之所以使用“打印”一詞，其原理與傳統(tǒng)打印機是相似的，都通過電腦操作完成。但本質(zhì)不同，傳統(tǒng)打印機里面裝的是墨粉，而3D打印機里面則是一個龐大的材料系統(tǒng)。這個系統(tǒng)里面是根據(jù)產(chǎn)品需要而配備各種材料，包括光敏樹脂、塑料、尼龍，甚至是金屬。

    當(dāng)然，如果你想依據(jù)自己的面貌和身材打造一個立體玩偶，在這里也可以實現(xiàn)。羅百輝說，像這種定制化的服務(wù)模式在歐美國家已非常流行，人們能自己設(shè)計三維圖樣，或是委托相關(guān)3D打印公司，或是通過在線3D打印服務(wù)網(wǎng)站，為自己或他人定制物件。

    效率為王省錢省時間

    相比傳統(tǒng)制造，3D打印有其獨特的優(yōu)勢。

    據(jù)悉，北京一家3D打印技術(shù)團隊曾為客戶制作了一件結(jié)構(gòu)復(fù)雜的3D打印模具，尺寸為長288mm、寬153mm、高67mm，使用的是熔融擠壓堆積成型工藝（簡稱FDM）打印制作，耗費時間約為40小時，花費3000元，如果同樣的模具采用傳統(tǒng)制造方法，需要耗費30天左右的時間，花費在10000元左右。

    對比可以看出，3D打印在時間和費用上都比傳統(tǒng)模具更占優(yōu)勢，在用于新產(chǎn)品的驗證開發(fā)上，可以很大程度地節(jié)省項目的時間和費用。

    通俗點說，過去的傳統(tǒng)制造方法，比如采用模具，把金屬或塑料熔化后灌進去，從而得出零件，這對復(fù)雜的零部件加工而言非常困難。這種時候，3D打印的技術(shù)優(yōu)勢就能凸顯出來。

    美國通用電氣公司向史玉升團隊定制過一款零件，是鎢鎳材料制造0.1毫米壁厚的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)金屬零件，兩片手機芯片大小的立體空間擁有多達156個微細(xì)網(wǎng)格。

    3D打印機激發(fā)了人們的想象力。工程師們可以用其打印模具，“極客”牙醫(yī)可用它來打印假牙，汽車維修公司可以用其來打印稀缺的汽車零部件，而不是忍受全球物流的煩瑣和時間消耗。另外像捷豹、路虎等汽車生產(chǎn)商，其所用環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料所制部件中已有超過三分之一通過3D打印機生產(chǎn)。

    今年7月，美國宇航局（NASA）在地球上進行低重力拋物線飛行過程中，測試了3D打印機?；蛟S宇航員們以后能用3D打印機來制造發(fā)射時遺漏的設(shè)備或物品。

    重塑全球制造業(yè)競爭格局

    據(jù)美國沃勒斯同仁咨詢公司數(shù)據(jù)，2011年全球3D打印產(chǎn)品與服務(wù)的銷售額為17億美元，到2019年，該行業(yè)的收入將達69億美元，其中零部件制造將占80%。

    這幾年以來，北美和歐洲的3D打印市場正在急劇增長。從3D巨頭美國斯川塔斯公司去年的財務(wù)報告可以看到，其80%的收入來源于歐美市場。

    3D打印現(xiàn)在雖然還沒完善到直接造出汽車和iPhone的程度，但對于制造某些汽車配件和特別定制的手機零部件已非難事。正是因為其制造過程多是以數(shù)字化的方式表達，使得人們可以用更少的人力成本，去靈活地生產(chǎn)少量產(chǎn)品。而這一點對于歐美國家而言，是一個福音。但對于我國來說，這或許將給制造業(yè)帶來一定的沖擊。

    在史玉升看來，3D打印在全球范圍內(nèi)都尚處于起步階段，但這不妨礙這項技術(shù)迅速轉(zhuǎn)變成為全球先進制造的一個新動向，這已發(fā)展成為一種“戰(zhàn)略技術(shù)”。

    在飛機、核電和火電等行業(yè)所使用的重型機械、高端精密機械裝備上，傳統(tǒng)的焊接和零部件加固的方法，使得部件之間的連接非常費工，而且牢固性還有待提高。但若使用3D打印技術(shù)，無縫連接是其最大亮點之一，結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)固性和連接強度將得到很大的提升。

    “如果我們還不重視3D打印，這項技術(shù)在重塑全球制造業(yè)競爭格局的時候，我國將跟在別人的身后跑，但這塊市場不能丟。”亞洲制造業(yè)協(xié)會副理事長羅軍說。

    不是顛覆是改造

    現(xiàn)在打開網(wǎng)頁搜索“3D打印”，不是“顛覆制造業(yè)的革命”，就是“3D打印將取代制造業(yè)”。就目前的發(fā)展趨勢來看，3D打印技術(shù)不僅不會取代制造業(yè)，相反會為傳統(tǒng)制造業(yè)的改造和提升提供更好的思路，并使得傳統(tǒng)制造業(yè)更好地調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和方向。3D打印技術(shù)的突破，或許將使工廠徹底告別車床、鉆頭、制模機等傳統(tǒng)工具，改由更加靈巧和精準(zhǔn)的電腦軟件主宰。

    國務(wù)院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟部研究員王忠宏近期也撰文指出，在我國已掌握的3D打印技術(shù)中，激光直接加工金屬技術(shù)發(fā)展較快，已基本滿足特種零部件的機械性能要求，有望率先應(yīng)用于航天、航空裝備制造。另外，生物細(xì)胞3D打印技術(shù)取得顯著進展，已可以制造立體的模擬生物組織，為我國生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尖端科學(xué)研究提供了關(guān)鍵的技術(shù)支撐。

    北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授王華明及其團隊，同我國主要飛機設(shè)計研究所一起合作，通過3D打印技術(shù)，已研制生產(chǎn)了我國飛機裝備中迄今尺寸最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的鈦合金及超高強度鋼等高性能關(guān)鍵整體構(gòu)件，并在大型客機C919等飛機研制生產(chǎn)中得到應(yīng)用，大幅度縮短了周期和成本。

    過去工業(yè)化最大的成就就是通過機械化，實現(xiàn)了規(guī)?；笊a(chǎn)。羅百輝認(rèn)為，3D打印技術(shù)則可能將這種生產(chǎn)單位演變?yōu)槿舾蓚€體，新的生產(chǎn)方式或許將使傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造業(yè)面臨一次長時間的“洗牌”。

    然而，在我國已啟動的各類重大科技專項、“973”計劃、“863”計劃、科技支撐計劃中，尚未將快速制造技術(shù)（3D打印技術(shù)）列為重點發(fā)展領(lǐng)域。

    國外的腳步已經(jīng)邁開，美國總統(tǒng)奧巴馬今年3月份提議，投資10億美元建立由15家制造業(yè)創(chuàng)新研究所組成的全美制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，以帶動制造業(yè)創(chuàng)新和增長。

這項計劃的第一步在今年8月已開始實施，便是在俄亥俄州的揚斯敦建立研發(fā)3D打印技術(shù)的創(chuàng)新研究所。

    不敢“吃螃蟹”的緣由

    雖然3D打印機的效率和對產(chǎn)品質(zhì)量的精準(zhǔn)控制很有優(yōu)勢，但我國敢于“吃螃蟹”的企業(yè)非常少。一方面是人們對于3D打印的概念還很陌生，另一方面在于3D打印機本身的價格也比較昂貴，比如前文提到的制作“鳳凰翅膀”的3D打印機，是美國斯川塔斯公司出品的，價格在200萬元左右，同類的國產(chǎn)機型，價格也在100萬元以上。羅百輝透露，目前國內(nèi)，北京航空航天大學(xué)、華中科技大學(xué)等高校以及為數(shù)不多的幾家企業(yè)在3D打印技術(shù)方面具有較強的研發(fā)能力，但此前的狀態(tài)是各自為政，缺乏宏觀規(guī)劃和引導(dǎo)。

    現(xiàn)在成立了中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，目的就在于希望引導(dǎo)這一新興產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)有機結(jié)合起來，促進“產(chǎn)學(xué)研一體化”，有一個系統(tǒng)的共同推進動力，同時也讓更多人了解這項新技術(shù)。

    “3D打印發(fā)展的瓶頸之一在于材料的局限性。”中科院化學(xué)研究所研究員、新材料實驗室主任宋延林表示，現(xiàn)在真正利用在工業(yè)制造領(lǐng)域的3D打印產(chǎn)品還非常有限，更多的是用來做模型、模具來減化生產(chǎn)環(huán)節(jié)。而在民用方面，3D打印更像是工藝品的一種制造方法，實用性也非常有限。一種靠譜的、適合3D打印的材料應(yīng)該具備使用的方便性、成本的可控性、性能的可靠性這三個特性。在他看來，依據(jù)材料科學(xué)的發(fā)展規(guī)律，3D打印材料需求的豐富性可能還需要10年左右，才能突破現(xiàn)在的瓶頸，產(chǎn)生一次變革，那個時候的3D打印將極大地豐富制造業(yè)，甚至讓每個擁有3D打印機的人都能隨心所欲地DIY自己的小物件。

    3D打印技術(shù)的發(fā)展，依托于信息技術(shù)、精密機械以及材料科學(xué)等多學(xué)科的尖端技術(shù)。羅軍認(rèn)為，我國目前的軟肋在于自動化控制系統(tǒng)方面與國外相比還有較大的差距，運行穩(wěn)定性有待提高。

    這項新興技術(shù)最終會發(fā)展到什么程度，雖然現(xiàn)在無法下定論，但它提供了一個實現(xiàn)想法的渠道，只要你將創(chuàng)意輸入電腦，再來一臺3D打印機，就可以按照自己的方式為世界添點“料”。

    1.產(chǎn)品原型

    產(chǎn)品研發(fā)中的原型設(shè)計是目前應(yīng)用快速成型技術(shù)最多的領(lǐng)域。利用這種技術(shù)可以很方便地制造出產(chǎn)品原型，供技術(shù)人員用來外觀研討或測試之用。這就比傳統(tǒng)的外發(fā)制作原型的辦法省了不少時間與金錢，也保密和方便了很多。

    2.藝術(shù)品

    3D印刷能夠創(chuàng)作出許多令人驚嘆的藝術(shù)作品。這些作品如果用常規(guī)方法創(chuàng)作，要么十分困難，要么費時費力，在這一領(lǐng)域三維打印就顯現(xiàn)出優(yōu)勢。目前各國藝術(shù)家利用該技術(shù)創(chuàng)作出各種復(fù)雜的中小型雕塑作品或用于原比例縮小后的概念模型展示。

    3.精密零部件驗證

    在零件制造行業(yè)，這項技術(shù)正在逐步取代傳統(tǒng)制造技術(shù)。羅百輝認(rèn)為某些高強度或特用材料制造出的發(fā)動機零件可用于常規(guī)模擬測試，精確和一次成型對于很多精密零件的初期審核來說無比重要，3D打印技術(shù)恰好能滿足這些高精度、材料模擬等專業(yè)需求并提高制造速度與保密性。

    如今家庭裝飾都講求個性與人性化，追求感官愉悅，這就給了3D打印技術(shù)發(fā)揮的空間。歐美現(xiàn)已有多家公司提供利用快速成型設(shè)備制作個性裝飾的服務(wù)，包括像我們熟悉的瑞典“宜家”開發(fā)總部。

    5.建筑模型

    建筑模型的傳統(tǒng)制作方式漸漸無法滿足高端設(shè)計項目的全數(shù)字還原不失真的立體展示和風(fēng)洞及相關(guān)測試的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)如今眾多設(shè)計機構(gòu)的大型設(shè)施或場館都利用快速成型先期構(gòu)建精確建筑模型來進行效果展示與相關(guān)測試，該類設(shè)備所發(fā)揮的優(yōu)勢和無可比擬的逼真效果為設(shè)計師所認(rèn)同。

    6.醫(yī)療手術(shù)與牙科

    利用3D打印機制作的膝關(guān)節(jié)手術(shù)植入體，能很好地與病人原有的組織模擬結(jié)合進行手術(shù)。3D打印技術(shù)的誕生，在手術(shù)前關(guān)節(jié)或牙科導(dǎo)板、人體結(jié)構(gòu)模型等方面發(fā)揮著極大的作用。

    7.人偶玩具

    很多追星族和動漫迷都喜歡收集明星人偶和動漫手板。用傳統(tǒng)方法制作的人偶玩具由于工序復(fù)雜，導(dǎo)致價格昂貴，讓普通人難以承受?，F(xiàn)在市場上推出的利用3D打印機來快速成型的方式，改變了這一過程，只需要繪制出動漫效果圖，粉絲發(fā)送到制作機構(gòu)，數(shù)小時或當(dāng)天就可以在家收到喜歡的人偶手板。

    8.犯罪現(xiàn)場重建

    不是所有的警察都會有福爾摩斯那樣強大的推理能力，碰到錯綜復(fù)雜的案情，他們經(jīng)常要重建犯罪現(xiàn)場來幫助推理。想很快地把現(xiàn)場海量的物品，如椅子、沙發(fā)、臺燈等復(fù)原出來，最簡單的辦法不是用沙盤，而是用3D打印機。在美劇《犯罪現(xiàn)場調(diào)查》（CSI）中，3D打印技術(shù)已經(jīng)派上了用場，在真實的案情偵測中也能見到這項技術(shù)的應(yīng)用。

    9.珠寶

    珠寶商是最早“試吃”3D打印技術(shù)這只“螃蟹”的先鋒之一。他們將這種技術(shù)引入到了珠寶制作中去，簡單地說就是“石蠟變珠寶”。在一種被稱為“熔模鑄造”的工藝?yán)铮夹g(shù)人員用3D打印機將石蠟“打印”出想要的飾品形狀。用石膏在石蠟?zāi)＞咧車庸?，然后把熔融的金屬倒進模具里，石蠟就會熔化掉，熔融的金屬凝固，變成想要形狀。最后經(jīng)過打磨和拋光，一件精美的首飾就完成了。

    10.醫(yī)療器械

    3D印刷能做花哨的東西，也能做實用的東西，這些東西甚至能拯救生命。在進行復(fù)雜的手術(shù)前，外科醫(yī)生已經(jīng)開始利用3D打印機“打印”身體部位以供參考。3D打印機也能夠在醫(yī)療設(shè)備或?qū)I(yè)輔助器械的開發(fā)中，發(fā)揮特殊材料（通過嚴(yán)格醫(yī)療材質(zhì)認(rèn)證的部分打印材料）的專業(yè)用途。