3D打印将撼动全球制造业

3D打印技术虽在国内还未普及，但产业链正在形成，中国3D打印技术产业联盟前不久也在北京成立。近期的英国《经济学人》杂志，还给3D打印技术扣上了“第三次工业革命重要标志”的帽子。

实地探访3D打印制造

美国科幻作家罗伯特·希克利在其小说《万能制造机》中描述的诸多细节就好像现在的3D打印机。或许他未曾想到，现在还真出现了类似的机器。

10月24日，记者走进位于DRC北京工业设计创意产业基地的一家3D打印服务中心，墙壁的一侧摆放着用石膏、塑料或树脂打印出来的动漫人物、立体人像工艺品以及像扳手这样的模具。而房间的另一端，一台3D打印机正在塑造“翅膀”的零部件，将被拼装在一个凤凰模样的工艺品上。

这台机器的成型仓温度高达310℃，密闭盒内的丝状塑料依电脑程序路径指引，通过高温热熔喷头在一个可升降平台上像作画高手一般，层层喷涂、堆叠，由点堆积成面，由面堆积成实体，最终固化成型。24小时之后，尺寸同为长15mm、宽10mm、高100mm的十多个零部件喷涂完成。

亚洲制造业协会首席执行官、中国3D打印技术产业联盟副理事长罗军告诉记者，3D打印技术的学术名称为快速成型技术，也称为增材制造技术，诞生于上世纪80年代。美国斯川塔斯（Stratasys）公司在1992年卖出了第一台商用3D打印机。这项技术应用计算机软件，设计出三维立体的加工样式，然后通过3D打印机，用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出立体的产品。

之所以使用“打印”一词，其原理与传统打印机是相似的，都通过电脑操作完成。但本质不同，传统打印机里面装的是墨粉，而3D打印机里面则是一个庞大的材料系统。这个系统里面是根据产品需要而配备各种材料，包括光敏树脂、塑料、尼龙，甚至是金属。

经营上述3D打印服务中心的是北京上拓科技有限公司。当然，如果你想依据自己的面貌和身材打造一个立体玩偶，在这里也可以实现。

一台3D打印机正在打印石膏材制的人像

该公司技术部经理侯贺杰说，像这种定制化的服务模式在欧美国家已非常流行，人们能自己设计三维图样，或是委托相关3D打印公司，或是通过在线3D打印服务网站，为自己或他人定制物件。

效率为王省钱省时间

相比传统制造，3D打印有其独特的优势。

侯贺杰所在的技术团队曾为客户制作了一件结构复杂的3D打印模具，尺寸为长288mm、宽153mm、高67mm，使用的是熔融挤压堆积成型工艺（简称FDM）打印制作，耗费时间约为40小时，花费3000元，如果同样的模具采用传统制造方法，需要耗费30天左右的时间，花费在10000元左右。

对比可以看出，3D打印在时间和费用上都比传统模具更占优势，在用于新产品的验证开发上，可以很大程度地节省项目的时间和费用。

华中科技大学材料科学与工程学院副院长、中国3D打印技术产业联盟第一副理事长史玉升，长期从事快速制造的教学和科研工作。他在接受《中国科学报》记者采访时表示，通俗点说，过去的传统制造方法，比如采用模具，把金属或塑料熔化后灌进去，从而得出零件，这对复杂的零部件加工而言非常困难。这种时候，3D打印的技术优势就能凸显出来。

美国通用电气公司向史玉升团队定制过一款零件，是钨镍材料制造0.1毫米壁厚的网格结构金属零件，两片手机芯片大小的立体空间拥有多达156个微细网格。

3D打印机激发了人们的想象力。工程师们可以用其打印模具，“极客”牙医可用它来打印假牙，汽车维修公司可以用其来打印稀缺的汽车零部件，而不是忍受全球物流的烦琐和时间消耗。另外像捷豹、路虎等汽车生产商，其所用环氧树脂基复合材料所制部件中已有超过三分之一通过3D打印机生产。

今年7月，美国宇航局（NASA）在地球上进行低重力抛物线飞行过程中，测试了3D打印机。或许宇航员们以后能用3D打印机来制造发射时遗漏的设备或物品。

重塑全球制造业竞争格局

据美国沃勒斯同仁咨询公司数据，2011年全球3D打印产品与服务的销售额为17亿美元，到2019年，该行业的收入将达69亿美元，其中零部件制造将占80%。

尽管如此，3D打印机在中国企业界的装机量仅在400台以上，而美国则拥有3000台以上，并且每年的增幅都非常明显。