3D打印颠覆传统制造业
2014年09月30日 来源：《中国科学报》
某3D打印体验中心 图片来源：http://special.scol.com.cn
3D打印提高了难加工材料的可加工性，拓展了材料的应用领域，并带动了材料、软件开发等庞大的新兴产业的崛起。3D打印推动了传统制造生产模式的变革，培育出了新的制造体系。
■本报记者 原诗萌
在资本和技术的双重推动之下，3D打印新应用层出不穷。在日前闭幕的美国芝加哥2014国际制造科技大展上，Local Motors公司推出了全球首款3D打印电动车——Strati。此前，GE航空公司表示，将建立新的工厂，用3D打印方式大规模生产LEAP涡扇喷气发动机金属零件。
IDC今年3月发布的一份报告指出，3D打印已由一种新兴技术逐渐发展成为主流技术，很多企业开始认可并接受该技术带来的成本和生产效益。IDC预测，从2012年到2017年，全球3D打印市场将出现出货量和销售额的巨大增长，复合年增长率将分别达到59%和29%。
在市场快速发展的同时，3D打印正越来越深刻地改变着传统制造业。
3D打印改变了什么
2008年爆发国际金融危机至今，世界经济复苏仍然乏力，亟须制造业等传统产业转型升级，成为新的经济增长点。而在这一过程中，新兴技术和新兴产业将发挥主导作用，成为传统产业转型升级的重要推动力。
3D打印技术无疑为传统制造业的发展带来了新契机。以3D打印技术为代表的数字化制造模式，被英国《经济学人》杂志认为是“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。
那么，3D打印究竟将如何改变传统制造业？
在媒体的热炒之下，3D打印的概念已经被越来越多的人所熟知，并对其优势有了初步了解：3D打印所采用的增材制造技术，比传统的减材制造技术更节省材料，同时，3D打印可以制造出传统制造方法难以胜任的复杂部件。
不过，3D打印显然还有更深远的影响。
比如，在材料方面，亚洲制造业协会CEO兼秘书长罗军指出，3D打印提高了难加工材料的可加工性，拓展了材料的应用领域，并带动了材料、软件开发等庞大的新兴产业的崛起。
在制造方面，3D打印则推动了传统制造生产模式的变革，培育出了新的制造体系。
比利时Materialise公司驻中国首席代表Kim告诉《中国科学报》记者，目前国外已经出现了“云制造”的案例，即建立一个3D打印的加工服务中心，进行生产工作，然后将3D打印与云计算技术进行结合，这样用户在任何位置都可以进行3D打印。
技术在进步
不过，3D打印作为一项先进的技术，市场规模却比较有限。2013年，全球3D打印市场规模约40亿美元，较2012年翻了一番，尚不如一家大型互联网上市公司的市值。
Stratasys中国区总经理汪良艮告诉《中国科学报》记者，由于3D打印技术自身的特点和优势，更适合用于设计环节。“通过3D打印技术，设计师的理念不需要经过开模，就可以把原型做出来，并对外观进行测试，验证设计方案和设计理念。”汪良艮说。
据汪良艮介绍，目前设计环节的应用，占据了3D打印市场80%之多。而在大规模生产方面，3D打印在成本和效率上则被认为缺乏优势。
不过，随着技术的进步，上述现状正在发生改变。
汪良艮告诉记者，一方面，材料的种类越来越多，让3D打印更有用武之地。另外，在一些领域，3D打印也已经用于直接生产产品。比如，Stratasys公司专门成立了一个团队，进行数码直接制造。
Local Motors公司推出的全球首款3D打印电动汽车——Strati更是一个典型的例子。据了解，这款汽车有很多零件直接经3D打印而成。同时，一部汽车大概由2万个零部件组成，但Strati则仅由不到50个零部件组成。Local Motors公司总裁约翰•罗杰斯表示，新工业减少了加工和安装的工作量，同时也避免了材料浪费。
应用在行动
在技术进步的同时，3D打印的应用市场也需要进一步打开。
“3D打印的发展关键在应用。未来三到五年是3D打印产业发展的关键期，如果不能把应用市场打开，那么3D打印的前景将会更加扑朔迷离。”罗军说。
罗军还援引工业机器人发展的历史，来说明应用对产业发展的重要性。他告诉记者，工业机器人最早诞生于美国，但二战之后，日本劳动力大量缺失，于是大量采购美国的工业机器人。到了上世纪70年代，由于日本在工业机器人的应用中不断发现、完善和解决问题，因此在技术水平上超越了美国。“应用市场决定了产业发展。”罗军说。
在推动3D打印应用方面，由罗军担任秘书长的中国3D打印技术产业联盟正在积极行动。据罗军介绍，目前该联盟主要从以下三方面展开工作，首先是集纳会员企业的设备，打造展览展示中心，通过开放的环境，让用户对3D打印技术有全面的认识和了解。其次是加强科普，最后是开展加工服务业务。
据了解，目前中国3D打印创新服务中心总部已落户山东青岛。该中心包括展示体验中心、加工服务中心及技术研发中心。在工业领域的应用目前瞄准的是磨具模型，在文化创意领域的应用则是与时尚相结合。此外，还将成立文物俱乐部和云工厂。
根据3D打印技术产业联盟的规划，未来三年内，将再建立10个分中心，以推进3D打印的应用发展。“应用市场只要撕开一条口子，3D打印的发展一定是几何级数的增长。”罗军说。
