在争议与机遇中前进：3D打印如何突围？
近年来在美国，有公司采用3D打印技术打印出AR-15半自动步枪弹匣及其部件、解放者手枪等；在欧洲，2013年2月欧洲航天局宣布，计划让机器人携带3D打印机空降到月球，采用3D打印技术将月球的原始土壤转变成建筑材料，建立首个人类基地，将在未来40年内投入使用；在中国，采用3D打印技术，在3年时间内就推出了舰载机歼-15，3D打印技术还被全面应用于歼-20隐形战斗机和歼-31第五代战斗机的研发中。3D打印技术被引起广泛关注，英国媒体《经济学人》称3D打印技术为“第三次工业革命”到来的重要标志，但3D打印亦遭遇不少批评。不过，不可否认的是，3D打印技术确实已经开始影响工业发展和人们的生活。
3D打印热潮来袭
业内人士称，自2012年起，3D打印的黄金时代正式到来。“3D打印技术产业是一项正在受到全球高度关注，具有前瞻性、革命性、创造性的新兴产业技术。”南京紫金立德电子有限公司总经理连宁认为，在工业设计方面，3D打印在未来5到10年可能会对现代制造业产生一定的改变，但它不能替代现代制造业，只能起到相辅相成的作用。
那究竟何为3D打印技术？简单说，就是增量制造，也称为增材制造技术或快速成型技术，依据物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型，甚至直接制造零件或模具。3D打印技术诞生于20世纪80年代末，具有制造成本低、研制周期短、生产效率高等特点，广泛应用于传统制造业、航空航天、生物医学、文物保护、食品行业、建筑设计、文化创意和配件饰品等领域。在3D打印产业链里，目前主要有机器设备制造商、提供打印材料的材料商、软件与设计工具的供应商、内容提供商(设计师)和云设备商五大子产业。
在美国，3D打印技术已初步产业化，其中Stratasys和3D Systems是龙头企业，均在纳斯达克上市，2011年它们的营业收入分别为1.7亿美元和2.9亿美元。欧盟也设置了基金来支持3D打印技术，分别在诺丁汉大学、谢菲尔德大学、埃克斯特大学建立了3D打印中心。
在中国，一些科研院校和企业也迈出了实质性步伐。早在1990年代，清华大学、西安交通大学、华中科技大学与北京隆源自动成型系统有限公司就引了国外3D打印设备用作研究。湖南华曙高科技有限公司、武汉滨湖机电技术产业有限公司、南京紫金立德电子有限公司等企业率先涉足3D打印。据连宁介绍，中国3D打印技术与日本、韩国相比没有太大差别，但在软件开发方面与欧美发达国家相比还有一定差距，尤其在技术实际应用方面比国外要晚许多，差距较大。目前中国在部分3D打印技术领域还处于全球前列。
据有关数据显示，2012年，中国3D打印产业实现产值3亿元左右，全球约100亿元。中国3D打印技术产业联盟透露，2013年中国3D打印产业产值将突破10亿元，未来中国将成为全球最大的3D打印技术市场。
实际上，3D打印市场曾长期面临容量有限的状况，全球总产值曾长期徘徊在10亿美元左右。据沃勒斯同仁公司的推测，到2019年，全球3D打印产品和服务的收入将达69亿美元，其中零部件制造业务预计将占80%。从这个角度来说，3D打印产业的发展还有一段很长的路要走。
3D打印主流技术类别
3D打印技术发展到现在，其在全球的主流技术可分为以下五类：
一类是熔融堆积技术(简称FDM)。这种技术是一种不依靠激光作为成型能源，而是将各种丝材加热溶化的成型方法。它是将丝状热熔性材料加热融化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来，沉积在制作面板或者前一层已固化的材料上，温度低于固化温度后开始固化，通过材料的层层堆积形成三维成品。在3D打印技术中，FDM的制造成本、维护成本和材料成本最低，因此在家用的桌面级3D打印机中使用最多。其桌面级3D打印机主要以ABS和PLA为材料，而目前国外主流桌面级3D打印机均转为使用PLA材料。
二类是粉末堆积技术(简称3DP)。3DP技术由美国麻省理工大学于1993 年开发成功，原料使用粉末材料，如陶瓷粉末、金属粉末、塑料粉末等。它先铺一层粉末，然后使用喷嘴将粘合剂喷在需要成型的区域，让材料粉末粘接，形成零件截面，再不断重复铺粉、喷涂、粘接的过程，层层叠加，最终打印出三维成品。
三类是树脂光固化技术(简称SLA)。SLA是最早出现、技术最成熟和应用最广泛的快速成型技术。它主要使用光敏树脂为材料，在树脂液槽中盛满液态光敏树脂，通过紫外光或者其他光源照射快速凝固成型，然后逐层固化，最终打印出三维成品。它更多用于概念模型的原型制作，或装配检验和工艺规划，适合于制作中小形工件。
四类是粉末激光烧结技术(简称SLS)。它是一种由离散点一层层堆积成三维实体的工艺方法。美国德克萨斯大学于1992年开发出商业成型机。SLS利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，由计算机控制层层堆结成型。其具体做法是，首先铺一层粉末材料，将材料预热到接近熔化点，再使用激光在该层截面上扫描，使粉末温度升至熔化点，然后烧结形成粘接，接着不断重复铺粉、烧结的过程，最终打印出三维成品。它适合于产品设计的可视化表现和制作功能测试零件。
五类是薄片材料叠加技术(简称LOM)。它的工作原理是，在计算机控制下，供料机构将涂有热溶胶的薄材一段段地送至工作台的上方，切割系统按照计算机提取的横截面轮廓用激光束或其他切割头将工作台上的打印材料割出轮廓线，然后由热压机构将一层层打印材料压紧并粘合在一起，最后形成由许多小废料块包围的三维原型零件，再剔除多余的废料小块即可。它适合制作大中小型原型件。
当然，这五大类3D打印技术各有特点，用户可根据自身需要而定。
发展瓶颈
目前，3D打印技术已经得到了一定的应用，如在文化创意领域、生物医疗领域、工业领域等。从现实的市场发展来看，主要有三类应用：一是制造原型件验证设计，二是打印蜡模、砂型间接参与铸造，三是生产功能件直接使用。而民用市场还是以简单架构的FDM为主。
中国3D打印技术产业联盟秘书长罗军认为，现在3D打印技术初步可分类为桌面级和工业级，其中桌面级面向大众，主要用于工业设计，而工业级又分为原型制造和大型金属结构件。但无论是桌面级还是工业级，3D打印在实际应用中都面临诸多发展瓶颈或挑战：
其一，应用材料缺乏是3D打印商业化发展的最大制约因素。连宁说：“目前3D打印的材料非常欠缺，这是3D打印发展遭遇的重要瓶颈。”虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印，但目前无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。同时，现在的3D打印机器也无法达到成熟的水平，无法支持各种各样的材料。3D打印的应用材料作为基础产业，没有人愿意花力气搞，而做3D打印设备的公司又不制造这些材料，因此双头落空。
目前3D打印产业规模不大，国内生产3D打印材料的企业非常少，尤其很多金属材料更是依赖进口。3D打印产业的核心是设备及材料，但目前全球90%的工业级3D打印机都由Stratasys与3D Systems公司生产，而且3D打印原材料的研发和制造同样掌握在国际先行者手上。从全球来看，在3D打印材料性能、数据积累方面，也处于非常匮乏的状态，这不仅推高了3D打印的成本，而且限制了技术的普及。未来3D打印的发展重点是在应用材料上有更大的突破，这样3D打印才会有更广阔的应用前景。
其二，3D打印技术问题。3D打印技术近来被炒得非常热，它是一个很有发展前途的技术毋庸置疑，但它还是一项成长型技术，并不完善，存在很多需要解决的难题。同时，还受3D打印机器的限制。作为一种消耗大的技术，如果3D打印要成为主流技术，它对机器的要求也不低。目前3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上获得了一定的成就，比如静态的形状可以被打印出来，但对于那些运动的物体就难以实现。如果3D打印技术要进入普通家庭，并能随意打印人们想要的东西，还有相当的困难。
其三，涉及到知识产权问题。如果人们可以随意复制任何东西，并且数量不限，这样将造成市场大乱，由此知识产权官司可能遍地都是。比如，你用汽车左边的车门把手做原图，用3D打印一个一样的车门把手后就直接安在右边的车门上，这样就不用买车门把手了，但这样做，汽车厂商就将少卖一个把手。问题是，现在汽车的车门把手并没有知识产权，上面甚至连个商标都没有，但未来汽车门把到底要不要给它一个知识产权？显然，如何制定3D打印的法律法规用来保护知识产权，是一个不可回避的问题。另外，在3D打印领域，其实几种主流技术在美国均有专利注册，作为后来者该如何面对？尤其中国企业在运作国外市场时，只有采取与专利所有方进行合作销售的方法，或者在设计方面尽量规避别人的专利，否则就可能官司缠身。
出路何在？
从国内市场来看，业内人士看好桌面级3D打印技术的市场前景。被称为“中国3D打印第一人”的清华大学教授颜永年认为，由于数字成型技术、数字建模技术普及，用3D打印做一些概念模型进行相关的培训、教育或动漫艺术品、装饰品、首饰品，都有非常大的市场潜力。但要让3D打印获得更快更好的发展，还需要从以下几方面着力：
首先，要加快3D打印的市场普及。目前，国内3D打印市场还处于启蒙阶段，这有几方面的因素影响：一是3D打印的实际应用时间不长；二是舆论对3D打印的关注从去年开始才算比较高；三是3D打印整体的花费成本还比较高昂，制约了用户尤其个人用户购买和使用。因此，3D打印的制造商需要改进技术，降低各项使用成本。连宁总结说：“我们国家对3D打印技术的认知面和认知度都很差，紫金立德一直在做3D打印科普宣传工作，而不是市场推广，所以难度可想而知。”
其次，政府的政策支持力度将影响3D打印的发展速度。3D打印产业还是一个新兴战略性产业，不仅技术发展还需要不断完善，而且市场运行还比较艰难，如果依靠单个企业或科研机构单打独斗，很难实现一个很好的市场突破。这就需要政府通过市场化的模式，给予更多的政策、资金支持，并聚集社会各种研发力量投身到这个产业中，共同把这个产业做起来。
其实到目前为止，国内研究3D打印技术的机构并不多，真正生产和经营3D打印机的公司更是屈指可数。连宁认为，在国内以企业身份进入3D行业发展的非常少，一般是一些高校和研究机构，即使有些上市公司自称涉及3D打印业务，其实它们更多是借力3D打印概念来往自己脸上贴金，利用股市捞一把。政府从2012年开始重视3D打印技术及其产业发展，但至今还没有明确的扶持3D打印技术的发展计划，只是列入到了现代制造业的分支下面加以扶持。
最后，抱团取暖，搭建3D打印产业生态圈平台。2012年10月，由民间机构组织成立了中国3D打印产业技术联盟，目前有几十家企业和科研机构成为会员。该机构秘书长罗军说，当意识到以设备和原料生产为中心的市场有限后，该机构开始实施一套中国式解决方案，即通过在全国各地建立3D产业技术创新中心，让联盟企业抱团进驻，成为各地3D打印加工服务的中心。目前，南京、珠海等城市与该机构合作建立了3D打印技术产业创新中心，政府给予商业开发用地等优厚条件及相关优惠政策，未来两年要在约10个城市建立这样的创新中心。
其实美国在2011年也成立了3D打印产业协会。组建这样的联盟组织在一定程度上有利于改变目前3D打印技术科研机构和企业单打独斗的不利局面，也有利于加强他们与政府或国际间的广泛交流，形成一个3D打印产业生态圈后，更好地聚集人气和促进3D打印产业朝着良性互动的方向发展。显然，这是一种积极的市场运作尝试。
(责任编辑：admin)
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