3D打印對中國的影響：僅憑熱情是不夠的

　　3D打印技術并非新事物。它早就與其他工序相結合，用來生產電子產品的電路板。如今，這項技術得到了迅速改進，能夠打印出多種多樣的物體，從簡單的工具和玩具，到更加復雜的產品，比如飛機儀表板、人工頜骨、自行車等等。每年，美國都會打印出數百萬個助聽器。2011年，世界上第一輛3D打印汽車誕生了。最近，南加州大學(我工作的地方)工程學教授比洛克·霍什內維斯(BehrokhKhoshnevis)展示了他設計的、用巨型3D打印機建造房子的方法。據估計，該方法可以在不到20個小時的時間里，打印出面積為2，500平方英尺的房子，并且擁有完整的線路和衛(wèi)生系統，成本也低于傳統的建造方法。

　　顛覆“規(guī)模經濟”

　　這種新的制造方法具有革命意義，將徹底改變20世紀的的傳統制造方法。傳統的制造方法是基于規(guī)模經濟的簡單觀念，也就是擴大工廠規(guī)模，并且只生產同一種產品，從而提高生產效率。這種方法最初誕生于亨利·福特(HenryFord)的汽車生產線。一百年后的今天，富士康的20多萬工人也在做著同樣的事情——他們在同一個地方生產iPhone。對于傳統的制造方法，人工成本是最重要的因素。所以，iPhones現在由富士康在中國生產，那里的人工成本大大低于美國。

　　3D打印技術推翻了規(guī)模經濟的概念。相比把3D打印機四散放在不同的地方，將成千上萬的3D打印機放在同一個地方并不能提高成本競爭力。未來的制造將是個非常分散的過程。3D打印機已經變得非常便宜(個人3D打印機的價格不到1，000美元)，今后消費者甚至能夠在家里或商店附近打印他們的鞋子、玩具和廚具。他們可以從互聯網上下載產品設計，然后按照自己的喜好進行修改，并改變產品大小來滿足自己的需求。未來的制造過程不再需要成千上萬的工人在同一個地方做著重復的工作。

　　制成品將“去全球化”，而各項專業(yè)服務將“全球化”

　　3D打印技術在制造業(yè)的廣泛使用將導致制成品的去全球化。在上個世紀，我們目睹了全球化進程的出現，企業(yè)將生產地點分布在最具成本競爭力、遠離消費者的國家。在這個過程中，中國和其他發(fā)展中國家成為了制造中心，為美國等消費國生產產品。3D打印技術的使用將逆轉全球化進程，使制造業(yè)務從中國或其他發(fā)展中國家回到產品消費國。

　　雖然添加制造技術可以使產品生產本地化，但包括工程、設計和知識產權保護在內的專業(yè)服務將會全球化。這將對國與國之間的收入再分配產生深遠影響。在添加制造技術方面處于領先地位的美國無疑將在這個過程中成為最大的贏家。美國公司不僅能夠在美國本地的打印商店里打印產品，還可以在中國為中國消費者打印美國設計的產品。這甚至能夠逆轉美國和中國之間的貿易差額。

　　以3D打印技術為典型代表的新型制造技術成為引領未來制造業(yè)變革的重要技術之一，該技術有可能從根本上改變生產組織方式。3D打印技術是通過計算機輔助設計技術完成一系列數字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上，后者采用分層加工、疊加成形，即將連續(xù)的薄型層面堆棧起來，直到一個固態(tài)物體成型。其工作原理與普通打印機基本相同，與計算機連接后，通過計算機控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。

　　新型制造技術的單個產品生產成本與大規(guī)模生產的單位產品成本的無差將顛覆傳統的規(guī)模經濟理論。大規(guī)模產品生產優(yōu)勢的削弱使得中小企業(yè)甚至個體企業(yè)家變得更具有競爭力，并使集約式的生產模式向著分布式生產的方向發(fā)展。此外，新型制造技術可以極大地釋放人的創(chuàng)造力和想象力，使創(chuàng)新經濟商業(yè)模式成為可能。一臺筆記本計算機和一個3D打印機便可完成產品的制造，同時將導致勞動力成本占總成本的比例會越來越小，新興國家的低勞動力成本優(yōu)勢將急劇下降?？苛畠r勞動力獲得大量就業(yè)崗位的新興國家，可能又要將這些崗位拱手讓給發(fā)達國家，并改變世界產業(yè)格局。

　　3D打印對中國的影響

　　據媒體報道，為加快推動3D打印制造技術的研發(fā)和產業(yè)化，工業(yè)和信息化部正在醞釀頂層設計和統籌規(guī)劃，準備制定支持3D打印產業(yè)發(fā)展的專項政策。

　　種種跡象表明，中國3D打印產業(yè)正迎來新一輪發(fā)展機遇。

　　3D打印技術誕生于上世紀80年代，其原理是以數字模型為基礎，運用粉末狀材料，通過逐層打印的方式來構建物品。2012年，旨在重振美國制造業(yè)的“制造業(yè)創(chuàng)新國家網絡”將3D打印作為首個發(fā)展方向，英國《經濟學人》雜志也發(fā)表文章稱，3D打印是第三次工業(yè)革命的重要標志，在多方力量共同推動下，從前不溫不火的3D打印變得炙手可熱。

　　根據最新的報告顯示，2010~2012年，3D打印市場的復合年增長率為27.4%，2012年市場規(guī)模為22.04億美元，約合135億元人民幣。

　　值得注意的是，3D打印技術在中國的起步并不晚。上世紀90年代，西安交通大學、華中科技大學和清華大學等高校就已經開始進行3D打印領域的研究。截至今年5月，國內已經有40多家從事3D打印技術的上下游企業(yè)和科研單位。

　　在過去30多年的發(fā)展過程中，3D打印技術已經在航空航天、汽車、生物醫(yī)學等領域廣泛應用。我國也取得了一系列進展。

　　1993年以來，中國工程院院士、快速制造國家工程研究中心主任盧秉恒率先在國內開拓光固化快速成型制造系統研究，開發(fā)出具有國際首創(chuàng)的紫外光快速成型機及有國際先進水平的機、光、電一體化快速制造設備和專用材料。

　　北京航空航天大學教授王華明率領的團隊歷經20年的研究，在國際上首次全面突破了鈦合金等難加工大型復雜整體關鍵構件激光成型工藝、成套裝備和應用關鍵技術。

　　中科院重慶綠色智能技術研究院3D打印技術中心開發(fā)出液體光敏樹脂紫外固化技術，打印精度能夠達到微米良機。另外，該中心正在研發(fā)一項跨尺度高精度打印，將大面積的快速打印和局部的精細打印相結合，從而滿足客戶的特定需求。

　　雖然我國3D打印起步不算晚，也有了一定的進展，但從目前發(fā)展情況來看，我國的3D打印技術還有多方面瓶頸待突破。

　　首先是設備問題。目前，國內的3D打印設備和國外相比可靠性較弱，一些高端設備和關鍵部件在國產化方面也需進一步努力。其次，國內3D打印技術還面臨著材料的難題，一些材料的配比未能掌握，一些試驗需要的材料還需要從國外進口。

　　此外，我國3D打印技術的市場也需要進一步拓展。據報告顯示，2012年全球3D打印的市場規(guī)模為21億美元，而中國3D打印市場規(guī)模只有10億元人民幣。

　　要想抓住3D打印技術的發(fā)展契機，首先應該突破和掌握3D打印的核心技術，比如智能終端、掃描儀器等設備的精度、速度，掌握更為豐富的材料，如智能材料、功能材料、復合材料，及多種金屬材料直接成型，還要推進3D打印設計軟件、工程軟件、制造軟件和控制系統的開發(fā)應用。

　　這樣才能掌握3D打印全產業(yè)鏈的自主權，避免淪為產業(yè)鏈低端，僅僅作為廉價勞動和加工制造基地。

　　而要想實現上述技術的突破，我國3D打印產業(yè)需要加強資源整合，走抱團發(fā)展、集群發(fā)展之路。長期以來，3D打印行業(yè)“小而散”，相互之間各自為政，設備、軟件、材料、工藝等都需要自己研究，沒有團結起來，不能形成一種合力。因此，3D打印需要創(chuàng)新科研機制的支撐，研發(fā)機構應該各有分工，相互補充。

　　2012年10月，中國3D打印技術產業(yè)聯盟成立。該聯盟在南京等城市集中優(yōu)勢資源建設中國3D打印技術產業(yè)創(chuàng)新中心，將從事3D打印技術研發(fā)的科研單位和企業(yè)整合起來，形成合力，通過行業(yè)抱團發(fā)展的模式逐步打開市場。

　　今年8月，中國3D打印研究院在南京成立。該研究院將集成國內外研發(fā)力量，重點開展醫(yī)療康復、航空制造、航天科技(000901，股吧)、汽車研發(fā)、生物制造等領域3D打印工藝、裝備、材料、應用等產業(yè)化技術研發(fā)，逐漸實現技術轉化。

　　上述進展說明，我國3D打印正從以往的單打獨斗，轉而形成整體合力，這將有助于推動我國3D打印行業(yè)資源整合、標準建立以及國際間的對話交流。

　　3D打印技術在文化創(chuàng)意、生物醫(yī)學和工業(yè)等領域具有廣泛應用。而我們看到，在過去的30多年里，3D打印技術之所以未產生太大影響，一個很重要的原因，就是用戶和企業(yè)對3D打印技術缺乏足夠的信心，市場需求始終沒有起來。

　　與傳統制造的大規(guī)模、大批量的加工制造相比，3D打印在少批量、小尺寸、高精度、造型復雜的零部件元器件的加工制造方面更具優(yōu)勢。因此，3D打印可以與傳統產業(yè)優(yōu)勢互補，融合發(fā)展，開發(fā)出適合傳統制造業(yè)所需要的技術和產品，幫助傳統產制造業(yè)改進生產工藝，從而為傳統制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展注入新的活力和動力。

　　此外，發(fā)展3D打印這項新興技術，僅憑熱情是不夠的。目前，面對3D打印的廣闊前景，各地紛紛興建3D打印產業(yè)園，并出臺各項優(yōu)惠政策，面對這一現狀，我們應該進行科學規(guī)劃布局，避免在發(fā)展初期一哄而上，形成惡性競爭，重蹈光伏行業(yè)的覆轍。

　　當前全球經濟持續(xù)低迷，外需疲軟，內需不振，制造企業(yè)在新一輪經濟起飛中扮演著重要角色。牽住3D打印這個“牛鼻子”，使其在產業(yè)升級和結構調整中發(fā)揮作用，將為傳統制造業(yè)的發(fā)展帶來新的希望。

　　中國與西方最大差距在觀念而非技術

　　在中國和美國，很多3D打印技術領域的學術和工業(yè)研究都是在并行進行的，特別是在生物化醫(yī)療領域。我覺得西方總的來說主要是美國、歐洲，還有中歐以及其他歐洲國家已經更快地采用了這個技術來進行工業(yè)化的應用。所以，從這個角度來看，兩個國家的區(qū)別主要是在理解什么是可能的上面。但是在生產上，我覺得關鍵是這種技術會適用于哪些領域。如果你想把這樣的技術應用于大批量生產的話，那么你肯定會失敗的，因為這個領域在可預見的未來，3D打印產品非常小眾的，所以我覺得這是在3D打印機生產當中應該正視的問題。

　　還有成本的問題。使用3D打印的材料和機器，我們要做一個平衡的分析，必須要看它的成本效益，要具體情況具體分析，看一下這種技術是不是適合這個領域。美國和歐洲在這個方面做了很多工作。他們試圖去了解哪些地方適用3D打印技術，這種技術的缺陷在哪里，這種下游的運行都需要用來保證質量的要求。所以，這些東西都不簡單，只是簡單地打印出一個產品很容易，但實際上要把它做成高質量的零部件是需要花很多心思和功夫的，所以我覺得這是在西方和中國之間存在理解上的一個差異。

　　我認為既有我們自身的原因，也有外部的原因，自身的原因我認為是兩個方面。一方面，3D打印技術不是一個替代性很強的技術，它替代不了傳統的制造業(yè)。另一方面，是我們自身的原因。我們現在從事3D打印技術的基本上都是清一色的專家、大學教授和科研單位的專家。專家對市場駕馭能力的缺乏導致3D打印產業(yè)發(fā)展總是不那么順利。既是專家、科學家，又是企業(yè)家的，全球成功的也沒有幾個。所以，推廣市場的應用這方面是我們的短板。