很難想像，作為(wei) 近些年才被廣泛認識的3D打印，早在1983年就已經誕生。

2012年，英國《經濟學人》雜誌刊文，將3D打印技術視為(wei) “第三次工業(ye) 革命”的重大標誌之一，這引起了全球的廣泛關(guan) 注。然而，眼看著就可以造天造地、顛覆產(chan) 業(ye) 無所不能的3D打印在風靡一時之後，再一次遵循了令人無可奈何的技術成熟度曲線。近年來，3D打印一次次被熱炒，也一次次考驗著人們(men) 的耐心。

事實上，世界上到處都是前途無量、卻從(cong) 未真正推廣的技術。那些成功普及的技術，往往得益於(yu) 外部事件。無疑，對於(yu) 3D打印來說，新冠疫情正是那個(ge) 外部事件。

事實也確實如此，根據國內(nei) B2C跨境電商平台全球速賣通的數據顯示，疫情以來該平台上3D打印機的銷售額和去年相比已經翻了一番，盡管今年3D打印機的海外倉(cang) 備貨大幅增加，但疫情之下這些備貨已被搶空。其中，4月份中國3D打印設備產(chan) 量同比大幅增長344.7%。

3D打印何以如此？隨著技術的逐步成熟，3D打印又是否春天將至？從(cong) 小眾(zhong) 走向大眾(zhong) ，3D打印還有什麽(me) 未經之路？

3D打印有所為(wei)

3D打印，顧名思義(yi) ，三維打印。相較於(yu) 常見的二維平麵打印，3D打印有所同，也有所不同。

不論是二維平麵打印還是三維立體(ti) 打印，本質上都是一種打印技術。不同的是，平麵打印最後以平麵形狀的方式將文件內(nei) 容打印出來。除了傳(chuan) 遞信息，平麵打印並不具備實際的功能。相比於(yu) 平麵打印的文件，3D打印卻可以直接實現功能。

3D打印需將想要打印的物品的三維形狀信息寫(xie) 入到3D打印機可以解讀的文件，再等3D打印機解讀文件後，以材料逐層堆積的方式打印出立體(ti) 形狀。可以說，三維的形狀就是功能的基礎，打印出了形狀，也就打印出了功能。

此外，與(yu) “減材製造”相對，3D打印又稱為(wei) “增材製造”。對於(yu) 現階段的製造業(ye) 來說，目前通常所使用的材料加工技術多為(wei) “減材製造”技術，即對原材料進行去除、切削、組裝等加工，使原材料具備特定的形狀並可執行特定的功能。而“增材製造”則直接將原材料逐層堆積成特定的形狀，以實現特定的功能。

增材製造工作過程主要包括三維設計和逐層打印兩(liang) 個(ge) 過程：先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型分區成為(wei) 逐層的截麵，指導打印機逐層進行打印。相比於(yu) 傳(chuan) 統的減材製造方式，增材製造無疑具備很多優(you) 勢。

一是縮短生產(chan) 製造的時間，提高效率。用傳(chuan) 統方法製造出一個(ge) 模型通常需要數天，這根據模型的尺寸以及複雜程度而定，而用三維打印的技術則可以將時間縮短為(wei) 數小時。因此，相比減材製造而言，增材製造尤其適合製造形狀複雜的零部件。當然，這也受其打印機的性能以及模型的尺寸和複雜程度的影響。

二是提高原材料的利用效率。與(yu) 傳(chuan) 統的金屬製造技術相比，增材製造機製造金屬時隻產(chan) 生較少的副產(chan) 品。隨著打印材料的進步，“淨成形”製造可能成為(wei) 更環保的加工方式。

三是完成複雜結構的實現以提升產(chan) 品性能。傳(chuan) 統減材製造方式在複雜外形和內(nei) 部腹腔結構的加工上具有局限性，而增材製造可以通過進行複雜結構的製造來提升產(chan) 品性能，在航空航天、模具加工等領域具備減材製造方式無可比擬的優(you) 勢。

比如，一台3D打印機可以打印出許多形狀，它可以像工匠一樣每次都做出不同的零件。對於(yu) 傳(chuan) 統的機床生產(chan) 線來說，要加工不同形狀的零件，需要對產(chan) 線進行複雜的調整。因此，增材製造尤其適合定製化的、非批量生產(chan) 的物品。

事實上，一開始，3D打印主要是在模具製造、工業(ye) 設計等領域被用於(yu) 製造模型，後逐漸用於(yu) 某些產(chan) 品或零部件的直接生產(chan) 製造，包括在航空航天、工程施工、醫療、教育、地理信息係統、汽車等垂直領域都有所應用。

2015年，美國國家航空航天局（NASA）基於(yu) 3D打印技術，打印出航空火箭發動機的頭部。這使得零件大量減少，焊縫也隨之減少，降低了火箭發動機出現故障概率的同時，使得迭代周期縮短、成本降低。

在迪拜，政府選擇用3D打印來建造政府大樓。3D打印建築主要作業(ye) 由機器完成，一體(ti) 成型，建築速度快，工人的作用多為(wei) 操作和檢驗3D打印機的工作情況，因此對人力的需求比傳(chuan) 統建築行業(ye) 少。

2019年，以色列特拉維夫大學宣布該學校實驗室3D打印出了一顆“心髒”，這不僅(jin) 是一個(ge) 外觀打印的心髒，這是世界上第一個(ge) 利用患者自己的細胞和生物材料3D打印出的三維血管化的工程心髒，也就是具有血管組織的三維人造心髒。

而今年5月我國首飛成功的長征五號B運載火箭上，搭載著我國新一代載人飛船試驗船，船上還搭載了一台“3D打印機”。這是我國首次太空3D打印實驗，也是國際上第一次在太空中開展連續纖維增強複合材料的3D打印實驗。

顯然，隨著技術的逐步成熟，3D打印也不斷展現著其商業(ye) 價(jia) 值，但在從(cong) 小眾(zhong) 走向大眾(zhong) 前，3D打印仍然麵對一些懸而未決(jue) 的困境。

3D打印的未經之路

當3D打印逐漸地走進人們(men) 的生產(chan) 生活中時，人們(men) 也在一步步在把萬(wan) 物皆可打印推向現實，巨大發展前景和廣闊應用空間令行業(ye) 期待。但是同時，作為(wei) 一項快速發展的技術，要想發揮3D打印的積極影響，仍有很長的路要走。

一方麵，對於(yu) 標準產(chan) 品的加工，3D打印的規模效益不如傳(chuan) 統的加工方式。相比傳(chuan) 統的加工方式來說，3D打印製造過程中的固定成本更少，這導致在規模化生產(chan) 標準產(chan) 品時，3D打印製造的邊際成本下降不如傳(chuan) 統的加工方式。

比如，使用傳(chuan) 統的注塑方式加工一個(ge) 橡膠零部件，所使用的模具屬於(yu) 固定成本。由於(yu) 產(chan) 品是標準化的，批量加工該零部件時，就使得每個(ge) 零部件分攤的該項固定成本變小。因此，利用該模具加工的零件趨向於(yu) 無限多，則每個(ge) 零部件均攤的成本趨近於(yu) 0；而如果利用3D打印加工該零部件，不需要用到任何模具，因此即使用該技術批量加工完全相同的零部件，也不存在均攤的固定成本降低的情況。

另一方麵，對於(yu) 3D打印來說，當前可用的原材料種類仍然有限。從(cong) 當前的情況來看，3D打印技術能加工的材料種類不如傳(chuan) 統加工方式多，主要有兩(liang) 個(ge) 原因：一是由於(yu) 對於(yu) 性質不同的原材料，往往使用的設備原理有所不同，因此可以使用的原材料種類的開發，受限於(yu) 對應的設備研發進展。

二是由於(yu) 3D打印的原材料往往需要特定的形態，例如金屬3D打印常使用金屬粉末作為(wei) 原材料，且對金屬粉末的均勻度、含氧量、顆粒大小等都有所要求。相對於(yu) 型材來說，粉末的加工難度更高，且相應的產(chan) 業(ye) 鏈尚不如傳(chuan) 統材料那樣廣泛而龐大。

而對於(yu) 利用ABS塑料、光敏樹脂等非金屬進行的打印來說，目前市場上已經有比較多的原材料供應商，原材料的成本已經不是製約該技術發展的瓶頸。但對於(yu) 金屬、高端聚合物材料來說，由於(yu) 供應產(chan) 能的限製，價(jia) 格仍然比較昂貴。

此外，3D打印的零部件力學性能以及金屬3D打印在加工精度、表麵粗糙度、加工效率等方麵仍有空間精進。同時，成品是否堅固耐用，用戶認知度是否提升，知識產(chan) 權是否麵臨(lin) 更多的侵權風險都是3D打印在發展過程中必經卻未經之路。

3D打印承載未來製造想像

從(cong) 3D打印的商業(ye) 應用和市場化來看，經過30多年的發展，3D打印行業(ye) 已經形成一條比較完成的產(chan) 業(ye) 鏈。包括上遊的製造3D打印設備所需的零部件、打印過程中所使用的各類原材料、設計和逆向工程所需要的軟硬件；中遊的3D打印設備及服務，下遊的航空航天、汽車、醫療、教育等下遊應用領域。

事實上，無論在全球範圍內(nei) 還是我國市場內(nei) ，3D打印的行業(ye) 規模都呈現快速增長趨勢。據谘詢機構Wohlers Associates統計，2013年全球3D打印行業(ye) 總產(chan) 值為(wei) 30.3億(yi) 美元，2018年達到了96.8億(yi) 美元，5年間的複合增速達26.1%。該機構同時預測，從(cong) 2019年-2024年間，全球3D打印行業(ye) 仍將保持著年均24%左右的複合增速。

相比全球平均水平，我國3D行業(ye) 的市場規模增速更高，2013年國內(nei) 3D打印產(chan) 業(ye) 規模僅(jin) 3.2億(yi) 美元，2018年規模達23.6億(yi) 美元，5年的複合增速達49.1%。預計2023年，我國3D打印行業(ye) 總收入將超過100億(yi) 美元。

顯然，3D打印已逐漸從(cong) 導入期步入成長期，而疫情無疑加速了這一進程。3D打印的不受空間的製約，能夠縮短供應鏈流程，生產(chan) 效率更高，並且製造門檻也更低，這就為(wei) 擺脫供應鏈提供了可行方案。於(yu) 是，受海外醫療防護物資緊缺影響，利用3D打印設備製作出的口罩、醫用麵罩、護目鏡等一時間成了“救場奇兵”。

其中，國內(nei) 消費級3D打印機製造商創想三維，既是這一波3D打印風潮中的獲益者，同時也是國內(nei) 3D打印行業(ye) 的主要參與(yu) 力量。創想三維3月出貨量達5萬(wan) 多台，4月初接到訂單近16萬(wan) 台，4月銷售額2.2億(yi) 元。此外，閃鑄、愛用科技、光華偉(wei) 業(ye) 、潮闊電子等出口型3D企業(ye) 也反饋了更多積極消息。

事實上，許多技術創新站在取得突破的門檻上，但其中卻少有幾項技術有望逆轉生產(chan) 率增長的下降。但3D打印不同——它從(cong) 設計上就是一種有助於(yu) 提高生產(chan) 率的工具。如果將3D打印和機器人結合起來，它的影響將會(hui) 更大。機器人在3D空間中非常靈活，而3D打印機可以構建複雜的東(dong) 西。將這兩(liang) 者結合起來，沒有理由不能從(cong) 零開始構建任何結構。

過去四十年裏，我國製造業(ye) 經曆了由複蘇向崛起的快速發展，總量規模不斷擴大，產(chan) 業(ye) 結構轉型加快，綜合頭力和國際競爭(zheng) 力顯著增強。在製造業(ye) 飛速發展至工業(ye) 4.0智能製造的今天，智能製造最大的挑戰，也從(cong) 數量過渡到了質量。大規模定製、開放式創新與(yu) 智能化工廠，這些變化也將是3D打印智能製造最直接的體(ti) 現。

3D打印技術承載了人們(men) 對未來製造模式的無限想象，是數字時代人類技術積累到一定階段所孕育出來的新技術，3D打印技術賦予了人類對未來的巨大想象。在未來，傳(chuan) 統製造的物理限製和空間限製將不再那麽(me) 重要，設計、生產(chan) 將更加扁平化、更加開放。