宗貴升：未來的3D打印不會是今天的3D打印

2016年，3D打印因其可實現(xiàn)復雜形狀制造、數(shù)字化零件庫存、按需制造、即刻制造、分布式制造、大批定制及提升資源利用效率等優(yōu)勢更加吸引了全世界的目光，入行企業(yè)快速增加，技術開發(fā)投入也加大。行業(yè)預計2016年全球3D打印市場規(guī)模將超70億美元，并預測2017、2018年將分別增至125億美元和200億美元，發(fā)展迅猛。

相較技術與業(yè)務的快速增長，政府和媒體的關注度更加大幅提升，甚至有些過熱。而事實上，我們要理性地看待3D打印的發(fā)展，它并不是神器，仍有很多需要改進之處；更不是泡沫，應該引起多方關注。在火爆之余，3D打印的產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路到底該如何才能走得更穩(wěn)健、更長遠？這應該是業(yè)界需要共同思考的問題。

年末通常是盤點的時候?；仡?016年，全球3D打印行業(yè)在各方面都有新的改變，雖然全球各地的市場表現(xiàn)不同，但整體趨勢向好。


技術發(fā)展突飛猛進

3D打印技術領域獲得突飛猛進的發(fā)展，國內外原創(chuàng)新技術百花齊放：

XJET公司推出革命性的新型金屬3D打印技術，將液態(tài)金屬包裹在一個管子里并插入3D打印機，打印時噴射成型。其獨特的支撐材料無需借助任何外力即可通過專門的技術融化去除，顯著減少浪費，降低成本。

波音下屬的HRL實驗室開發(fā)出的光固化3D打印陶瓷技術可耐1400度高溫，可兼容于光固化/3D打印的樹脂，在3D打印后經(jīng)過后處理可以生成任意形狀的致密陶瓷部件，強度高，抗高溫。

美國ContinuousComposites公司開發(fā)出能夠快速打印多種纖維材料的連續(xù)規(guī)?；圃?D打印設備（CSM，Continuous Scaled Manufacturing）。該設備能夠使用16種不同材料的擠出頭同時打印多種纖維材料并制造出成品部件，而且打印速度可達90英寸/分。

NASA使用“氣溶膠噴射打印”直接制造電子元件。整個過程使用載氣和打印頭共同將金屬顆粒的氣溶膠沉積到打印床表面?？杉嫒葶y、金、鉑、鋁等金屬材料，可沉積聚合物和其它絕緣體。該技術可以成為太空和地球上許多應用場景的解決方案，非常適合制造高性能電子元件，尤其適于制造NASA的探測器組件，不僅體積更小巧，而且布局更密集?！　?/font>

國內的華中科大張海鷗教授團隊研制出微鑄鍛同步復合設備，其將金屬鑄造、鍛壓技術合二為一，實現(xiàn)了微型邊鑄邊鍛的顛覆性原始創(chuàng)新，大幅提高了制件的強度和韌性，及構件的疲勞壽命和可靠性。

北京三帝科技隆源成型公司也在等減增材一體化制造新技術上深入研究，取得了階段性成果，并已經(jīng)申報了多項發(fā)明專利。

深圳七號科技公司自主研發(fā)的低成本桌面全彩色FDM打印技術，已獲得國內首個全彩桌面FDM 3D打印機發(fā)明專利。

3D打印開辟了新材料開發(fā)的新手段，例如無需復雜的熔煉設備和很多的能源消耗，就可達到幾千攝氏度的高溫來打印出超高強度、超高耐溫、超高韌性、超高抗蝕的優(yōu)異的合金材料。同時，也可進一步通過細胞打印、器官再創(chuàng)等來支撐生命科學的高速發(fā)展。


· 產(chǎn)業(yè)鏈初具雛形從3D打印產(chǎn)業(yè)鏈構成來看，其上游包括精密機械、數(shù)控技術、信息技術、材料科學、激光技術等，中游包括3D打印設備及打印材料，下游主要為三維模型設計服務、打印服務及打印產(chǎn)品應用等。3D 打印產(chǎn)業(yè)與相關產(chǎn)業(yè)的關聯(lián)點，重點體現(xiàn)在新材料開發(fā)、帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉型升級?；A材料為 3D打印原材料提供支持，模型軟件則服務于打印設備的研發(fā)與生產(chǎn)。方案提供商將 3D打印應用于工業(yè)制造、醫(yī)療器械、教育、文創(chuàng)等不同領域。

隨著中國制造2025的貫徹實施，智能制造各領域的技術路線圖和重點工程、重點項目的相繼推出，國內3D打印產(chǎn)業(yè)迎來了加速發(fā)展的契機。我國已可用自主研發(fā)的3D打印機制造飛機大型承力件，處于國際同領域領先地位；理論研究方面，我國關于3D打印的論文和專利申請數(shù)量位居世界第二；應用方面，我國工業(yè)級3D打印設備裝機量位于世界第四?？傮w來看，我國的3D打印產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，定制化、個性化需求，市場的快速增長，國家政策層面的推動及3D打印在航空航天、汽車、鑄造、醫(yī)療、專業(yè)設計、民用等多領域的應用成為行業(yè)發(fā)展的動力。但3D打印行業(yè)目前在成型材料的設計和制造方面仍很缺乏，同時還面臨著打印參數(shù)包、軟件及設備核心部件等發(fā)展瓶頸，仍需基礎研究來解決。


· 展望未來發(fā)展
從市場來看，就如計算機剛開始主要用于工業(yè)控制一樣，3D打印初始也是用于工業(yè)的工控機；然后成為工程師、設計師等專業(yè)人士的模型設計工具；接下來就開始進入教育市場，從教育模型制造，到教育孩子如何創(chuàng)造，成為創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的萌芽；隨后便會進入家庭，但需找到相應的應用，在人性化方面也要做到最優(yōu)化。

從技術研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化來看，在需求的驅動下，3D打印將逐步趨向于專用3D打印機、配套專用材料、工業(yè)化3D打印機、機器人、閉路控制3D打印機、檢測手段及標準、等加減綜合法制造、桌面彩色3D打印機及材料、云制造服務平臺等方向。3D打印也逐步在從專業(yè)化走向社會化，從產(chǎn)品開發(fā)的工具，走向批量生產(chǎn)制造的手段；從控形制造走向控形控性，對打印產(chǎn)品的性能提要求；從3D打印到4D打印（智能材料），再到5D打印，例如人體的活性器官可以用3D打印來快速定制。

作為智能制造的核心技術之一，3D打印相較傳統(tǒng)制造來說是一個有效的補充工具。如果改變規(guī)則、要求和目標，將3D打印與傳統(tǒng)制造結合、增量發(fā)展，優(yōu)勢互補，找準市場需求，真正將其應用并產(chǎn)業(yè)化， 3D打印將帶來設計、制造的新紀元，在為傳統(tǒng)制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展注入新的活力與動力的同時，自身也能獲得更大的發(fā)展空間。如何將3D打印技術與傳統(tǒng)制造技術融合，形成先進的集成制造系統(tǒng)，還有很長路要走，只有實現(xiàn)了這一步，增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模才能上去。產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化是個路子。

整體來看，3D打印將促進我國制造技術和裝備的升級，帶動整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)能級提升，帶動上游、中游及下游產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)協(xié)同發(fā)展，促進航空航天制造、汽車制造、生物醫(yī)療、文化創(chuàng)意、個性化定制等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，形成巨大且持續(xù)增長的經(jīng)濟規(guī)?？偭?。至2020年，預期全國相關增材制造產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值約5000億元。3D打印將成為信息、生命、生物、材料、環(huán)境、納米、核能等新興產(chǎn)業(yè)和高科技發(fā)展的基礎和先導技術之一，為我國帶來巨大的社會和經(jīng)濟效益。

但目前國內的3D打印工業(yè)化程度較低，應用星星點點，產(chǎn)學研投入分散且不專注，缺乏產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。安徽繁昌3D打印產(chǎn)業(yè)園為改變這種現(xiàn)狀開了個好頭，用優(yōu)惠政策和市場吸引了三十多家3D打印企業(yè)，形成了產(chǎn)業(yè)聚集和協(xié)同發(fā)展。

綜上，3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要積極發(fā)揮全社會合力，需要關注的不僅僅是今天的產(chǎn)品，而更應是能夠引領未來的核心技術和原創(chuàng)技術的研發(fā)，同時也要加快成果推廣運用和產(chǎn)業(yè)化進程，在更多領域激活需求，拉動市場，推動技術進步，促進創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的緊密聯(lián)結。作為一個實體產(chǎn)業(yè)，3D打印的發(fā)展絕非一蹴而就，站在“風口”就能“一飛沖天”，而是需要時間的積淀、持續(xù)的投入和耐心。相信，未來的3D打印不會是今天的3D打印，隨著技術水平的提升及其成本的下降，3D打印的應用化程度也將更高，并終將改變人們的生產(chǎn)、生活方式。

未來的3D打印肯定不會是今天的3D打印，未來會更好。


關于作者
宗貴升，北京三帝科技股份有限公司創(chuàng)始人、董事長兼CEO，中國粉末冶金技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟3D打印專業(yè)技術委員會主任，中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟專家委員，深圳市科協(xié)委員。曾任美國德州休斯敦美中商會會長。1991年畢業(yè)于美國德克薩斯大學，獲得材料科學與工程博士學位，專攻3D打印研究，先后獲得30多項專利。

1993年即主持研發(fā)了中國第一臺商品化工業(yè)級3D打印設備。1994年共同創(chuàng)立了合資企業(yè)北京隆源自動成型系統(tǒng)有限公司（現(xiàn)為三帝科技控股子公司），為中國最早的3D打印專業(yè)公司。

來源：3D打印世界