“神筆馬良”的3D打印改變世界

英國雜志認為，以3D打印技術(shù)代表的數(shù)字化制造模式，是“第三次工業(yè)革命最具標志性的生產(chǎn)工具”。有報道指出“3D打印與傳統(tǒng)制造方式不同的特性，及其理論上‘無孔不入’的打印可能，觸動了科技界、產(chǎn)業(yè)界的敏感神經(jīng)”。如何對待顛覆制造傳統(tǒng)的3D打印之發(fā)展前景，應志當高遠地有前瞻性的預判，以防止錯失良機的重蹈覆轍——“起個大早，趕個晚集”。

創(chuàng)意啟迪——神筆馬良科幻想象成為現(xiàn)實

“神筆馬良”的神奇故事在中國家喻戶曉，如今卻成為現(xiàn)實。3D打印上世紀80年代誕生于美國。所謂3D打印技術(shù)，業(yè)界專家給出一個定義——“是以計算機三維設計模型為藍圖，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴射等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料(10345，20.00，0.19%)材質(zhì)、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實體產(chǎn)品”。與傳統(tǒng)的制造工藝相比，3D打印技術(shù)最大的不同是“增材制造”，加工猶如涂脂抹粉，材料就像“墨水”，一層一層疊加起來，“青山著意化為橋”，按照程序疊加成型。傳統(tǒng)的切削加工方法是“減材制造”，好比“鐵杵磨成繡花針”，按圖紙要求，去粗取精，減肥留骨，“精神可嘉”，卻極大地浪費了原材料。

3D打印技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的制造方法，可謂“神思妙想，創(chuàng)意無限；運用領(lǐng)域，無孔不入”。電子計算機的發(fā)展，極大地拓展了人類大腦的容量和功能，3D打印技術(shù)的指揮中心就是計算機。創(chuàng)意為魂，天馬行空，神筆潑墨，借助的是人類的“心之官”大腦；3D打印的軟件建模、三維截面、疊加成型等，借助的就是電腦。大腦與電腦的關(guān)系是主人與工具，正像那句名言，“給我一個支點和杠桿，我就可以撬動地球”。人類的科技發(fā)展史告訴我們：大腦是統(tǒng)帥，電腦是工具，時下方興未艾的3D打印正是大腦運用電腦創(chuàng)造出來的神奇。我們必須記住，“沒有大腦的人不過是城市的塑像”。

發(fā)展縱覽——3D打印技術(shù)的碩果令人驚愕

近年來，國內(nèi)外諸多的科學期刊和網(wǎng)站對“3D將打印引發(fā)革命性巨變”多有驚人的報道。諸如，為解決航天食品的供應問題，美國人提出3D打印航天食品的概念，并已經(jīng)制定出打印巧克力和比薩餅的方案。為解決軍艦零備件儲存過多擠占空間的問題，擬采用3D打印機來替代，即隨時根據(jù)要求打印零件滿足需求。令人興奮的是，3D打印人造耳朵已經(jīng)不再成為新聞，更吸引眼球的是，美英等國的科學家已經(jīng)開始3D打印肺葉組織、軟組織及骨骼和心臟器官的方案。

集萃媒體的報道，正在蘊育或問世的3D打印成果超出我們的想象。從生命科學的范疇看，“3D打印開始治病救人”，主要研究的成果有：人類的胚胎干細胞、骨骼、人工耳、頭骨、皮膚、心臟、肺葉以及生物組織等。據(jù)悉，“北京時間2013年5月23日消息，美國科學家用3D打印技術(shù)制造了第一顆人類心臟”。從制造產(chǎn)品來看，主要科研成果有：設備及零備件、建筑及材料、模型及玩具、航模及無人機、汽車及航天器、各類珠寶首飾等都已問世。據(jù)報道，世界第一款能使用的3D打印汽車已經(jīng)上路。從經(jīng)營模式來看，3D打印技術(shù)將引領(lǐng)商業(yè)購物場所的重大變革，可提供獨特的優(yōu)質(zhì)服務，向著“輸送創(chuàng)意和設計而不單是產(chǎn)品”的方向而發(fā)展。從科研手段和影視教育來看，已經(jīng)達到了“意念致動”出神入化的階段，如影隨形，真假莫辨，身臨其境。

中國緊跟世界潮流，也有不凡的表現(xiàn)。西安交大教授盧秉恒、北航教授王華明、清華教授孫偉、華南理工大教授楊永強等，都有成果問世。據(jù)《北京晚報》的報道，“模具合格率陡增70%”、“飛機用合金結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)周期由兩年縮短為40天，費用節(jié)省了90%”、“人工關(guān)節(jié)用電郵遞送”……當然，業(yè)界專家坦誠告訴國人，“我國3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展距離美國仍有很大差距”。

展望趨勢——必須改變慢一拍的思維定勢

綜觀世界3D打印技術(shù)發(fā)展的態(tài)勢，美國和歐盟處于領(lǐng)先地位。美國無論在技術(shù)還是在應用上都占據(jù)領(lǐng)先地位，歐盟重視研發(fā)應用，日本著力推廣應用，中國按照自家思路緊隨其后“步步為營”。據(jù)美國3D打印的研究報告顯示，“隨著汽車、航空航天、工業(yè)和醫(yī)療保健等領(lǐng)域市場需求的增加，有望從2011年的17億美元增長至2017年的50億美元”。研究者認為，中國的3D打印技術(shù)到目前為止，仍處在“高級玩具”階段，尚沒有出現(xiàn)成熟化的產(chǎn)業(yè)。不過，據(jù)世界著名的3D打印行業(yè)咨詢機構(gòu)美國沃勒斯公司最新披露：2012年3D打印全球市場規(guī)模為22億美元，同比增長了29%；其中3D打印機的銷售量同比上升了25%，其中38%來自美國本土，8.5%來自中國�？梢姡�中國3D打印機市場需求舉足輕重，但還是依賴美國。

中國3D打印技術(shù)業(yè)界專家對自家趕超發(fā)展引以自豪的用語多襲用套路——“發(fā)展3D打印技術(shù)，中國其實起步并不晚。這方面的研究在上個世紀80年代末就已開始，研究力量集中在西安交通大學、華中科技大學和清華大學等高校。”而且這三家高等學府也有清晰的特色，清華大學側(cè)重于塑料堆積技術(shù)，西安交大以研究固化技術(shù)為重點，華中科技大學的優(yōu)勢在于激光粉末燒結(jié)技術(shù)。

人貴有自知之明。在肯定“我國生產(chǎn)的3D打印機裝備功能已經(jīng)接近國際先進水平”的同時，也知曉自家的差距，主要體現(xiàn)在裝備的可靠性和材料的研發(fā)上。其實，這正是3D打印的關(guān)鍵肯綮，設備不穩(wěn)定即可靠性不達標，材料遠不如美國和德國豐富即“巧婦難為無米之炊”。“更大的差距體現(xiàn)在應用上。”業(yè)界專家如是說，“在國外，3D打印技術(shù)已經(jīng)在新產(chǎn)品開發(fā)、生物醫(yī)療、航空航天，創(chuàng)意設計、影視教育等方面開展應用；而我們主要還局限在模具打印、文化創(chuàng)意等少數(shù)領(lǐng)域。”

“逆水行舟，不進則退”。值得重視的是，隨著3D打印技術(shù)的飛快發(fā)展，美國專家預言，低端“桌面級的3D打印機”已經(jīng)接近飽和，面臨淘汰的局面。而這是我國當前3D打印技術(shù)市場的著力點，難免要有邯鄲學步重蹈覆轍的悲劇上演。

“東施效顰”永遠成不了美人。我們細讀中國3D打印領(lǐng)域一些專家的言論，總感到缺乏“霸氣”，矮化自己，看多困難，不思爭創(chuàng)