英國科學家打印出了“終結者機械手臂”；日本年度預算申請支持3D打印金屬產(chǎn)品的技術研發(fā)；3D打印讓法國病人重獲鼻子……。如果你與人聊天談論3D打印，請注意及時儲備談資，因為網(wǎng)上有關此話題的更新，以小時為單位。

　　近日，主題為“我國3D打印技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢”的西苑沙龍在京舉行。國內外著名大學、研究機構及產(chǎn)業(yè)界的院士、專家、學者與企業(yè)家代表，各陳所學，互動交流。

　　一幅針對3D發(fā)展現(xiàn)狀和應用需求的立體圖景被還原出來。

　　解讀3D打印身份

　　3D打印“材料疊加”的核心制造思想起源于美國。一個名叫Carlo Baese的人，在其研究專利提出，用光敏聚合物制造塑料件。這是很早以前的事了，早到1902年。

　　你聽說過“增材制造”嗎？

　　就像你可能不知阿爾茨海默病就是老年癡呆一樣，3D打印其實是一個通俗、形象的概念，在學術界一般被稱為増材制造、堆積制造、增量制造或快速原型制造?，F(xiàn)在，這一技術是指基于離散材料逐層堆積的成形原理，依據(jù)產(chǎn)品三維CAD模型，通過軟件與數(shù)控系統(tǒng)將特制材料逐層堆積固化，制造出實體產(chǎn)品的數(shù)字化制造技術。

　　這是一項融合了計算機軟件、材料、機械、控制、網(wǎng)絡信息等多學科知識的綜合性系統(tǒng)性的技術。從原理上來講，整個過程一般包括五個環(huán)節(jié)：一是產(chǎn)品三維建模，二是層片數(shù)據(jù)生成與傳輸，三是能束逐層掃描材料，四是材料熔化，五是材料逐層疊加。

　　根據(jù)采用工藝裝備和材料的不同，3D打印技術大致可以分為粉末材料高能束燒結或熔化成形、絲狀材料熔融沉積（FDM）、液態(tài)樹脂固化成形、液體噴墨打印成形幾類。

　3D打印的三大“舞臺”

　　“如果真的是（有用），那我的”郭“字倒過來寫。”制造業(yè)大佬、鴻海董事長郭臺銘在今年6月底如是評價3D打印技術。當然此言本質上并不是否定該技術，其企業(yè)30年前就在使用3D打印機，只是至今這項技術都無法幫助其大量生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品—現(xiàn)代汽車或家電都是在流水線上誕生，目前我們還不能指望打印機取代流水線。

　　3D打印當然有著大顯身手的舞臺，首先是復雜結構的快速制造，理論上只要能設計出三維結構模型，我們就可以在無需刀具、模具及復雜工藝條件下快速地將設計變?yōu)閷嵨?；二是個性化定制，3D打印非常適合個性化定制生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)以及產(chǎn)品定型之前的驗證性產(chǎn)品制造；三是3D打印技術目前主要適用于高附加值產(chǎn)品制造、個性化產(chǎn)品以及產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)前的研發(fā)與設計驗證等環(huán)節(jié)的制造。

　　應用領域擴大 從高端走向普及

　　上世紀90年代是3D打印技術蓬勃發(fā)展時期，至少有十幾種新工藝和新系統(tǒng)設備先后面世，但其大紅大紫還是在奧巴馬提出振興制造業(yè)的戰(zhàn)略之后。

　　這一速度的發(fā)展之快，受關注之高，從頻頻見諸媒體就可感受到。它的發(fā)展也是體現(xiàn)在這一行業(yè)的各個環(huán)節(jié)和層面。

　　首先是從快速原型、工藝輔助等間接制造向零部件直接制造轉變。近年來，利用粉末材料的3D打印技術成為零部件直接制造領域的研究熱點和前沿。其中，利用小功率激光器和粉床工藝的選擇性激光熔化技術（SLM技術）設備才出現(xiàn)兩三年，但已經(jīng)在鈦合金、鎳基高溫合金等特種合金零件的快速制造方面顯示出了強大的技術優(yōu)勢。美國AeroMet公司使用LENS技術制造的次承力結構件在F-18戰(zhàn)斗機上實現(xiàn)了裝機應用。

　　接下來是多學科交叉融合發(fā)展，3D打印應用領域不斷擴大。3D打印與生物學科、信息學科、材料學科交叉融合為3D打印技術提供了更為廣闊的發(fā)展空間。3D打印技術與生物工程的結合已成功應用于人體器官的再制造。三是3D打印裝備向產(chǎn)品化、系列化和專業(yè)化方向發(fā)展。制件成形精度和效率提高是產(chǎn)品化、系列化和專業(yè)化發(fā)展的目標。

　　第四是形成了相對完整的3D打印制造產(chǎn)業(yè)鏈，并形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和市場銷售。歐美國家已經(jīng)形成了包含材料制備、相關軟件、工藝、裝備、管理、創(chuàng)意服務和應用等相對完整的產(chǎn)業(yè)鏈。據(jù)《Wohlers Report 2010》統(tǒng)計，3D打印應用領域包括消費產(chǎn)品/電子產(chǎn)品行業(yè)、汽車行業(yè)、醫(yī)療/牙科行業(yè)以及航空航天、建筑等行業(yè)。據(jù)預測，到2025年，3D打印技術潛在的經(jīng)濟影響將達到2300—2500億美元。

　　與我們生活最相關的是，3D打印裝備從高端型走向普及型。低端3D打印裝備銷量的急劇增加促使了3D打印裝備總銷量的快速增長，也說明了3D打印制造裝備從高端型向普及型快速轉變?，F(xiàn)在在淘寶網(wǎng)上，最便宜幾千元就可以買到一部3D打印機。如果你迫不及待想試試打印出自己設計的模型，可以考慮購買一臺。

　　我國與國外基本同步

　　我國自上世紀90年代初，便在國家自然科學基金委和國家科技部的支持下開始研究該項技術，相比較其他制造領域，我國3D打印技術與國外基本上同步啟動、同步發(fā)展。

　　特別是在科技部多個五年計劃的持續(xù)支持下，華中科技大學、西安交通大學、清華大學、北京航空航天大學、西北工業(yè)大學等一批科研院所開展了幾乎所有主流的3D打印技術研究，研發(fā)出一批3D打印裝備，建立了兩個國家重點實驗室、1個國家工程中心，以及若干生產(chǎn)力促進中心，在航空、汽車、生物、電子等行業(yè)進行應用驗證，為持續(xù)研究與應用推廣打下了良好的基礎。

　　另外，神龍汽車、長安福特、奇瑞汽車、廣西玉柴機器有限公司、東風汽車公司等一批企業(yè)則利用3D打印技術于多種零部件和產(chǎn)品的設計開發(fā)和生產(chǎn)應用中。

　　未來5年，我國可重點圍繞高端工業(yè)產(chǎn)品和大眾個性化消費產(chǎn)品兩大類對象，加強3D打印有關的基礎理論與成形微觀機理、設計方法、關鍵工藝技術研究，高性能高精度高效率工藝裝備研制，以及相關標準規(guī)范制定。專家視點

　　盧秉恒 中國工程院院士、西安交通大學機械學院院長、教授：

　　我國的3D打印技術進步很快，但仍然落后于歐美，而落后的原因并不是研發(fā)時間晚了幾年。國內企業(yè)在研發(fā)上投入少、底子薄、資金少，制約了研發(fā)投入。此外，政府的支持力度也不夠。

　　國內3D打印技術雖然科研水平已位居世界前列，但在工藝裝備、工程應用方面還有很大的發(fā)展空間。為此，我國3D打印技術需要制定技術發(fā)展路線圖，規(guī)劃基礎研究、產(chǎn)業(yè)化、工程應用的發(fā)展路線，從而使其真正產(chǎn)業(yè)化。

　　宋天虎 中國機械工業(yè)聯(lián)合會副會長、教授級高工：

　　3D打印存在五個問題有待解決。

　　第一個，怎么檢測。要作為產(chǎn)業(yè)，沒有一個通用的檢測方法可能不行；第二個，性能的穩(wěn)定性也需要檢測；第三個，尺寸精度也有待提高；第四個，組織結構需要研究；第五個，效率問題。#p#分頁標題#e#

　　未來的增材制造要向著成形過程的仿真，過程監(jiān)控與問題智能處理方向的發(fā)展很有必要，國外也在這方面開始著手了。

　　楊海成 中國航天科技集團總工程師、北京神舟航天軟件技術有限公司董事長：

　　3D打印制造應該是一個典型的數(shù)字化制造技術，當然包括材料，當然也包括裝備，也包括工藝，但是的的確確為什么國外叫3D打印，因為突出了數(shù)字制造的體系和概念。以3D打印制造技術為代表的數(shù)字化制造技術將對產(chǎn)品設計、制造工藝、制造裝備及生產(chǎn)線、材料制備、相關工業(yè)標準、制造企業(yè)形態(tài)乃至整個傳統(tǒng)制造體系產(chǎn)生全面、深刻的變革。王華明 北京航空航天大學材料加工工程及自動化系教授：

　　增材制造技術最近很“熱”，需要科學地、理性地對待。增材制造只是制造技術大家庭一個成員而已，實際上裝備制造不可能依賴一種技術。制造技術體系完整，減材制造不是說傳統(tǒng)制造，其實傳統(tǒng)制造技術非常地多。增材制造與減材制造并不是對立的事情，增材制造產(chǎn)品需要后續(xù)少量的減材加工。增材制造不可能顛覆或取代減材制造。

　　史玉升 華中科大材料科學與工程學院副院長、教授：

　　我們認為3D打印存在以下瓶頸問題。粉末材料，材料已經(jīng)成為增材制造的主要瓶頸問題，如何制備這樣的材料有很多困難。第二，裝備的精度和效率。第三是，成本，現(xiàn)在裝備一買幾百萬，上千萬，成本太高了。再者是成形工藝，除了本身的增材制造成形工藝，也要考慮和傳統(tǒng)的工藝相結合，結合后將發(fā)揮傳統(tǒng)和增材制造的優(yōu)點。表面質量、微觀結構和宏觀性能控制都是3D打印技術亟待解決的關鍵問題，特別是標準制定。

　　張正文 英國?？巳卮髮W教授、重慶大學特聘教授：

　　3D打印是個交叉學科，也就是設備難以提高的原因可能跟工藝有關系，但工藝提高可能跟材料有關系。怎么利用我們國家的市場優(yōu)勢，主導國際工藝鏈的形成過程，爭取在國際產(chǎn)業(yè)鏈形成過程中，我國占據(jù)高附加值的部分。第三，軟件，比如多孔結構、網(wǎng)狀結構的優(yōu)化設計軟件，將來的軟件是不是跟它的一樣？這幾個方面都得需要去加強。

　　孟光 上海航天局副局長：

　　應該處理好五個關系。第一個傳統(tǒng)設計制造與3D打印制造的關系。第二個，大規(guī)模制造與個性化制造的關系。將來僅僅是單件小批量，還是停留在很小的層面。第三個，政府和市場的關系。如果這個問題現(xiàn)在不考慮清楚，將來會帶來另外的問題，完全靠市場拉動是很困難的，包括現(xiàn)在電動汽車的模式。第四個，裝備和產(chǎn)品，硬件和軟件的關系。我覺得在關心3D打印制造裝備的同時，應該關心滿足3D打印需求的材料的制備裝備，包括鈦合金的粉末，均勻性、一致性各方面的要求，這種裝備的制造。另外要關心軟件。第五個，制造模式、商業(yè)模式與產(chǎn)業(yè)模式的關系?！∵B寧 南京紫金立德電子公司總經(jīng)理：

　　3D打印技術現(xiàn)在在我國層面上，在高層規(guī)劃過程中間，很重要的一點是要加強正確的宣傳和引導。現(xiàn)在有些媒體的一些報道、宣傳已經(jīng)過頭了，甚至于可以講是胡說八道，還是應該抱著科學合理冷靜的觀點來看待3D打印技術，然后要促進技術人員到研發(fā)人員，更多更好地了解、認識3D打印技術，讓他們更快地接受3D打印技術，來促進他們思想觀念的轉變以至引起導致他們工作方式方法的改變。

　　姚山 大連理工大學材料工程系教授：

　　3D打印應該能對鑄造這個典型的基礎行業(yè)產(chǎn)生非常大的影響，而且通過先進鑄造技術的研發(fā)，對其他行業(yè)，比如模具加以推動。現(xiàn)在的玻璃模具很多都源于鑄件，毛坯都是鑄件，為了做出鑄件首先要先做一個獲得砂型的鑄造模具，有了3D打印就可以不再做這個模具，直接打印鑄型，然后通過精加工就可以制得玻璃模具。3D打印現(xiàn)在社會上炒得過熱、過高，但實際上落地需要和各種技術相結合，例如最基礎的鑄造，幾千年的鑄造和二十年的3D打印結合起來做，可能做得很好。

　　李冬茹 機械聯(lián)合會副秘書長、研究員：

　　當然從工業(yè)領域來，對3D打印或者增材制造有幾個疑慮，第一個疑慮，通過這種工藝生產(chǎn)出來的東西，比如某一個零件，它跟傳統(tǒng)制造的零件，特別是內在力學上有什么樣的相同和不同，感覺拿出來的實驗數(shù)據(jù)不足，不足以讓產(chǎn)業(yè)界放心。第二個，效率問題、精度問題、成本問題，工業(yè)界應用很多的問題是成本問題。比如精度問題，一開始做汽車模具的時候，效率比起來雖然可以根據(jù)新產(chǎn)品開發(fā)做模具，但是當時高速加工技術的發(fā)展，很快就把剛剛冒頭的汽車模具形勢壓下去了，不斷地在發(fā)展?，F(xiàn)在在工業(yè)領域的應用，確實都存在這個問題?，F(xiàn)在大家看到主要的研究還是在學校為主，怎么能在一兩個行業(yè)，在工業(yè)領域有所突破，使它更快速的發(fā)展，這是很核心的問題。

　　馮濤 北京隆源自動成型系統(tǒng)有限公司總經(jīng)理：

　　對企業(yè)來說，做基礎裝備來說，和國際上相比，如果科研做開發(fā)，說是創(chuàng)新還是補課，從國家的現(xiàn)狀來說，更多的還是補課的問題，如果基礎達不到，很多創(chuàng)新可能做不到。補課方面，我們和國際相比，幾個方面都是落后的，比如精度，明顯地和國外的有較大差距。趙吉賓 中國科學院沈陽自動化研究所裝備制造技術研究室主任、研究員：

　　大家多說在美國、歐美非常地熱，或者產(chǎn)業(yè)做得比較少，我們國家雖然炒的比較熱，但真正的需求并不是很旺盛。歐美人比較注重自己動手，動手能力比較強。像歐美的家庭里有一個小的工作作坊，小車間，都喜歡自己動手做一些東西，但中國人的家庭里很少。還有文化理念的問題。

　　黃田 天津大學機械學院院長、教授：

　　我有兩個建議：第一個，在技術層面，特別是高精尖的，它的性能、內在質量，國家應該投入錢來做這方面的研究。第二個，這個東西肯定不是萬能的，從其他方面來講，它肯定是制造，制造技術是多樣性的東西，這種3D打印技術對于某一些構件要分分類，特別突出的需要去攻克哪些問題，也并不是什么都能替代。所以這個東西在什么場合，對什么類型的產(chǎn)品適用，針對不同的問題可能有不同的答案。

　　劉繼紅 北京航空航天大學機械工程及自動化學院教授：

　　我主要提兩個問題： 第一個，令我也一直困惑的是我們到底是否準確地把握住了美國重新提出3D打印的真實意圖？第二個，3D打印到底定位是在哪里？補課還是超越，如果僅僅是補課，我想我們已經(jīng)補了或者跟了二十多年，如果是超越，我們到底在哪幾個方向超越，這實際上牽扯到我們在發(fā)展方向上，五年、十年甚至二十年的發(fā)展目標是什么。

　　邵新宇 華中科技大學常務副校長、教授：

　　不管現(xiàn)在認不認可3D打印，是否代表第三次工業(yè)革命或者就是第三次工業(yè)革命的核心技術，我們不去爭論它，但至少要高度重視。因為它所帶來的一種關鍵技術乃至于將來產(chǎn)業(yè)變化核心是越來越明顯的，或者潛力是無限的，因此，要高度重視。#p#分頁標題#e#

　　從國家戰(zhàn)略規(guī)劃層面來看，的確要重視這塊，相關資源整合起來，比如相關的基金委在關注，科技部在關注，工信部也會談到這塊。要把相關的資源整合起來，尤其是政府層面。