11月18日，世界上首款完全使用3D打印技術製造的汽車Urbee 2亮相。目前3D打印在製造業(ye) 的應用，主要在重工業(ye) 領域。

　　在電視媒體(ti) 的報道中，3D打印似乎簡化成了一台台可以放在桌麵上的打印機，它們(men) 以塑料為(wei) 材質，打出各種小模型、小玩具。其實，3D打印目前真正直接用於(yu) 製造業(ye) 的，是遠離日常生活的重工業(ye) 領域，比如航空航天、核電設備等。

　　12月3日，在上海舉(ju) 行的“3D打印技術與(yu) 未來”高峰論壇上，有中國3D打印之父之稱的中國工程院院士盧秉恒稱，3D打印作為(wei) 科技專(zhuan) 項，其重點突破的領域應該是航空航天產(chan) 品高效研製、醫學組織器官定製化製造，以及汽車、微納器件。而這裏麵，航空航天又為(wei) 重中之重。

　　盧秉恒透露，上述建議作為(wei) 中國增材製造（即俗稱的“3D打印”）發展戰略的一部分，已經由中國科學院院士路甬祥及中國工程院院長周濟領銜製定，並提交給了高層領導。

　　目前，中國在將3D打印技術運用於(yu) 航空航天領域上走在了全球的前列。

　　“百分之八九十的企業(ye) 會(hui) 死掉”

　　3D打印，其實就是增材製造。目前關(guan) 於(yu) 其定義(yi) 形形色色。清華大學機械工程係教授、先進成形製造教育部重點實驗室副主任林峰給出的解釋是：如果是傳(chuan) 統的加工方式，是通過增加製造工具和機床的加工維數，從(cong) 最早的三軸聯動、四軸聯動到五軸聯動，聯動的軸數越來越多，以應對零件複雜程度的越來越提高。這是一種增維製造的方法。而三維打印是一種降維製造過程，它把三維零件結構的加工過程先離散成一係列二維的片層，然後堆疊起來，最後完成三維結構成型。它把零件的複雜程度簡化了。所以降維製造或是分層製造，是它最明顯的特點。

　　“離散-堆積原理是三維打印的基本原理。”林峰說。

　　離散的過程把三維的零件沿一個(ge) 方向切成一片一片，就像微積分中的“微分”過程。在每一個(ge) 片層裏麵，可以進一步離散，變成一條條線段。每條線段中又可以進一步離散，變成一個(ge) 個(ge) 點。最後把它連起來形成一種低維的型體(ti) ，點線麵。這是在計算機中處理的數據過程。然後在設備的物理環境中再把這些點線麵疊在一起，形成三維的實體(ti) 零件，這是一個(ge) 堆積的過程。離散和堆積兩(liang) 個(ge) 環節在三維打印裏缺一不可。像蓋房子，就是一個(ge) 堆積的過程，但是不把它稱為(wei) 三維打印，因為(wei) 它不在計算機離散數據的控製下，而是在人為(wei) 操作下運行。

　　目前，國內(nei) 凡是掛上3D打印招牌的，都會(hui) 迎來資本市場的熱炒。對此，卓越集團董事長、軟銀賽富投資合夥(huo) 人陸豪提出了冷思考：互聯網時代早期，隻要觸網的都會(hui) 拉升，現在的3D打印也是，百分之八九十會(hui) 死掉，剩下百分之二三十才是真正做到有應用方案和收益的。

　　在陸豪看來，隻有找到了真正適合3D打印特征的應用，才能具備價(jia) 值。

　　而重工、醫療以及建築等，是最有可能的。

　　主力應用航空製造

　　北京航空航天大學材料學院材料加工工程係主任、材料加工工程學科責任教授王華明，是3D打印航空科技領域的引領者。其帶領的團隊在國際上首次突破了飛機鈦合金等大型主承力構件激光成形工藝、裝備和應用關(guan) 鍵技術。

　　在3日的論壇上，王華明就航空與(yu) 3D打印結合，舉(ju) 了中國C919大型客機的例子。該機型的機頭駕駛室的主風擋窗框，就運用了他們(men) 的激光3D打印技術。“商飛如果從(cong) 國外訂貨，周期至少兩(liang) 年，僅(jin) 模具費用就需要1300萬(wan) 元人民幣。當時工期還剩55天，商飛找到我們(men) ，時間很緊，但我們(men) 還是完成了，而成本僅(jin) 為(wei) 120萬(wan) 元。”

　　憑借“飛機鈦合金大型複雜整體(ti) 構件激光成形技術”，王華明今年獲得了國家技術發明一等獎。今年9月，中共中央政治局就創新驅動發展戰略，來到中關(guan) 村集體(ti) 調研學習(xi) ，其第一站便是3D打印，作為(wei) 領軍(jun) 人物，王華明向中共中央總書(shu) 記習(xi) 近平作了15分鍾的匯報。　航空製造之所以與(yu) 鈦合金有著不解之緣，是因為(wei) 鈦合金具有密度低、比強度高、屈強比高、耐蝕性及高溫力學性能好等突出特點。其在航空裝備中用量越來越大，而且主要被用作各種機身加強框、梁、接頭等飛機大型關(guan) 鍵主承力結構件。

　　可查資料顯示，波音公司和空客公司研製的新一代民用客機(787、380)中，鈦合金用量已由第三代(747、300）的不到4%上升到9%以上，第三代殲擊機中鈦合金結構件用量由F-16的約3%增加到了F18、蘇-27的15%以上，而第四代殲擊機F-22中鈦合金結構件用量已占機身結構總重量的41%。大型整體(ti) 鈦合金結構件用量的高低，已成為(wei) 衡量飛機等國防裝備技術先進性的重要標誌之一。

　　但是，由於(yu) 受鈦合金本性的影響，采用“鍛造+機械加工”等傳(chuan) 統技術製造這些大型複雜鈦合金關(guan) 鍵結構件，不僅(jin) 需要大型鈦合金鑄錠熔鑄與(yu) 製坯、萬(wan) 噸級以上重型液壓鍛造工業(ye) 裝備，而且製造工序繁多、工藝複雜，需要大型鈦合金鑄錠真空熔鑄、大規格鍛坯製備、大型鍛造模具加工等，零件機械加工餘(yu) 量很大、材料利用率低(一般小於(yu) 5%～10％)、數控加工時間長、製造成本高、生產(chan) 周期長。

　　而高性能金屬結構件激光熔化沉積“近淨成形”製造技術，利用快速原型製造的基本原理，以金屬粉末(或絲(si) 材)為(wei) 原材料，通過高能激光束對金屬原材料的逐層熔化堆積，直接由零件CAD模型一步完成全致密、高性能、大型複雜金屬零件的“近終成形”製造，是一種具有“變革性”意義(yi) 的數字化、短周期、低成本、先進“近淨成形”製造新技術，在航空、航天等國防裝備研製與(yu) 生產(chan) 中具有廣闊的應用前景。

　　“根據其結構設計、材料製備、構件製造一體(ti) 化的特點，3D打印對於(yu) 設計複雜、超複雜的大型乃至超大型結構，有著低成本、短流程、快速數字製造的特點。”王華明稱，“有了3D打印後，一些超大超複雜的產(chan) 品製造就成為(wei) 了可能，這便解放了設計師，使他們(men) 可以大膽設計。”

　　改變核電主管道製作工藝

　　在王華明看來，3D打印是製造技術大家庭的一名新成員，不會(hui) 顛覆或取代傳(chuan) 統製造技術，“但作為(wei) 一種變革性的製造新技術，其發展潛力巨大。”

　　至於(yu) 其適用的領域，王華明總結為(wei) “貴而難加工的材料，以及大而複雜的高性能整體(ti) 構件”。

　　清華大學教授、中國3D打印技術產(chan) 業(ye) 聯盟首席顧問顏永年對此表示認同。顏永年認為(wei) ，3D打印在核電製造上大有可為(wei) ，“核電的主管道一般重8-10噸，造價(jia) 在1500萬(wan) 元左右，進口的可能還要達到2500萬(wan) 元。對核電主管道來說，平均一噸的造價(jia) 就是150萬(wan) 元。這是全球所有鍛件中最貴的。而這種鍛件，就值得用3D打印來做。”

　　核電的主管道可謂是龐然大物，以AP1000為(wei) 例，其內(nei) 徑有700mm，外徑有1200mm。其功能又相當於(yu) 人心髒的冠狀動脈，是核心中的核心。

　　隨著新的核電安全要求越來越高，比如現在AP1000的核電管道要求一體(ti) 化成型，禁止空間曲線焊縫，整個(ge) 核電製造業(ye) 麵臨(lin) 著越來越大的壓力。用已有工藝，上海電氣集團做AP1000的主管道，鍛造單根的流程需要一年時間，而且材料浪費大。

　　比如為(wei) 了製造AP1000的堆芯段，鍛件重量是99噸，但需要的鋼錠是300噸。又比如AP1000的底封頭，鍛件重量是18噸，但鋼錠重量要達到114噸。

　　顏永年稱，采用融合了3D打印技術的A-DM技術後，製作核電主管道模具費用可以節省四分之三，材料利用率從(cong) 5%～15%提高到85%～90%，生產(chan) 周期縮短三分之二，能源節省60%，大大提高高端鍛件的可靠性、一致性和精度。A-DM法，即利用粉末作為(wei) 原料，采用3D打印的LCD成形方法，直接獲得無偏析、變形合理、極小餘(yu) 量接近淨成形坯件，以替代鋼錠開坯和預鍛。通過垂直分模擠壓，獲得內(nei) 部缺陷、強度、抗疲勞性能和晶粒度等均達到要求的AP-1000主管道。

　　顏永年透露，就這個(ge) 技術，他和一重、二重、中廣核、國核技接觸了很多次。

　　不過，目前該技術中的基礎裝備12萬(wan) 噸垂直壓機和7萬(wan) 噸水平壓機還沒有做出來。“我們(men) 的壓機計劃是在江蘇省做的，根據清華大學和江蘇省的協議，我們(men) 來到了昆山，現在我覺得江蘇吃不下這個(ge) 項目，我覺得還是放到上海比較好。”

　　吸引顏永年的，還有自貿試驗區因素。“有了自貿試驗區之後，我們(men) 打算在這裏辦一個(ge) 窗口企業(ye) ，而製造工廠則在自貿試驗區外的臨(lin) 港地區。”顏永年稱，“臨(lin) 港這裏非常好，有核電基地，有中船重工。中船重工需要很多容器，還有商飛、商發，它們(men) 也需要很多大鍛件。我們(men) 希望我們(men) 的土地就在商飛的後麵。這裏有高端鍛件的大量需求，而我們(men) 的技術又非常有效。”

　　顏永年解釋，自貿試驗區的優(you) 勢在金融，做高端鍛件需要大量資金，而外國的銀行融資成本低。

　　“上海作為(wei) 有老工業(ye) 基地底蘊的城市，對基礎裝備的理解也比其他地方好，其他地方能夠理解紡織裝備，能夠理解織布裝備，但沒法理解基礎裝備，他們(men) 隻知道裝備就是裝備，不知道還有裝備的裝備。最終覺得我們(men) 的歸屬還應該是上海臨(lin) 港，尤其是有了自貿試驗區之後，原來沒有下定決(jue) 心的，現在下定決(jue) 心了。”顏永年說。

　　生物製造產(chan) 業(ye) 應用

　　引爆點會(hui) 來得慢點

　　除了航空航天、軍(jun) 工、文化創意等應用領域，3D打印技術在生物製造領域的“用武之地”同樣廣闊。基於(yu) 離散-堆積原理，生物製藥行業(ye) 可使用醫學材料3D打印具有生物活性的人體(ti) 器官、植入物甚至細胞。

　　林峰介紹，按照成型材料的生物性能不同，生物醫學領域的3D打印應用可分為(wei) 四個(ge) 層次。

　　比如本身沒有生物相容性且不降解的材料，不能放在身體(ti) 裏，但對於(yu) 手術規劃、假肢設計等環節能起到關(guan) 鍵作用。“手術規劃這種應用很重要。比如過去病人髖關(guan) 節的股骨頭置換手術需要40多個(ge) 小時。現在可以利用CT掃描數據，先重構出三維打印模型，在術前設計製造假體(ti) ，進行裝配和矯正，在術中稍加改動就可以，隻要4個(ge) 小時。包括特別複雜的比如連體(ti) 嬰的分離手術，也可以通過3D打印在體(ti) 外建立個(ge) 性化的嬰兒(er) 骨骼模型，幫助手術規劃。”

　　中國機械工程學會(hui) 生物製造分會(hui) 副理事長王成燾，將個(ge) 性化治療中的3D打印比作“量體(ti) 裁衣”。“做人體(ti) 的植入物，放入接骨板或者關(guan) 節。這就跟西裝最好是定做的一樣。用這個(ge) 方法，手術還沒做之前，模型做出來就可以量體(ti) 裁衣，也就可以度身定做個(ge) 性化植入物。”

　　據介紹，這些技術至今已為(wei) 全國臨(lin) 床提供了近7000例的3D模型打印服務。

　　對於(yu) 生物相容性好、不降解的材料，可以用於(yu) 整形、人工假肢植入物等，比如治療小耳畸形的個(ge) 性化耳軟骨支架。材料的生物相容性好且降解的材料，可用於(yu) 製造組織工程支架，將人體(ti) 內(nei) 相應的細胞提取出來之後，利用3D打印做成多孔支架，長成組織之後放到體(ti) 內(nei) ，幫助細胞、神經等組織生長。

　　而通過打印活細胞或細胞-材料複合體(ti) ，就其放置在接近體(ti) 內(nei) 的三維環境裏生長，可以模仿體(ti) 內(nei) 的生理和發病過程，有利於(yu) 藥物的篩選。“除了構建細胞模型，還可以利用3D打印開發緩釋的、定向的藥物，吃進去之後慢慢釋放，不同時間釋放不同的量。包括還有一些靶向，比如說這個(ge) 地方有病灶，有癌症或是衰竭，可以通過磁、光等方式把藥引導到這個(ge) 部位再釋放出來，而不是以前的藥吃進去之後碰到哪算哪。這些藥的開發都可以利用3D打印技術來實現。”王成燾說。　“現在也有病人主動提出要做3D模型，這對於(yu) 術後的生活質量有保證，這樣的病例規模在逐漸擴大。”林峰說，盡管有行業(ye) 研究機構稱，未來3-5年中國將成為(wei) 全球最大的3D打印市場，但3D打印在生物製造領域的產(chan) 業(ye) “引爆點”會(hui) 來得更慢一些。

　　“大家能夠慢慢接受估計得5-8年，真正要發展可能還得到10年以後，這個(ge) 還得藥監部門的批複，還有具體(ti) 產(chan) 品要能出來，這個(ge) 時間還是很長的。有的應用比如說支架製造也已開始產(chan) 業(ye) 化，但真正要成為(wei) 產(chan) 品批號的話，還是有個(ge) 過程。”林峰認為(wei) ，10年以後，無論是藥物研究過程還是疾病的研究中，都會(hui) 廣泛應用3D打印的各種設備和技術，“到那個(ge) 時候，3D打印會(hui) 作為(wei) 一種非常基本的醫療手段。”

　　“能倍增建材強度”

　　盡管諸多業(ye) 內(nei) 專(zhuan) 家都表示，3D打印目前有被過度炒作之嫌，但上海盈創裝飾集團有限公司董事長馬義(yi) 和直言，“從(cong) 做建築的領域來說，3D打印的春天已經來了。”

　　從(cong) 實施過程看，利用大型3D打印機打印建築就像從(cong) 模具中擠奶油，區別在於(yu) 是從(cong) 巨型的三維擠出機械頭擠出混凝土。

　　美國南加州大學工業(ye) 與(yu) 係統工程係教授比洛克·霍什內(nei) 維斯（Behrokh Khoshnevis ）曾公開表示，利用3D打印技術，可以在20個(ge) 小時之內(nei) 建成一幢麵積2500平方英尺的建築物。霍什內(nei) 維斯稱，3D打印機的可貴之處在於(yu) ，它可以聽從(cong) 電腦程序，打印完一層自動爬上另一層，非常有次序，一磚一瓦都不會(hui) 遺漏，這保證了它的穩定性。而且會(hui) 依據強大的幾何計算采用堅固的材料，來保證幾年到更多的時間內(nei) ，房子不會(hui) 有質量問題。

　　“首先材料一定是液態的，能夠自凝固成型，而且能滿足建築安全，利用很低的成本就可以大規模生產(chan) 。這種材料彈性大，可塑性高，對人體(ti) 零傷(shang) 害，對環境零汙染。而且自重輕，自帶保溫，可就地取材。”馬義(yi) 和認為(wei) ，3D打印技術加上高強度的纖維建築材料，可使未來的建築擺脫鋼筋的束縛，大大降低建築物的材料和施工成本。

　　馬義(yi) 和稱，“3D打印建築最大的好處在於(yu) ，能把建築材料強度提高很多倍。我們(men) 可以打一麵空心的牆，裏麵填充上保溫材料，很輕而且強度很高。”

　　謹防走光伏行業(ye) 老路

　　3D打印技術雖已出現20餘(yu) 年，但在國內(nei) 真正“走紅”時間並不長。

　　盡管國家層麵仍未正式出台專(zhuan) 門針對3D打印行業(ye) 的戰略規劃和扶持政策，但自去年12月工信部副部長蘇波表態將推動3D打印產(chan) 業(ye) 化之後，以3D打印技術名義(yi) 成立的研發中心在各省市遍地開花，3D打印概念股亦全線飄紅。

　　卓越集團董事長、軟銀賽富投資合夥(huo) 人陸豪認為(wei) ，整個(ge) 3D行業(ye) 還處於(yu) 一個(ge) 行業(ye) 拉升階段，所謂的“春天”還言之過早。“3D作為(wei) 一種表現手段，處於(yu) 研發階段的成熟度已經非常高了。但從(cong) 工廠化角度來說，還處於(yu) 萌芽期。因為(wei) 它要顛覆原有的很多標準。”

　　對於(yu) 3D打印的“被神話”，王成燾稱，“現在從(cong) 媒體(ti) 到個(ge) 人，都到了螺旋上升的第二圈，到了該冷靜下來，回到各自的領域好好地利用3D打印各種功能的階段。”

　　有業(ye) 內(nei) 人士稱，3D打印要警惕重走中國光伏產(chan) 業(ye) 一哄而上的老路。

　　林峰認為(wei) ，股票市場3D打印概念走熱，炒作成分居多，目前國內(nei) 3D產(chan) 業(ye) 本身並不大。“專(zhuan) 門從(cong) 事3D打印的企業(ye) 裏能盈利的也就一兩(liang) 家，盈利也就一點點。投入還是主要的。所以現在這個(ge) 產(chan) 業(ye) 並不大，資本市場看好有可能，因為(wei) 是未來的一個(ge) 東(dong) 西。但現在上市企業(ye) 做這塊的還比較少，大部分都還沒上市，或是一些小企業(ye) 和準備投資的企業(ye) 。”

　　“來找我們(men) 談合作的也挺多，各式各樣的企業(ye) 都有，現在還沒定下來。像昨天中航投資也來找我們(men) 談過，還有一些民營企業(ye) ，各個(ge) 地方的開發區、高新區，還有清華、北京的一些公司。但我們(men) 還是希望有搞生物醫藥的投資、基金能進來，這對行業(ye) 發展有好處。”林峰稱。

　　陸豪指出，3D打印能否“遍地開花”，不能一概而論。“各地都在打3D技術。3D在醫療應用已經很成熟了，在工業(ye) 設計也很成熟，對模具產(chan) 業(ye) 會(hui) 產(chan) 生影響。未來3D產(chan) 業(ye) 的發展，取決(jue) 於(yu) 當地的創新產(chan) 業(ye) 和工業(ye) 設計，以及醫療成熟度和民用個(ge) 性化產(chan) 品的集聚度。本身是個(ge) 農(nong) 業(ye) 省市怎麽(me) 能去做3D打印機？所以將來有的政府會(hui) 賺大錢、有的政府不賺大錢，取決(jue) 於(yu) 應用是否集聚。”　“3D死掉的概念是死在自己沒有認準3D究竟是什麽(me) 。它是一種輔助手段，來解決(jue) 工業(ye) 革命中必須解決(jue) 的周期問題。”陸豪稱。

　　3D打印的應用範圍廣泛，各行業(ye) 對該技術所能帶來的經濟預期不盡相同。但多數業(ye) 內(nei) 人士與(yu) 專(zhuan) 家均表示，3D打印並不是原有的等材和減材製造工藝的顛覆，而是對傳(chuan) 統技術的提升、改造和完善。

　　“3D打印是重要技術革命，但不是顛覆性的。我覺得專(zhuan) 家領域都不認為(wei) 是顛覆性的。成型後麵還有很多事情要做。”王成燾說，英國《經濟學人》雜誌所刊登的保羅·麥基裏有關(guan) “第三次工業(ye) 革命”的係列文章中指出，一種建立在互聯網和新材料、新能源相結合基礎上的第三次工業(ye) 革命即將到來，而非此前媒體(ti) 所宣傳(chuan) 的“3D打印將推動工業(ye) 革命”。

　　上海福斐科技發展有限公司總裁連鋼表示，大多數人對3D打印存在誤解。真正在創造價(jia) 值的，並非許多人印象中如同玩具般的桌麵3D打印機，“其實有一大塊今天已經應用得非常好、非常成熟的東(dong) 西，不是在每天的街上、商店能看到的。如果去製造基地、工廠、服務基地看看，你會(hui) 對3D打印有一個(ge) 完全不同的感官。”

　　上海市企業(ye) 聯合會(hui) 副會(hui) 長夏小華認為(wei) ，許多人對3D打印的誤解不僅(jin) 體(ti) 現在設備形態上，還涉及更大的問題，“我們(men) 是一個(ge) 製造大國，就把它簡化成一個(ge) 製造技術，把設計那一塊忽略掉，我認為(wei) 這樣的話將來大部分都會(hui) 死掉的。因為(wei) 光有技術不夠，沒設計能力不行。”