(guó)拿3.63%。”

姚景源認(rèn)為，低成本的時(shí)代一去不復(fù)返了。中國(guó)制造業(yè)想要在全球市場(chǎng)上拿到話語(yǔ)權(quán)，就要勇于轉(zhuǎn)型升級(jí)，推動(dòng)中國(guó)制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高創(chuàng)新能力，從過(guò)去更多地依賴傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌膬?yōu)勢(shì)，比如科技優(yōu)勢(shì)、高素質(zhì)勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì)，以及整個(gè)社會(huì)的綜合配套優(yōu)勢(shì)，只有在這些方面下工夫，才能在國(guó)際大品牌中看到更多的中國(guó)品牌。

實(shí)際上，中國(guó)制造提升的空間還是相當(dāng)大的。財(cái)經(jīng)作家吳曉波寫(xiě)了篇《去日本買只馬桶蓋》的文章風(fēng)靡網(wǎng)絡(luò)，他提到中國(guó)的中產(chǎn)階層到日本去買電飯煲、吹風(fēng)機(jī)、馬桶蓋、保溫杯、陶瓷菜刀等商品。這些在中國(guó)遍地都是的商品為何能大賣特賣？因?yàn)樗鼈兏?xì)、更貼心、更好用。

現(xiàn)在，中國(guó)已經(jīng)是制造業(yè)大國(guó)，不能再一味用“市場(chǎng)換技術(shù)”的后發(fā)戰(zhàn)略和貼牌仿制的低端路子了，必須提高設(shè)計(jì)研發(fā)水平，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的不斷創(chuàng)新，才能縮短中國(guó)制造的“最后一公里”。

李克強(qiáng)總理在8月份的國(guó)務(wù)院專題講座上表示，促進(jìn)中國(guó)制造上水平，既要在改造傳統(tǒng)制造上“補(bǔ)課”，同時(shí)還要瞄準(zhǔn)世界產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展前沿，加快3D打印等新技術(shù)新裝備的運(yùn)用和制造，以個(gè)性化定制對(duì)接海量用戶，以智能制造滿足更廣闊市場(chǎng)需求，以綠色生產(chǎn)贏得可持續(xù)發(fā)展未來(lái)，使中國(guó)裝備價(jià)格優(yōu)勢(shì)疊加性能、質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)，為國(guó)際產(chǎn)能合作拓展更大空間，在優(yōu)進(jìn)優(yōu)出中實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造水平躍升。

3D打印注入制造業(yè)新活力

2015年9月初，來(lái)自法制晚報(bào)的一則“清華畢業(yè)生研發(fā)“3D煎餅打印機(jī)” 可用電腦操作打印百變卡通煎餅” 的新聞爆紅網(wǎng)絡(luò)。這7名清華大學(xué)軟件學(xué)院的畢業(yè)生去年8月發(fā)現(xiàn)3D打印很有市場(chǎng)，于是創(chuàng)辦了生產(chǎn)3D打印機(jī)的北京清軟海芯科技有限公司。他們生產(chǎn)的打印機(jī)，原本都是制作各種物件，在受到一個(gè)賣煎餅的朋友啟發(fā)后，他們將科技與美食結(jié)合——打印煎餅。

由于第一代煎餅打印機(jī)的外形太大、過(guò)于笨拙，加熱也不均勻。他們又接著做第二代煎餅打印機(jī)，今年7月終于研發(fā)成功，可用平板電腦操作。他們打印煎餅的食材有面粉、牛奶、黃油、雞蛋、糖和泡打粉，未來(lái)會(huì)增加更多口味。據(jù)了解，一臺(tái)煎餅打印機(jī)的成本約為3000元，他們還在繼續(xù)改良中，希望可以將圖案打印得更精美，并加快打印速度。目前已經(jīng)獲得了徐小平千萬(wàn)元的天使投資。

除了打印食品，還可以3D打印汽車。美國(guó)的設(shè)計(jì)公司KOR Ecologic、數(shù)字制造商RedEyeOn Demand以及3D打印制造商Stratsys合作完成了第一款用3D打印制造的高燃油效率混合動(dòng)力車Urbee 2，車輛除了底盤(pán)、動(dòng)力系統(tǒng)和電子設(shè)備等，超過(guò)50%的部分都是由ABS塑料打印而來(lái)。2014年，Local Motors公司推出了升級(jí)版的3D打印電動(dòng)汽車Strati（斯特拉迪），此車的進(jìn)步之處首先在于它的底盤(pán)部分也采用了3D打印技術(shù)制造，其次它的打印時(shí)間僅為44個(gè)小時(shí)。如果加上組裝時(shí)間，最新的數(shù)據(jù)表明只需要三天就能造出Strati。從超過(guò)100天到3天，效率的飛速提升預(yù)示著3D打印汽車的未來(lái)發(fā)展不可預(yù)估。

華曙高科董事長(zhǎng)許小曙博士表示，目前3D打印在汽車中的應(yīng)用主要有五大方面：1、用于設(shè)計(jì)；2、結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的直接制作；3、汽車上的輕量化結(jié)構(gòu)零件的制作；4、定制專用的工件和檢測(cè)器具；5、整車模型的制作。

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)3D打印技術(shù)與世界先進(jìn)水平基本同步,在高性能復(fù)雜大型金屬承力構(gòu)件增材制造等部分技術(shù)領(lǐng)域已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，成功研制出光固化、激光選區(qū)燒結(jié)、激光選區(qū)熔化、激光近凈成形、熔融沉積成形、電子束選區(qū)熔化成形等工藝裝備。3D打印技術(shù)及產(chǎn)品已經(jīng)在航空航天、汽車、生物醫(yī)療、家居、電動(dòng)工具、復(fù)雜模具制造、食品、服裝、玩具、建筑、工藝品等領(lǐng)域得到了初步應(yīng)用，涌現(xiàn)出一批具備一定競(jìng)爭(zhēng)力的骨干企業(yè)，譬如濱湖機(jī)電、華曙高科、陜西恒通、北京隆源、太爾時(shí)代、先臨三維等。

目前3D打印在汽車中的應(yīng)用主要有五大方面：1、用于設(shè)計(jì)；2、結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的直接制作；3、汽車上的輕量化結(jié)構(gòu)零件的制作；4、定制專用的工件和檢測(cè)器具；5、整車模型的制作。

世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席執(zhí)行官羅軍表示，航空航天行業(yè)將成為3D打印技術(shù)的率先受益者，通過(guò)使用3D打印技術(shù)和快速成型技術(shù)，可以降低航天器的生產(chǎn)成本。3D打印通過(guò)大量使用基于金屬粉末和絲材的高能束流增材制造技術(shù)生產(chǎn)飛機(jī)零件，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體化，降低成本和周期，達(dá)到“快速反應(yīng)，無(wú)模敏捷制造”的目的。

在航空航天領(lǐng)域，北航王華明教授3D打印的的鈦合金結(jié)構(gòu)件已經(jīng)應(yīng)用到了我國(guó)的飛機(jī)上，濱湖機(jī)電為歐洲航天局打印飛機(jī)機(jī)匣蠟?zāi)?、為空客公司打印大型鈦合金鑄件蠟?zāi)＃A曙高科用3D打印技術(shù)為中國(guó)航天科工生產(chǎn)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火裝置殼體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)地面試車一次成功。

3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新應(yīng)用層出不窮，不僅能夠打印醫(yī)療模型、醫(yī)療器械，還可以根據(jù)患者需要打印出相應(yīng)的器官，精準(zhǔn)指導(dǎo)手術(shù)。中國(guó)工程院院士戴尅戎說(shuō)，未來(lái)3D打印機(jī)或許可以定制出與人體原來(lái)器官一樣具有生物活性的人造器官，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化治療方案，為器官功能衰竭的患者帶來(lái)福音。

目前，國(guó)內(nèi)3D打印牙齒、骨骼修復(fù)技術(shù)已經(jīng)成熟，并在各大骨科醫(yī)院、口腔醫(yī)院快速普及；而3D打印細(xì)胞、軟組織、器官等方面的技術(shù)還需要進(jìn)一步研發(fā)。國(guó)內(nèi)3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的已有案例包括假肢、氣管支架、肝臟、牙齒等。

汽車制造領(lǐng)域，華曙高科與德國(guó)化工巨頭聯(lián)合開(kāi)發(fā)適用于汽車工業(yè)的3D打印裝備與材料，實(shí)現(xiàn)汽車功能件的直接制造，已在德國(guó)、美國(guó)知名汽車制造廠商啟動(dòng)測(cè)試驗(yàn)證；核電裝備領(lǐng)域，核泵上的關(guān)鍵零件原來(lái)依賴進(jìn)口，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)許多生產(chǎn)核泵的企業(yè)紛紛與濱湖機(jī)電合作，采用3D打印技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)。

在今年3月份的中國(guó)家電博覽會(huì)(AWE 2015)上，海爾推出了一款面向市場(chǎng)的功能齊全的3D打印空調(diào)，這是全球首款3D打印空調(diào)。據(jù)了解，這款空調(diào)采用了可定制的3D打印部件，用戶可根據(jù)個(gè)人的喜好，自由選擇空調(diào)的顏色、款式、性能、結(jié)構(gòu)等。而且，這款空調(diào)也具有液晶顯示屏，也是3D打印一體完成，能顯示溫度和狀態(tài)。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)海爾空調(diào)的工作人員介紹，此臺(tái)3D打印空調(diào)是海爾智慧空氣生態(tài)圈的高端定制產(chǎn)品。目前，只是打印外觀，后續(xù)空調(diào)內(nèi)所有結(jié)構(gòu)包括電腦板等都將實(shí)現(xiàn)3D打印。這款3D打印空調(diào)定價(jià)6395美元（約合人民幣4萬(wàn)元）。在9月4日舉辦的2015年德國(guó)IFA展上，海爾再次推出了可以送風(fēng)的3D打印空調(diào)，讓參觀者目瞪口呆。

盧秉恒院士在會(huì)上說(shuō)，以3D打印為代表的“增材制造”的前景是“創(chuàng)材”，即按照材料基因組，研制出超高強(qiáng)度、超高耐溫、超高韌性、超高抗蝕的新材料。目前3D打印已制造出了耐溫3315攝氏度的合金，用于“龍飛船2號(hào)”，大幅增強(qiáng)了飛船推力。進(jìn)而可以從“創(chuàng)材”到“創(chuàng)生”，即打印細(xì)胞制造器官，甚至把基因打印在細(xì)胞里實(shí)現(xiàn)基因變異。

神奇的3D打印技術(shù)，不僅可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，解決傳統(tǒng)制造所不能解決的技術(shù)難題，而且能夠?yàn)閭鹘y(tǒng)制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展注入新鮮動(dòng)力，是傳統(tǒng)制造史上一次重大突破。

3D打印促轉(zhuǎn)型案例

恒林椅業(yè)：借院士智慧，從“制造”邁向“智造”

像大多數(shù)的傳統(tǒng)企業(yè)一樣，原本以O(shè)EM/ODM模式為主的浙江恒林椅業(yè)股份有限公司，迫切希望從“浙江制造”轉(zhuǎn)型成為“浙江創(chuàng)造”。2013年，經(jīng)人牽線搭橋，這家民企與盧秉恒院士合作建立了全國(guó)椅業(yè)第一個(gè)院士專家工作站，如今已研制出國(guó)內(nèi)第一把運(yùn)用3D打印技術(shù)的私人定制辦公椅。

利用3D打印技術(shù)進(jìn)行私人定制，是因?yàn)楹懔忠螛I(yè)董事長(zhǎng)王江林捕捉到椅業(yè)市場(chǎng)的痛點(diǎn)——電腦族越來(lái)越多，腰椎和頸椎等職業(yè)病頻繁發(fā)生?！?D打印技術(shù)，主要運(yùn)用在座椅結(jié)構(gòu)中用于承重的坐板和背板的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)座椅和使用者臀部、背部的無(wú)縫貼合?！焙懔忠螛I(yè)研發(fā)部經(jīng)理戴澤斌說(shuō)。

在恒林椅業(yè)位于湖州安吉縣的研發(fā)部，有一臺(tái)比人高的3D打印機(jī)。只要研發(fā)人員通過(guò)電腦，輸入一堆客戶數(shù)據(jù)，很快，3D打印機(jī)身上的機(jī)械手就會(huì)開(kāi)始工作?！按蛴〕鲆粋€(gè)塑料坐板或椅背，只需兩三天功夫。”王江林說(shuō)，“雖然3D打印的材料成本是普通開(kāi)模費(fèi)用的2.5—3倍，但大大節(jié)省了時(shí)間成本，成為企業(yè)增效的高科技利器?！卑凑諅鹘y(tǒng)方式，新設(shè)計(jì)的坐板或椅背進(jìn)入產(chǎn)品開(kāi)模階段（即按設(shè)計(jì)圖制作首個(gè)成型產(chǎn)品），“生產(chǎn)產(chǎn)品的周期至少要兩個(gè)月”。

不過(guò)，這種私人定制椅要比一般椅子貴不少?！翱紤]到3D打印的成本和個(gè)性化零部件必須單獨(dú)加工等問(wèn)題，個(gè)性化定制的座椅成本將是普通座椅的兩到三倍，但新技術(shù)帶來(lái)的舒適度是傳統(tǒng)工藝遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的?！焙懔忠螛I(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者。

據(jù)報(bào)道，“中國(guó)椅業(yè)之鄉(xiāng)”安吉縣有椅業(yè)生產(chǎn)企業(yè)700多家，其中規(guī)模以上企業(yè)150多家。有統(tǒng)計(jì)顯示，全球每?jī)砂岩巫又芯陀幸话咽前布圃斓模欢捎谟霉こ杀旧蠞q、出口需求下降等行業(yè)難題，安吉椅業(yè)面臨產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸。當(dāng)?shù)夭簧僖螛I(yè)企業(yè)走的是為人家貼牌，搞代工生產(chǎn)的路子，但利潤(rùn)并不高。以當(dāng)?shù)匾患乙螛I(yè)大企業(yè)為例，雖然年產(chǎn)值曾做到1.25億元，但利潤(rùn)只有3%至5%。

王江林回過(guò)頭去看，與院士合作搞研發(fā)，花大力氣改變代工的“老路”，這條路算是走對(duì)了，“未來(lái)還要走下去”。據(jù)介紹，恒林椅業(yè)還將與盧秉恒開(kāi)展課題合作，把3D科技私人定制椅推向更高端。

3D打印有利于降低生產(chǎn)成本，主要表現(xiàn)在：一是提高生產(chǎn)效率。具體為：1、提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。在現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)條件下，產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)還難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，3D打印技術(shù)的應(yīng)用使制造業(yè)中快速原型環(huán)節(jié)制作效率大大提高，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)更高效、更經(jīng)濟(jì)。2、縮短產(chǎn)品研制周期。在傳統(tǒng)制造方式中，模具的投入與開(kāi)發(fā)占據(jù)企業(yè)較高成本，3D打印無(wú)需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品研制周期。3、簡(jiǎn)化工藝流程。3D打印利用由三維CAD模型制造形狀復(fù)雜的原型，省去了許多傳統(tǒng)的工序。美國(guó)3DSystem公司已經(jīng)把這項(xiàng)技術(shù)的覆蓋面擴(kuò)大到直接制造上，不再需要復(fù)雜的機(jī)加工和供應(yīng)。4、減少生產(chǎn)時(shí)間。3D打印可一步將零件加工到最終形狀，制造時(shí)間降低為以前的1/10到1/5，從概念到制出成品的事件將縮短50－80%，從而加快上市時(shí)間。5、提高勞動(dòng)效率。3D打印極大地解放勞動(dòng)力，一個(gè)技術(shù)工人可以看管數(shù)臺(tái)打印機(jī)，使勞動(dòng)效率數(shù)倍甚至數(shù)十倍地提高。二是降低生產(chǎn)線投資。3D打印免除了對(duì)生產(chǎn)線投資，由于“數(shù)字化生產(chǎn)工廠”的出現(xiàn)，企業(yè)不再需要將大量資金花在投資設(shè)備上。三是減少原材料投入。3D打印運(yùn)用“增材制造”技術(shù)，使企業(yè)在原材料上的投入減少，所需的原材料僅為傳統(tǒng)制造技術(shù)的1/10左右。四是減少?gòu)U料與浪費(fèi)。

3D打印對(duì)生產(chǎn)管理及商業(yè)模式具有顛覆性影響，主要體現(xiàn)在：（1）可以實(shí)現(xiàn)按需定制，避免產(chǎn)能過(guò)剩。傳統(tǒng)制造是大規(guī)模生產(chǎn)，3D打印可以滿足個(gè)性化定制生產(chǎn)，產(chǎn)品上市時(shí)間縮短，同時(shí)不再需要庫(kù)存大量零部件，也不需要大量生產(chǎn)。

（2）柔化供應(yīng)鏈。3D打印更大的顛覆性在于產(chǎn)生了柔性供應(yīng)鏈。在傳統(tǒng)制造模式中，客戶提出生產(chǎn)需求時(shí)，須根據(jù)市場(chǎng)預(yù)期確定每批生產(chǎn)數(shù)量后開(kāi)展批量生產(chǎn)，一旦工廠投入運(yùn)作，即使供過(guò)于求或供不應(yīng)求，生產(chǎn)線都很難再停下。而3D打印則可先打印實(shí)驗(yàn)性產(chǎn)品，依據(jù)市場(chǎng)反饋效果后再做決定，更易于根據(jù)市場(chǎng)的反饋進(jìn)行產(chǎn)品的優(yōu)化升級(jí)，根據(jù)市場(chǎng)的需求可以隨時(shí)調(diào)整產(chǎn)量，并通過(guò)用戶的使用反饋來(lái)進(jìn)一步修改設(shè)計(jì)。

（3）提高價(jià)值鏈反應(yīng)速度。3D打印可隨時(shí)即開(kāi)即停，降低各個(gè)環(huán)節(jié)和各業(yè)務(wù)單元的協(xié)調(diào)成本，有效地降低生產(chǎn)過(guò)程的剛性，提高價(jià)值鏈的反應(yīng)速度，提高過(guò)程的連續(xù)性。

破解3D打印產(chǎn)業(yè)化障礙

對(duì)于我國(guó)3D打印發(fā)展的現(xiàn)狀，盧秉恒院士介紹，相比國(guó)外，我國(guó)的研究起步并不晚，技術(shù)并不落后，某些方面還處于領(lǐng)先地位，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展太慢，企業(yè)規(guī)模不足。我們國(guó)家應(yīng)該及時(shí)拿出自己的應(yīng)對(duì)策略來(lái)。

上海產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院李小麗博士認(rèn)為，在我國(guó)，3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至少面臨五大障礙。首先是打印耗材。耗材是目前制約3D打印技術(shù)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。目前已研發(fā)的材料主要有塑料、樹(shù)脂和金屬等，而3D打印技術(shù)要實(shí)現(xiàn)更多領(lǐng)域的應(yīng)用，就需要開(kāi)發(fā)出更多的可打印材料。為此，要根據(jù)材料特點(diǎn)深入研究加工、結(jié)構(gòu)與材料之間的關(guān)系，開(kāi)發(fā)質(zhì)量測(cè)試程序和方法，建立材料性能數(shù)據(jù)的規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)等。在一些關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，尋找合適的材料也是一大挑戰(zhàn)。例如空客概念飛機(jī)的仿真結(jié)構(gòu)，要求機(jī)身必須透明且有很高的硬度。為符合這些要求就需要研發(fā)新型的復(fù)合材料。目前對(duì)金屬材料進(jìn)行3D打印的需求尤為迫切，如工具鋼、不銹鋼、鈦合金、鎳基合金、銀和金等，但目前這些打印技術(shù)尚未完全突破。

其次是打印機(jī)本身。世界上目前只有一種3D打印機(jī)能夠同時(shí)打印出多種材料的產(chǎn)品。由于3D打印工藝發(fā)展還不完善，快速成型零件的精度和表面質(zhì)量大多不能滿足工程直接使用要求，只能做原型使用。3D打印產(chǎn)品由于采用疊加制造工藝，層與層之間連接得再緊密，目前也很難與傳統(tǒng)鍛件相媲美。

再者是3D打印的價(jià)格。目前，3D打印不具備規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)，價(jià)格方面的優(yōu)勢(shì)尚不明顯。目前，1kg打印材料少則幾百元，多則要4萬(wàn)元左右。因此，3D打印技術(shù)在一段時(shí)間里還無(wú)法全面取代傳統(tǒng)制造技術(shù)。但是在單件小批量、個(gè)性化訂制和網(wǎng)絡(luò)社區(qū)化生產(chǎn)方面，對(duì)于大多數(shù)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，不管打印1件還是100件，價(jià)格都相差無(wú)幾，因而3D打印具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)問(wèn)題。3D打印技術(shù)的意義不僅在于改變資本和工作的分配模式，而且也在于它能改變知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)則。該技術(shù)的出現(xiàn)使制造業(yè)的成功不再取決于生產(chǎn)規(guī)模，而取決于創(chuàng)意。然而，單靠創(chuàng)意也是很危險(xiǎn)的，模仿者和創(chuàng)新者都能輕而易舉地在市場(chǎng)上快速推出新產(chǎn)品，極有可能就像當(dāng)初的音樂(lè)領(lǐng)域一樣面臨盜版的威脅。

政策方面。3D技術(shù)的研發(fā)需要大量的政府投入或產(chǎn)業(yè)界的資金支撐。如在醫(yī)療領(lǐng)域，可能會(huì)因缺少食品和藥品監(jiān)管部門的許可，造成許多臨床醫(yī)療產(chǎn)品應(yīng)用的滯緩等。

今年2月發(fā)布的《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃 (2015-2016年)》也指出，我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)化仍處于起步階段，與先進(jìn)國(guó)家相比存在較大差距，尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)體系，離實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化、工程化應(yīng)用還有一定距離。關(guān)鍵核心技術(shù)有待突破，裝備及核心器件、成形材料、工藝及軟件等產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，政策與標(biāo)準(zhǔn)體系有待建立，缺乏有效的協(xié)調(diào)推進(jìn)機(jī)制。

該計(jì)劃提出，到2016年，初步建立較為完善的增材制造產(chǎn)業(yè)體系，產(chǎn)業(yè)銷售收入實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)，年均增長(zhǎng)速度30%以上，整體技術(shù)水平有望與國(guó)際同步。并明確了五項(xiàng)政策措施。其中在加大財(cái)稅支持力度方面，通過(guò)國(guó)家科技計(jì)劃（基金、專項(xiàng)等）支持增材制造技術(shù)的研發(fā)工作。落實(shí)好增材制造設(shè)計(jì)及工藝控制軟件的稅收支持政策。對(duì)增材制造領(lǐng)域國(guó)家支持發(fā)展的裝備適時(shí)納入到重大技術(shù)裝備進(jìn)口稅收政策支持范圍。

在拓寬投融資渠道方面，采取政策引導(dǎo)和市場(chǎng)化運(yùn)作相結(jié)合的方式，吸引企業(yè)、金融機(jī)構(gòu)以及社會(huì)資金投向增材制造產(chǎn)業(yè)。鼓勵(lì)符合條件的增材制造企業(yè)通過(guò)境內(nèi)外上市、發(fā)行非金融企業(yè)債務(wù)融資工具等方式進(jìn)行直接融資。

北京工業(yè)大學(xué)3D打印國(guó)際合作基地主任陳繼民認(rèn)為，3D打印技術(shù)或?qū)⒏淖儸F(xiàn)在的生產(chǎn)、生活模式。他舉例說(shuō)，現(xiàn)行的生產(chǎn)模式是集中式生產(chǎn)，工人們集中在流水線上，分段承擔(dān)制造工序；而隨著3D打印技術(shù)出現(xiàn)，一個(gè)人在家就能夠憑借自身的創(chuàng)造力，生產(chǎn)一件完整的產(chǎn)品，將實(shí)現(xiàn)高科技的小作坊“回歸”。在大眾創(chuàng)新、萬(wàn)眾創(chuàng)業(yè)時(shí)代，這種分布式生產(chǎn)將極大激發(fā)創(chuàng)造者的活力。

全球3D打印市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Wohlers的報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，在全球3D打印市場(chǎng)，機(jī)器（工作母機(jī)）和服務(wù)的份額基本呈1:1的比例。2014年服務(wù)方面是21億，比2013年增長(zhǎng)38.9%，機(jī)器方面是19.97億，比2013年增長(zhǎng)31.6%?？偟氖袌?chǎng)大約40億美元。

不可否認(rèn)，3D打印與創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、中國(guó)制造2025國(guó)家戰(zhàn)略息息相關(guān)?！?D打印展現(xiàn)了全民創(chuàng)新的通途?！北R秉恒院士在國(guó)務(wù)院專題講座中如是說(shuō)。他舉例道，2014年，美國(guó)GE公司挑戰(zhàn)3D打印，將飛機(jī)的一個(gè)零部件讓創(chuàng)客設(shè)計(jì)。收集的700多個(gè)方案中，第一名只用了原始結(jié)構(gòu)的1/6的重量就完成了全部測(cè)試。設(shè)計(jì)者是一個(gè)19歲的年輕人，方案超過(guò)了GE公司的資深專家。

力推“雙創(chuàng)”的李克強(qiáng)當(dāng)即再次強(qiáng)調(diào)，提高中國(guó)制造整體競(jìng)爭(zhēng)力，關(guān)鍵要用大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新激發(fā)億萬(wàn)人的創(chuàng)造活力。對(duì)于下一步的部署，李克強(qiáng)提出要深入推進(jìn)簡(jiǎn)政放權(quán)、放管結(jié)合、優(yōu)化服務(wù)改革，完善政府監(jiān)管方式，營(yíng)造破束縛、匯眾智、促創(chuàng)新和維護(hù)公平的良好環(huán)境。