3D打印美国制造占3/4 中国工业体系受冲击(2)

胡尔于1986年申请了专利，并成立3DSystems公司。“30年前发明这项技术时，我们觉得这对制造业来说是一个机会。”胡尔的合伙人、3DSystems公司总裁亚伯拉罕·雷切特勒(AbrahamReichental)说，“现在，客户比我们还要积极，推动我们进行适用性研究。五年前，大部分客户购买设备用于设计;从两年前开始，有一半的客户用在了直接制造上。”

3D打印不需要模具，可以直接进行样品原型制造，因而大大缩短了从图纸到实物的时间。任何形状复杂的零件，都可以被分解为一系列二维制造的叠加。

这种快速制造的理念还衍生出多种不同的技术类型，除了SLA，常见的有熔融沉积造型(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、三维打印(3DP)等，其基本工作原理都是逐层增加材料，最终形成物件，因此，这些技术都被通俗地称作3D打印。

许多种“耗材”都可使用3D打印：沙子、人造橡胶、塑料、金属，甚至生物材料;3D打印的应用范围已经渗入生物医疗、航空、汽车、工业设计等多个行业，且仍在不断拓宽。“就连美国海军都购买了90台机器用于航空领域的研发。”雷切特勒说。

全世界的实验室里，正在实践一些更具雄心的想法：澳大利亚的研究人员加快了制造金属零件的速度，试制出打印汽车金属零部件的设备;意大利的一个研究团队正开发用于特种建筑的3D打印机，计划使用月球尘埃为材料，在月球上快速建造人类基地。

除了省去制造模具的成本以外，相比传统制造工艺，3D打印对材料的利用率也惊人。美国F-22猛禽战斗机大量使用钛合金结构件，如使用传统的整体锻造方法，最大的钛合金整体加强框材料利用率不到4.9%，使用3D打印利用率接近100%。

3D打印技术通过对金属材料的烧结或熔化，直接生成出金属零部件的发展趋势，让传统制造业感受到巨大压力。“如果在金属材料上得到广泛应用，3D打印就可能引领新一轮工业革命。”华中科技大学机械科学与工程学院教授张海鸥预测说。

中国研发曲折

颜永年的遗憾是，1988年错过了芝加哥的一次工业展览会，没能亲睹胡尔推出的世界第一台的商用3D打印设备SLA250。同事带回来一张SLA250宣传页，已令他唏嘘不已。

与材料成型打了半辈子交道的颜永年，发现固有的知识被彻底颠覆，当时在美国做访问学者的他，迫切想一睹这台机器的真容，无奈展览已经结束。

回国后，颜永年对3D打印念念不忘，相信这是未来制造业的重要趋势。他安排学生开始做分层软件的研究——进行3D打印时，必须先用分层软件将物件的数字三维模型进行均等切分，然后分层输出，分层打印。与此同时，颜永年发出很多封电子邮件，终于在1991年将美国德雷克赛尔大学教授杰克·卡布雷(Jackkeverian)邀请到清华大学讲学，随后又到西安交通大学和上海交通大学[微博]等多所高校传播“快速制造”的理念和技术。

中国3D打印研究的序幕由此拉开，像许多科研领域一样，大学和科研院所比企业对技术创新的潮流更为敏感，因而最先启动：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，以技术引进为主，迅速形成了国内“三校一企”的3D打印研究阵营。

这一格局也映射出了中国科技创新的普遍现象：原发性的创新缺失，仍处于以跟踪模仿和消化吸收引进技术为主的阶段。

上世纪90年代初，一台3D打印设备价格100多万元，在清华任教的颜永年拿不出这笔钱。

在国内，启动像3D打印这样从零开始的技术研究难度很大，研究者必须给出充分的预期成果和应用前景论证，更重要的是，要具备一定的前期研究基础，否则，科技主管部门一般不会为之立项并给予相应经费。

由于项目面临诸多的不确定性，当时颜永年也没有说服学校领导，将3D打印作为一个重点项目来支持。而国内企业大部分还在忙于追赶传统制造业工艺和技术，亦难以顾及如此前沿的领域。

在这种情况下，课题组只好自己组建实验室。1992年，颜永年发动课题组，截流了原本可作奖金发放的经费，耗尽以前“科研收益的积蓄”，兴建了一座简易的3D打印实验室。

幸运的是，一家代理3DSystems产品的香港公司正期望获得核心控制软件的经验，双方各取所需，成立了中国第一家快速成型设备公司——北京殷华激光快速成型与模具技术有限公司(下称北京殷华)。清华提供智力支持，香港公司提供一台SLA250设备。与胡尔的机器失之交臂三年后，颜永年见到了真东西。