有預(yù)測(cè)認(rèn)為，到2025年，3D打印技術(shù)潛在的經(jīng)濟(jì)影響將達(dá)到2300億—2500億美元，將“引領(lǐng)第三次工業(yè)革命”。盡管不少科學(xué)家和經(jīng)濟(jì)學(xué)家對(duì)此并不完全認(rèn)同，但仍對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)寄予厚望，期待3D打印技術(shù)能與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動(dòng)制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

　　將開啟“大規(guī)模產(chǎn)品定制的工業(yè)時(shí)代”

　　中科院自動(dòng)化研究所副研究員吳懷宇一直從事3D打印與3D智能數(shù)字化的相關(guān)研究，“其實(shí)，用3D制造來(lái)命名這項(xiàng)新技術(shù)更合適。”吳懷宇介紹，3D打印實(shí)際上是一種增材制造技術(shù)，以經(jīng)過(guò)智能化處理后的3D數(shù)字模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等材料，通過(guò)分層加工、疊加成形的方式“逐層增加材料”來(lái)生成3D實(shí)體。

　　“3D打印可以采用各種各樣的材料，比如塑料絲、金屬、沙子，甚至巧克力、人體干細(xì)胞等，而且能形成任意復(fù)雜的中空鑲嵌形狀，所以是名副其實(shí)的‘萬(wàn)能制造機(jī)’。”吳懷宇進(jìn)一步解釋，3D打印有很多優(yōu)勢(shì)，如簡(jiǎn)化產(chǎn)品的制造程序、縮短產(chǎn)品的研制周期、提高效率并降低成本等。特別是在個(gè)性化定制需求強(qiáng)烈的領(lǐng)域，“比如修復(fù)性醫(yī)療領(lǐng)域，不存在標(biāo)準(zhǔn)的量化生產(chǎn)，假牙、假肢，甚至器官、骨骼等，都需要個(gè)性化定制，3D打印出的產(chǎn)品更能滿足病人的需求。”在他看來(lái)，3D打印技術(shù)將開啟“大規(guī)模產(chǎn)品定制的工業(yè)時(shí)代”。“在目前人工條件下，為一萬(wàn)名用戶定制個(gè)性化的服裝，在工作量和成本上都難以實(shí)現(xiàn)。”吳懷宇說(shuō)，一旦3D打印技術(shù)與智能云計(jì)算技術(shù)完美融合，這一切就會(huì)成為可能。“3D打印大大縮短了制作時(shí)間，而‘云’將單個(gè)產(chǎn)能有限的制造商集群起來(lái)，需要?jiǎng)t‘合’，不需要?jiǎng)t‘分’，自動(dòng)平衡負(fù)載，既可以滿足項(xiàng)目需求，而且經(jīng)濟(jì)靈活。”

　　吳懷宇還提出，2014年1月，一項(xiàng)覆蓋3D打印的關(guān)鍵技術(shù)“激光金屬燒結(jié)”的專利將要到期，這將大幅降低工業(yè)級(jí)3D打印設(shè)備的價(jià)格，讓它“飛入尋常百姓家”。“這或許將建立起一種新的工業(yè)社會(huì)結(jié)構(gòu)。”吳懷宇分析說(shuō)，傳統(tǒng)工業(yè)的社會(huì)結(jié)構(gòu)是金字塔形，制造業(yè)巨頭占據(jù)塔尖，通過(guò)壟斷攫取利潤(rùn)。“3D打印讓設(shè)計(jì)和制造的門檻幾乎降為零，每個(gè)人都能成為設(shè)計(jì)師。這將讓小企業(yè)和個(gè)體經(jīng)營(yíng)的‘創(chuàng)客’們變得更有競(jìng)爭(zhēng)力，或許會(huì)建立起一種橢圓形的新的工業(yè)社會(huì)結(jié)構(gòu)——巨頭依然存在，但不再占據(jù)霸主地位，以‘創(chuàng)客’為主體的個(gè)人智造、家庭智造、網(wǎng)絡(luò)社區(qū)智造將占據(jù)更多份額，甚至居于主導(dǎo)地位。”

　　對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)的補(bǔ)充

　　對(duì)于3D打印的“顛覆性”標(biāo)簽，很多人并不認(rèn)同。臺(tái)灣制造業(yè)巨頭、鴻海集團(tuán)董事長(zhǎng)郭臺(tái)銘在接受媒體采訪時(shí)表示，3D打印只是“噱頭”，因?yàn)樗葻o(wú)法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化大量生產(chǎn)，打印出來(lái)的東西也不那么結(jié)實(shí)耐用，更不能打印內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜精密的電子產(chǎn)品。

　　的確，3D打印在基礎(chǔ)研究、設(shè)備制造、打印材料上，還有許多瓶頸需要攻克。德國(guó)柏林工業(yè)大學(xué)3D實(shí)驗(yàn)室主任哈特穆特·施萬(wàn)特教授說(shuō)：“3D打印是勞動(dòng)密集型的應(yīng)用，大部分的工作在于密集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，這需要大量的時(shí)間并要求大部分員工具備長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)和專門技能，現(xiàn)在這樣的人數(shù)量不多，這不是中小企業(yè)所負(fù)擔(dān)得起的。”他進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)：“現(xiàn)在這個(gè)階段就宣稱3D打印將帶來(lái)‘第三次工業(yè)革命’，有些夸張。目前還沒(méi)有人可以下這樣的結(jié)論。”

　　由北京航空航天大學(xué)王華明教授領(lǐng)銜的“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”，獲得了2012年國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。這項(xiàng)成果讓我國(guó)在高性能金屬材料3D打印上，躋身世界領(lǐng)先行列。但王華明多次表示：“3D打印技術(shù)并非萬(wàn)能，它也有適用范圍。”他認(rèn)為，對(duì)于一些大型復(fù)雜構(gòu)件來(lái)說(shuō)，3D打印技術(shù)能節(jié)省材料、方便加工、縮短周期、降低成本。但對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)而言，傳統(tǒng)鑄造鍛造等制造產(chǎn)業(yè)仍是不可替代的?？傮w而言，目前3D打印在成本、質(zhì)量和穩(wěn)定性上都不能與傳統(tǒng)制造業(yè)相比。

　　有學(xué)者提出，3D打印與傳統(tǒng)制造業(yè)是一種平行和補(bǔ)充的關(guān)系。經(jīng)濟(jì)學(xué)家、江蘇省社會(huì)科學(xué)院院長(zhǎng)劉志彪也認(rèn)同這一觀點(diǎn)。他指出，3D打印技術(shù)在短期內(nèi)難以顛覆整個(gè)傳統(tǒng)制造業(yè)模式，“與其樂(lè)觀地說(shuō)3D打印技術(shù)將引領(lǐng)‘第三次工業(yè)革命’，還不如說(shuō)有助于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)更為實(shí)際”。

　　避免投資過(guò)熱

　　3D打印涉及信息技術(shù)、精密機(jī)械、材料科學(xué)等領(lǐng)域，我們要下的是一盤需要謀篇布局的“棋”。全國(guó)政協(xié)副主席、科技部部長(zhǎng)萬(wàn)鋼曾總結(jié)，中國(guó)的3D打印主要在三方面有待加強(qiáng)：一是在裝備制造和工藝控制方面，工藝穩(wěn)定性、核心元器件等關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品有待突破；二是在科研和產(chǎn)業(yè)化組織方面，以企業(yè)為主體，產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的組織模式需要進(jìn)一步完善；三是在市場(chǎng)開拓方面，還需要有更多應(yīng)用的領(lǐng)域和更新的商業(yè)模式。

　　核心技術(shù)，永遠(yuǎn)是最大的競(jìng)爭(zhēng)力。但在我國(guó)，像“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”這樣具有創(chuàng)新性、領(lǐng)先性的突破太少，在打印方式、打印材料、數(shù)字化軟件等關(guān)鍵領(lǐng)域，都缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢(shì)。“比如3D智能數(shù)字化是3D打印的核心之一，有兩類實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)軟件和3D掃描，也就是我們俗稱的3D照相。”吳懷宇介紹，“目前幾乎所有的設(shè)計(jì)軟件都是國(guó)外研發(fā)的，而3D照相則需要計(jì)算機(jī)視覺、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、光機(jī)電一體化控制等技術(shù)。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們?cè)谶@些領(lǐng)域的科研水平上，相差不大；但在市場(chǎng)應(yīng)用層面上，還有較大差距。”

　　就產(chǎn)業(yè)而言，也出現(xiàn)了過(guò)熱的苗頭——3D打印頻繁出現(xiàn)在省、市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、升級(jí)的規(guī)劃書上，成為各級(jí)各地高新技術(shù)園區(qū)爭(zhēng)相引入的新寵兒。對(duì)此，萬(wàn)鋼提醒，在大力發(fā)展3D打印技術(shù)，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中，要避免出現(xiàn)過(guò)度擴(kuò)張的不利局面。劉志彪認(rèn)為，對(duì)待3D打印必須吸取過(guò)去發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，避免投資過(guò)度、產(chǎn)能過(guò)剩和低水平盲目重復(fù)競(jìng)爭(zhēng)，“既要避免將這個(gè)行業(yè)做成形象工程，也要避免‘圈地規(guī)劃’一哄而上。”

　　針對(duì)存在的問(wèn)題，我國(guó)加強(qiáng)了頂層設(shè)計(jì)?？萍疾繉?D打印列入了863計(jì)劃中，提出要突破3D打印制造技術(shù)中的核心關(guān)鍵技術(shù)，研制重點(diǎn)裝備產(chǎn)品，并在相關(guān)領(lǐng)域開展驗(yàn)證；2013年8月，工信部印發(fā)了《信息化和工業(yè)化深度融合專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃(2013-2018年)》，其中提到“拓寬增材制造(3D打印)技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用范圍，推進(jìn)增材制造在航空航天和醫(yī)療等領(lǐng)域的率先應(yīng)用。創(chuàng)新政企合作模式，建立先進(jìn)制造技術(shù)研發(fā)中心”。

　　今天，技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們的預(yù)期，它的影響或許將突破產(chǎn)業(yè)范圍，對(duì)人們的生活態(tài)度、價(jià)值觀念，甚至法律、倫理等社會(huì)基礎(chǔ)產(chǎn)生影響，比如3D打印武器問(wèn)題等。因此，我們不僅僅要應(yīng)對(duì)技術(shù)變革、做好產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，還要準(zhǔn)備迎接更深層次的挑戰(zhàn)。