想定製個(ge) 性化的產(chan) 品？告訴機器你的想法，幾秒鍾後，成品就會(hui) 出現在你麵前！這是美國科幻小說家羅伯特·希克利在《萬(wan) 能製造機》中描繪的場景。

    如今，3D打印技術已經讓這一幕變成現實。作為(wei) 科技界的“當紅明星”，3D打印已遍及航空航天、醫療、食品、服裝、玩具等各個(ge) 領域，在拓展自身領地的同時，也潛移默化地改變著人們(men) 對製造業(ye) 的觀念。

    中國坐標

    國內(nei) 3D打印雖然科研水平位居世界前列，但在工藝裝備、工程應用等方麵還有很大發展空間，相關(guan) 市場發展緩慢

    今天，人們(men) 對3D打印已不再陌生。近日，記者走進中科院自動化所3D打印研究室，目睹了傳(chuan) 說中的“造夢工廠”。

    在中科院自動化所3D打印研究室裏，5台顏色、型號各異的機器一邊有條不紊地工作著，一邊發出“嗞嗞嗞”的響聲，仿佛演奏著一曲機器人交響樂(le) 。在室內(nei) 一側(ce) 靠牆的櫃子裏，已經擺滿了打印好的鳥巢、化學分子模型和手機外殼、插座等產(chan) 品。

   “把你想要產(chan) 品的三維數據文件存儲(chu) 到3D打印機中，然後操作3D打印機執行打印命令，就可以把塑料、樹脂等材料進行層層打印，最終形成產(chan) 品。”該研究室沈震博士向《中國科學報》記者介紹說。

    麵向小微組織和草根群體(ti) 的個(ge) 性化定製隻是3D打印的一部分。事實上，在全球3D打印競爭(zheng) 最激烈的生物醫療、航空航天領域，我國已湧現出一批創新型研究群體(ti) ，很多成果在全球平台上已經可圈可點，在臨(lin) 床醫療、產(chan) 品開發等方麵發揮著重要作用。

    在生物製造領域，西安交大1998年開始研發活體(ti) 骨骼3D打印技術，該校2001年就實施了國內(nei) 第一例3D打印頜麵修複手術；華南理工大學在個(ge) 性化的牙科舌側(ce) 正畸托槽3D打印方麵已拿到注冊(ce) 許可證，上百套定製化托槽產(chan) 品已銷往歐洲、非洲國家。

    在工業(ye) 製造領域，清華大學在世界上率先完成無木模鑄型製造工藝；北京航空航天大學的研究使我國成為(wei) 世界上唯一突破飛機鈦合金大型主承力結構件激光快速成形技術並實現裝機應用的國家；華中科技大學已研發出全球最大的砂型“3D打印機”。

   “中國3D打印隻比美國晚了幾年，3D打印技術研究與(yu) 發展幾乎與(yu) 世界同步，在一些領域已經接近世界先進水平。”中國工程院院士盧秉恒此前在接受《中國科學報》采訪時說。

    盡管如此，盧秉恒同時指出，我國3D打印同樣存在瓶頸和製約因素。縱向來看，我國僅(jin) 有幾所大學在搞研發，各家都是單打獨鬥，沒有形成產(chan) 業(ye) 鏈；同時，國內(nei) 在研發上投入少、底子薄，製約了研發開展。橫向來看，國內(nei) 3D打印技術雖然科研水平位居世界前列，但在工藝裝備、工程應用等方麵還有很大的發展空間，相關(guan) 市場發展緩慢。

    全球格局

    作為(wei) 未來製造技術的重要發展方向，3D打印不僅(jin) 代表著製造業(ye) 發展的契機，同時也給設計、材料等領域帶來發展機遇

    當前，全球3D打印研究方興(xing) 未艾。英國《每日郵報》關(guan) 於(yu) 3D打印的最新報道顯示，與(yu) 傳(chuan) 統上成本高達2.99萬(wan) 元人民幣、耗時數周的義(yi) 眼製造法相比，該國Fripp設計公司研製的新型義(yi) 眼3D打印方法每小時能生產(chan) 150顆義(yi) 眼，且成本低至約合人民幣996元。

   “從(cong) 傳(chuan) 統減材製造技術到增材製造，3D打印顛覆了傳(chuan) 統製造業(ye) 的理念，具有製造成本低、生產(chan) 周期短、個(ge) 性化等優(you) 勢。”西安交通大學機械製造係統工程國家重點實驗室主任李滌塵在接受《中國科學報》記者采訪時說。

    正因如此，3D打印被譽為(wei) 第三次工業(ye) 革命最具標誌性的生產(chan) 工具。如果從(cong) 1986年美國科學家查爾斯·哈爾開發的第一台商業(ye) 3D印刷機算起，3D打印至今已走過27年。隨著各種加式製造技術大量出現，3D打印正在對製造業(ye) 產(chan) 生著顛覆性的影響。

    在軍(jun) 事國防領域，美國在2012年把3D打印技術引入阿富汗戰區，現場為(wei) 士兵打印工具和設備；在航空航天領域，英國南安普敦大學工程師利用3D技術打印出世界上第一架無人飛機“SULSA”；在個(ge) 人生活領域，各國研究百花齊放，如巴黎時裝周上3D打印的比基尼、西班牙科學家發明的3D食物打印機、比利時工程師利用3D打印機製造的全尺寸賽車……

    五花八門的應用顯示著3D打印的非凡熱度。作為(wei) 未來製造技術的重要發展方向，它不僅(jin) 代表著製造業(ye) 發展的契機，同時也給設計、材料等領域帶來發展機遇。

    以設計為(wei) 例，中國航天科技集團公司總工程師楊海成在近日舉(ju) 辦的“全國3D大賽”上向《中國科學報》記者表示：“3D打印技術的出現使得飛機這類大型、複雜產(chan) 品可以一次性整體(ti) 打印出來，極大地釋放了設計空間。”

    也正因為(wei) 如此，各國已圍繞3D打印展開角逐。美國通過簽署製造業(ye) 促進法案號召美國企業(ye) 回國創造就業(ye) 機會(hui) ，並斥資170億(yi) 美元推出“美國製造”一攬子計劃，希望使製造業(ye) 重返美國。

   而歐洲航天局2013年公布的月球基地計劃藍圖已開始設想利用3D打印技術將月球上的原始土壤轉變成建築材料。“如果不計國防軍(jun) 事投入，歐洲在3D研發方麵的投入要大於(yu) 美國。”中科院自動化所複雜係統管理與(yu) 控製國家重點實驗室主任王飛躍說。

     破局之策

    在保證安全的前提下，應製定有助於(yu) 推進新技術發展的政策。否則，中國的科學研究就會(hui) 陷入反複追趕的怪圈

    3D打印已經開創了一條前途光明的製造新路，如何走好這條路對於(yu) 中國製造業(ye) 未來的發展極為(wei) 關(guan) 鍵。

    華南理工大學機械工程學院教授楊永強在接受《中國科學報》采訪時表示，我國在3D打印裝備和元器件研發、基礎研究等方麵仍不容樂(le) 觀。3D裝備的核心零部件如光學係統、設計軟件等很多都要進口，一些重要材料也要依賴國外。

    楊永強認為(wei) ，這既與(yu) 我國製造業(ye) 發展急功近利、喜歡做短平快的技術和產(chan) 品有關(guan) ，也與(yu) 國家導向過分強調產(chan) 業(ye) 化和經濟效益，忽視基礎研究有關(guan) 。

   “3D打印技術本身內(nei) 涵很多，難題也很多。現在的問題是恨不得今天結婚，明天就生孩子，拔苗助長。”楊永強說。

    與(yu) 此同時，就當前全球市場份額來看，美國是3D打印的領導者，有成熟的技術和良好的受眾(zhong) 環境，而我國的3D打印還處於(yu) 拓荒階段。

    在李滌塵看來，我國生物製造技術並不比國外差，造成這種現狀的主要原因是科學技術在進步，相關(guan) 部門政策製定卻跟不上。

    他舉(ju) 例說，從(cong) 2001年西安交大第一例3D打印頜麵修複手術至今，相關(guan) 技術雖然在臨(lin) 床上已經獲得成功，卻一直沒有拿到臨(lin) 床批號。在給患者治病時，醫生們(men) 不僅(jin) 要簽倫(lun) 理條約，不能收費，還倒貼錢，極不利於(yu) 新技術走向產(chan) 業(ye) 化。

   “科學研究不隻是學術界的事情，如果政策跟不上，沒有走進老百姓的生活，就不能形成產(chan) 業(ye) 化的模式，最後很可能‘死’了。”李滌塵說。

       當前，美國已經開始給定製化發證。李滌塵建議，在保證安全的前提下，應製定有助於(yu) 推進新技術發展的政策。否則，中國的科學研究就會(hui) 陷入反複追趕的怪圈。

       “3D帶來的社會(hui) 化製造可以有效地實現需求和供應之間的相互轉化。”王飛躍說，然而，目前我國在高精小型3D打印機的生產(chan) 方麵卻幾乎是一片空白，僅(jin) 有幾家海外產(chan) 品在代理。如何應對這一局麵，是我國製造業(ye) 乃至整個(ge) 國家層麵都必須認真考慮的重大問題。

       此外，專(zhuan) 家指出，3D打印是麵向未來、大麵積推廣的技術，當前國家布局存在過於(yu) 集中的現象，這也是目前國內(nei) 發展後勁不足的原因。

       “像3D打印這種基礎性強、前沿性強的技術，國家應加大對作此類研究的高校和科研院所的支持力度，同時鼓勵企業(ye) 介入研發。”盧秉恒建議，我國3D打印應製定技術發展路線圖，規劃基礎研究、產(chan) 業(ye) 化、工程應用的發展路線，從(cong) 而使其真正產(chan) 業(ye) 化。

     聚焦發展

    在享受3D打印所帶來便利的同時，人們(men) 也開始擔憂其是否會(hui) 引發一係列倫(lun) 理道德問題

    在現實生活中，美國已經通過3D打印製造出金屬手槍。未來，3D打印是否會(hui) 製造出完整的人類？

    在享受3D打印所帶來的便利的同時，人們(men) 也開始擔憂其是否會(hui) 成為(wei) 一種“破壞性”的新技術，引發一係列倫(lun) 理道德問題。

    對此，楊永強認為(wei) ，3D打印隻是一種先進的製造方法，任何限製非法製造的法律都可以限製它。對於(yu) 未來可能出現的“製造人類”的倫(lun) 理問題，當前的技術發展遠遠未達如此程度，不必杞人憂天。

    以生物製造為(wei) 例，他表示在器官打印的三個(ge) 步驟中，當前僅(jin) 實現了第一步形狀打印，距離打印出活的器官並使其具有真正人體(ti) 髒器的功能仍很遙遠。

    專(zhuan) 家們(men) 認為(wei) ，與(yu) 其在擔憂中止步不前，不如擱置爭(zheng) 議，聚焦發展。

    沉舟側(ce) 畔千帆過。3D打印尚未形成規模，4D打印已經雷聲隆隆。與(yu) 3D打印相比，4D打印又增加了時間緯度的概念，人們(men) 隻要用軟件設定出模型和時間，變形材料就會(hui) 在設定的時間內(nei) 變形為(wei) 所需的形狀。

    在采訪中，多位專(zhuan) 家表示增材製造技術和減材製造技術是兩(liang) 種相互補充的製造方法，3D打印技術並不會(hui) 完全代替傳(chuan) 統的減材製造。盡管如此，3D打印仍具有巨大的發展空間。

   “尤其是目前國內(nei) 能夠掌握3D技術的專(zhuan) 業(ye) 人員還非常少，很多人在設計之初隻想到用工業(ye) 加工機床，不會(hui) 想到用3D打印。”在楊永強看來，國內(nei) 3D打印概念仍需普及。

   “科學技術不等人，因特網在過去十幾年的發展就是最好的例子。我們(men) 要瞄準目標，科研和產(chan) 業(ye) 雙管齊下；同時，國家要給予長期穩定支持，不能急功近利，要耐得住性子‘放長線釣大魚’。”李滌塵說。