近年來3D打印技術大火，整個社會都在討論它，很多高校借此東風開設了相關專業，很多地方政府在財政補助、土地供應、貸款貼息、用水用電價格等各個方面都出臺了非常優厚的政策。此外，許多民營資本也在蠢蠢欲動，想趕快買上車票，生怕錯過這趟車，意圖分取一杯羹。美好藍圖才剛剛畫好，突然一個激靈過來，夢被驚醒。3D打印的這股熱潮逐漸冷卻，在各類媒體上的曝光度少之又少，這不免讓大家又重新審視起來，它究竟怎么了？

一、什么是3D打印？

3D打印技術，萌芽于上世紀末期，發展于本世紀初。它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。

其基本原理是這樣的：利用3D建模軟件生成STL或STP模型文件（它們是3D打印機的標準三角語言）。3D成型機通過讀取、解析接收的STL文件，構建出由一系列三角形組成的網狀的3D模型，然后輸出指令，進行打印，制成實物模型，有人把這種技術稱為“增材制造”。（一般人理解起來可能有些復雜，下面會有具體實例說明）

3D打印機

     最早實現它的，是一個美國人。1983年3月9日，Charles W.Hull發明了世界上第一臺3D打印機。1986年，Charles W.Hull在全球建立了一家生產3D打印設備的公司，即3D Systems。它開發了現在通用的STL文件格式。

1988年，該公司推出了基于SL（立體聲光刻）技術的3D工業打印機。在此后的許多年里，世界上又先后推出了SLA(光敏樹脂選擇性固化)、SLS(粉末材料選擇性激光燒結)、FDM(熔融沉積)、3DP(3D噴射打印)、PUG(真空注型)等3D打印成型技術。

3D技術發展脈絡

     在實際生產生活中，它運用得較為普遍。無論是航空航天科技，亦或是建筑領域、醫療行業，甚至是食品產業、生活用品，都能發現它的影子。2011年，荷蘭醫生給一名83歲老人安裝了一塊用3D打印技術打印出來的金屬下頜骨。

3D打印骨骼

    2017年3月，在沙特阿拉伯國王的見證下，我國建筑3D打印公司盈創與沙特Al Mobty承包公司簽署一百億人民幣的合同，盈創將在沙特建造三千萬平方米的3D打印建筑，用于解決該國持續增長的住房危機。

二、3D打印技術的流行和重視，不是沒有原因的。

1.與傳統制造方式相比，它帶來的是生產加工理念的革命性變革。它不光可以縮短加工制造周期，而且能大幅降低生產成本，特別是突破了傳統加工制造方法對復雜形狀加工的限制，使人類在加工領域實現了自由。

事實上，3D打印技術的發明，就是Charles W.Hull為了縮短創建產品原型所需要的漫長時間的結果。

2.在特殊領域的廣泛運用，是3D打印技術的顯著特點。在醫療領域，特別是骨骼重建方面，3D打印技術使用得特別多。如有一位患者盆骨已經壞死，上海交大附屬第九人民醫院用人工骨骼材料3D打印了一個骨盆，并且成功地移植到了患者體內，最終患者成功康復。

3D打印航天零件

     當然，在航空航天領域的應用也非常廣泛。2016年4月，歐洲飛機制造商空客公司收到了他們的下一代空中客車A320neo客機的LEAP-1A發動機，這是他們正式將使用3D打印的合金燃料噴嘴用于飛機引擎上。

我國的殲-20戰機的制造也運用了3D打印技術。

3.打印精度高。由于3D打印成品的可塑性非常強，從二維到三維均可實施，且由于它的生成原理屬于逐層打印，即完成一層再進入下一層的打印加工，根據打印機的加工精度和特性，可以精確到600dpi，每層只有0.01的誤差，這個精度是相當高的。

4.個性化定制是其極大優勢。傳統的工業制造，都是大批量地生產，這才能保證產品成本足夠的低；否則，老百姓買不起，生產的東西賣不出去，就沒有市場。但3D打印技術的出現，讓個性化定制成為可能。

一方面，建模和打印技術讓它有較低成本的可能，另一方面，成本與定制件的大小體積成正比關系。這就是說，同樣體積同樣材質的東西，成本相差并不大。

從批量生產的角度看，均攤的無非是建模的成本，這使得批量生產和單件生產的成本相關不大。

5.它是“中國制造2025”計劃中的重要一環。為了打造具有國際競爭力的制造業，提升我國綜合國力、保障國家安全、建設世界強國，我國政府推出了實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領，即《中國制造2025》計劃，確定以智能制造為主攻方向，涵蓋機器人、物流網等基于現代信息技術和互聯網技術等各類產業。

    其中，3D打印是該計劃的重中之重，在計劃全文中共出現6次，貫穿于背景介紹、國家制造業創新能力提升、信息化與工業化深度融合、重點領域突破發展等重要段落，并融入于推動智能制造的主線，體現出我國對3D打印的重視程度，彰顯了在戰略層面我國對制造業發展面臨的形勢和環境的深刻理解。

三、雖然“3D打印”有著傳統制造方式無可比擬的優勢，但它存在的一些缺陷，卻實實在在地制約著它的發展。

     1.成本較高。高精度的3D打印機都是比較大型且昂貴,技術專利基本掌握在國外公司手中，要購買和取得技術許可都需要花費大量金錢。從3D打印應用的領域看，它主要用于航空航天、人體器官醫療、古董配飾等行業，這些都屬于高端制造業。通常，傳統的加工制造無法完成任務，而且，它們本身就是專業性相當強、高成本、高附加值的行業，加工門檻高，只有非常有實力的公司才能涉足。

成本曲線

2.材料障礙是關鍵。我國的3D打印技術經過幾十年的發展，技術逐漸成熟，實際應用成效顯著，但是核心技術、核心零部件仍然受制于人，特別是關鍵打印材料技術還比較欠缺，基本依賴進口的局面并未得到有效改觀，對3D打印產業的可持續發展造成致命影響。因為對于任何一種制造技術而言，材料都是重中之重，都是基礎中的基礎。如果不能在材料端的研究取得突破，那么后續的技術發展也難以實現。

3.產品層次低。除了幾個大型國有企業外，在參與并發展3D技術的都是較小的私人企業。為求企業生存，它們往往投入不多，抵御風險的能力也不足，特別是在研發上的經費更是捉襟見肘。于是，它們往往采用開源代碼來完成工作。REPRAP開源項目是由英國巴斯大學Adrian Bowyer等人所發起，主要目的是希望能夠獨立設計和制作出一款面向所有普通用戶的3D打印機。經過多年發展目前已經發展出三個版本。可以說，它們已經規格化，入門快，成本低，就算是一個普通人也可以按照說明書自己攢一臺。這導致簡單桌面級的3D打印設備套件競爭十分激烈，而且產品的層次不高。但是這個行業的未來是在工業級市場。

     特別是在前沿領域的投入不足，核心技術缺乏問題非常嚴重。比如在納米3D打印技術方面，我國研發的力量不夠，基礎研究不多，無法創造未來優勢技術。

工業級與開源精度對比

   若將3D技術應用于建筑業，當然可以大大提高工作效率。但是，在質量檢驗和工程驗收時卻犯了難，因為，目前我國根本就沒有相應的技術標準去完成驗收，而只能采用傳統建筑業的標準。但是用傳統標準，顯然是無法完成這項工作的，因為，3D打印建筑是用纖維材料打印完成，可能根本就沒有鋼筋，但是現行的國家標準是決不允許發生這種事情的。

     事實上，纖維材料的強度是鋼筋混凝土強度的3至5倍，但它會被舊標準評定為不合格的建筑，這顯然不太合理。重點突破高性能材料研發，提升增材制造專用材料質量，開展增材制造專用材料特性研究，鼓勵優勢材料生產企業從事增材制造專用材料及研究成果轉化，這才是目前的重中之重。