還記得電影《十二生肖》中，成龍扮演的國際大盜，戴著光學傳(chuan) 感手套觸摸獸(shou) 首，將收集到三維數據通過無線傳(chuan) 輸係統傳(chuan) 回本部，同時，本部根據這些數據同步打印，複製出了一個(ge) 完全一樣的獸(shou) 首嗎？當時，不少人都感歎這一場景太神奇。但其實，這也並不神秘，它就是3D打印技術的再現。

　　“它是從(cong) 虛擬到現實的理想捷徑，是第三次工業(ye) 革命的重要環節之一，將對人類未來生活的各個(ge) 方麵產(chan) 生深遠的影響。”本周，記者對話中國工程院院士徐誌磊，讓解析3D打印技術的長處和短板。

　　3D打印技術應用領域廣泛

　　問：3D打印近幾年很火，我們(men) 曾聽說3D打印出真槍，甚至人的耳朵。這是個(ge) 新興(xing) 產(chan) 業(ye) 嗎？

　　徐院士：不完全是，這類技術最開始出現在20世紀80年代，但那個(ge) 時候它不叫3D打印，我們(men) 在中國叫快速成型。它的核心就是將所需成型工件的複雜3D形體(ti) ，通過切片處理轉化為(wei) 簡單的2D截麵的組合。因此不必采用傳(chuan) 統的加工機床和工模具，依據工件的三維計算機輔助設計(CAD)模型，在計算機控製的快速成型機上，沿著高度方向逐層沉積材料，成型工件的一係列2D截麵薄片層，並使片層與(yu) 片層之間相互粘接，最終堆積成三維工件。

　　3D打印為(wei) 什麽(me) 這麽(me) 火，我覺得還是取決(jue) 於(yu) 計算機和網絡的快速發展。20年前，我們(men) 所處的還不是網絡時代，還不能發展得這麽(me) 快。而現在，3D打印幾乎能做到“想打就打”了，隻要電腦軟件能支持就可以。

　　問：這個(ge) 技術能運用在哪些領域上？

　　徐院士：小到細胞、牙齒、骨骼甚至我們(men) 自身，大到房屋、汽車、飛機等，都能夠打印成型。

　　我認為(wei) 航空與(yu) 軍(jun) 工業(ye) ，是3D打印比較容易發展的方向。對於(yu) 國防工業(ye) 的器件，用3D打印技術來做，可能是一個(ge) 很好的應用領域。因為(wei) 國防工業(ye) 用的材料或者零部件，它的數量不是特別大，所以零件適合用3D打印來做，如果用傳(chuan) 統的技術來做，可能它的生產(chan) 條件、設備、代價(jia) 就會(hui) 比較高。比如波音公司，或者像美國的F35、F22，例如德國的奔馳、寶馬等一些車部零件，就已經開始用3D打印來製造了。

　　在產(chan) 品的原型或模型製作上，3D打印也已經得到了運用。另外，一些非金屬工程零件的製作，3D打印也能駕馭，而且一些很複雜的、傳(chuan) 統工藝製作起來很費勁的、很精密的結構，它更是能夠勝任。

　　能推動製造業(ye) 的進步

　　問：3D打印這一技術比起傳(chuan) 統製造業(ye) 而言，優(you) 勢在哪裏？

　　徐院士：減材製造是機械製造業(ye) 最常用的成型方法，但它采用的毛坯通常需鑄造或鍛造而成，並且還需要模具，加工周期較長，材料利用率較低，成本較高。此外，還受刀具或模具的限製，有時甚至無法成形一些內(nei) 外形狀很複雜的工件。另外，在鑄造過程中，往往要將所需要的形狀，從(cong) 一整塊原材料中製造出來，這不可避免地會(hui) 帶來浪費。但3D打印技術對傳(chuan) 統製造業(ye) 的工藝改進和新材料的應用，具有顛覆性的意義(yi) 和作用。與(yu) 傳(chuan) 統製造業(ye) 先製作模具，然後才能把設計原型製作出來的生產(chan) 方式不同，3D打印技術無需製作模具，也不需要任何機械加工，隻需要通過電腦輔助技術得到3D數據，並傳(chuan) 送到3D打印機上，即可製作。這種數字化製造模式，不但降低了因模具生產(chan) 和改進所投入的成本，也大大提高了生產(chan) 效率，同時也避免了模具在生產(chan) 完成後便無價(jia) 值的資源浪費。

　　問：除了成本之外，它還有其他的優(you) 勢嗎？或者說它在其他領域會(hui) 有什麽(me) 應用？

　　徐院士：生物3D打印在醫學領域，應用前景還是挺大的。因為(wei) 它具有快速性、準確性以及擅長製作複雜形狀實體(ti) 等特性。特別是個(ge) 體(ti) 之間的身體(ti) 構造、病理狀況，都存在特殊性和差異化，而3D打印能很好地滿足這一點。比如動手術之前，醫生就可以通過3D打印技術，打印出相應的器官進行演練，從(cong) 而更好地完成手術。

　　它的優(you) 勢在建築設計業(ye) 也有所體(ti) 現。通常建築的設計需要經過多次改動。但是製作模型往往並不是件簡單的事，特別是在一遍遍的改動下。而3D打印就能簡化設計師們(men) 的工作量，隻要把圖紙通過軟件輸入3D打印機內(nei) ，幾個(ge) 小時就能打印出來。一些比較前衛的、複雜的建築，人工製作模型比較困難的，3D打印技術就能夠提供這樣的幫助。

　　問：3D打印技術對於(yu) 推動工業(ye) 產(chan) 業(ye) ，尤其是製造業(ye) 的進步，是否具有特別意義(yi) ？

　　徐院士：確實是。與(yu) 前兩(liang) 次工業(ye) 革命相比，在3D打印技術得到廣泛運用的情況下，現代製造業(ye) 也許不再運用工廠。這種將人力、資金、設備等生產(chan) 要素大規模集中化的生產(chan) 方式，轉變為(wei) 一種以3D打印機為(wei) 基礎的，更加靈活、所需要投入更少的生產(chan) 方式，這種趨勢被稱之為(wei) 社會(hui) 化製造。當這種方式得到廣泛運用，那麽(me) 每個(ge) 人都可以是一家工廠。

　　而且我認為(wei) ，3D打印將極有可能孕育第三次工業(ye) 革命。我打個(ge) 比方，我們(men) 的生產(chan) 線可以做到，送一頭牛進去然後出來牛肉罐頭，同樣也能把牛肉罐頭放進去，然後生產(chan) 出一頭牛。後者就是3D打印能做到的。

　　3D打印將顯著提高人類對物質世界的控製能力，幾乎是一種最理想的工具手段，也許未來將會(hui) 以我們(men) 難以預料的方式，永久改變人類的文明進程。

　　精度和效率成最主要挑戰

　　問：3D打印技術很強大，但也麵臨(lin) 著不少問題和挑戰。要想進行大規模的應用，短期內(nei) 是否還比較難？

　　徐院士：你說得對。主要是精度和效率，我們(men) 做出來的不少成品精度在0.1毫米左右，表麵光滑度也不高，真正要作為(wei) 機械工程的零部件來說，它的精度還很不夠。所以，我們(men) 希望能夠爭(zheng) 取把金屬材料的精度，做到10微米(1微米=0.001毫米)、20個(ge) 微米，40個(ge) 微米。如果我們(men) 能達到這個(ge) 水平，那就有可能直接用3D打印做零件，而不是翻模具重新來做。

　　另外，要把精度分辨得極高以後，它必然帶來的問題就是效率會(hui) 比較低。所以怎樣又快又好地打印出成品，還需要我們(men) 改進和研究。除此之外，並不是傳(chuan) 統的材料，3D打印都可以拿過來用，現在用得最多的是塑料，金屬和陶瓷等還在進一步的探索中。因此有必要開發更好的材料，這樣應用範圍就會(hui) 大很多。不過真正高精度、高強度的材料，做起來難度也大。因為(wei) 一次3D打印做出來以後，還有長期應用、耐疲勞等問題。另外，生產(chan) 出來的材料，有的要求要大，有的要求要薄，這些要求以及工藝穩定性都亟待解決(jue) 。所以想要真正做到零部件生產(chan) ，難度非常大。　因此3D打印離大規模應用還有一定距離，短期內(nei) 還不能夠實現，至少我們(men) 目前水平還沒有達到。除了產(chan) 業(ye) 聯盟，我們(men) 的大學、研究所，要用更多的精力去研究光源、材料、製造零部件的3D打印設備，這些也是非常重要的。

　　問：3D打印技術現在處於(yu) 一個(ge) 什麽(me) 樣的狀態？我國又有什麽(me) 樣的計劃呢？

 　　徐院士：今年早些時候，中國3D打印技術產(chan) 業(ye) 聯盟秘書(shu) 長羅軍(jun) 就表示過，中國有潛力成為(wei) 世界最大的3D打印市場。未來三年內(nei) 中國將正式啟動至少10個(ge) 3D打印創新中心，發展500家傳(chuan) 統企業(ye) 進入3D打印技術產(chan) 業(ye) 聯盟。3D打印市場的產(chan) 值，則可能會(hui) 從(cong) 10億(yi) 元人民幣，增長到100億(yi) 元。

　　不過，事實上3D打印的顛覆之路還很長。總體(ti) 而言，它目前仍處在起步階段，距離大規模應用還有一段時間。傳(chuan) 統製造業(ye) 所擅長的批量化、規模化生產(chan) 以及精益化生產(chan) ，恰恰是3D打印的短板。而公眾(zhong) 對於(yu) 3D打印技術的認識也不夠全麵，它並非無所不能，其技術核心在於(yu) ，它可以解決(jue) 高難度、複雜、個(ge) 性化的設計需要，隻有當傳(chuan) 統生產(chan) 方式無法應用的時候，它的魅力才能顯示出來。

　　目前，它的最大優(you) 勢在於(yu) 產(chan) 品高端開發和滿足個(ge) 性化需求方麵，雖然它的普及領域越來越廣，但更多的是用在高端研發，無法形成產(chan) 業(ye) 化。例如，網上售賣的一款3D打印機，打印一隻普通手機殼大概需要兩(liang) 小時，但打印的材料卻隻能用價(jia) 格不菲的ABS塑料。這樣一來，所花費的成本和時間，就會(hui) 大大超過在超市購買(mai) 一個(ge) 手機殼的開銷，這也因此會(hui) 限製3D打印技術，在低端民用市場的普及應用。