由于擁有傳統制造業(yè)所不具備的優(yōu)勢，3D打印技術(shù)更有利于創(chuàng )意落地，從而被看成第三次工業(yè)革命的使者。到2017年，全球3D打印的市場(chǎng)份額將達到50億美元，國內3D打印產(chǎn)業(yè)在近一兩年內也進(jìn)入了爆發(fā)式增長(cháng)。

在一臺封閉式的大型機器盒中，激光將產(chǎn)品需要的粉末材料以每小時(shí)1厘米的厚度進(jìn)行橫斷面燒結，層層燒結，疊加“打印”產(chǎn)品的各橫截面，最終形成成型產(chǎn)品。這便是“神秘”的3D打印機的工作全流程。

由于產(chǎn)品按照三維數據模型，由材料層層疊加“燒結”或“黏合”而成，整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)不受任何復雜結構和生產(chǎn)工藝限制，任何空間結構復雜的產(chǎn)品在3D打印機面前都是同樣的程序生產(chǎn)。

憑借這樣的突破，3D打印對工業(yè)研發(fā)、設計前端帶來(lái)革命性改變，設計人員不再受以往“設計可實(shí)現性”局限，任何復雜“怪異”的設想、設計都能夠通過(guò)3D打印變成現實(shí)。

由于設想能夠無(wú)限地走進(jìn)產(chǎn)品現實(shí)，研發(fā)設計人員也不用耗費巨資開(kāi)模，3D打印已陸續走進(jìn)人們熟知的生產(chǎn)、生活領(lǐng)域：從手板制造到玩具、工藝品、汽車(chē)、航空航天、生物醫療領(lǐng)域，甚至普通的照相館也能見(jiàn)到3D打印的應用。據不完整統計，全球3D打印市場(chǎng)產(chǎn)值每年正以30%的速度在增長(cháng)。

今年5月底，國際3D打印知名科學(xué)家、美國3D system前技術(shù)總監、美籍華人許小曙博士，將帶領(lǐng)3D打印團隊在南沙成立廣州南沙3D打印創(chuàng )新研究院。

研發(fā)革命  3D打印時(shí)代到來(lái)

無(wú)拼接的傳動(dòng)軸、類(lèi)似象牙雕刻的9層鏤空套球、結構復雜的無(wú)人機機翼、發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣歧管、氣缸蓋樣板、埃菲爾鐵塔模型……這些琳瑯滿(mǎn)目的產(chǎn)品，都是廣州南沙3D打印創(chuàng )新研究院院長(cháng)許小曙設計的3D打印機生產(chǎn)出來(lái)的。

廣州南沙3D打印創(chuàng )新研究院院長(cháng)助理劉一展表示：“這些產(chǎn)品的所有齒輪、旋鈕都不是組裝出來(lái)的，也沒(méi)有焊接，全部是一次性打印出來(lái)?！绷钊藝@為觀(guān)止的是，類(lèi)似象牙雕刻的9層鏤空套球，是在最核心的小球之外連續套著(zhù)一層又一層的大球，且每一層都是鏤空的?！袄脗鹘y手工藝雕刻必須花幾十年才能完成的一個(gè)產(chǎn)品，用3D打印僅需要3個(gè)小時(shí)就能完成?！眲⒁徽拐f(shuō)。

事實(shí)上，不僅僅是降低時(shí)間成本，3D打印還突破了設計人員的思想“天花板”。從事3D打印的廣州網(wǎng)能產(chǎn)品設計公司負責人鄧以翔表示，3D打印的魅力在于讓人們的創(chuàng )新能力大大提高，讓個(gè)人的想法變成現實(shí)?！耙郧敖o洗衣機開(kāi)模，要耗費上百萬(wàn)元?！痹S小曙舉例說(shuō)，由于開(kāi)模耗費巨大，一旦開(kāi)發(fā)出來(lái)不符合要求損失非常大，工業(yè)設計人員往往很謹慎。而他們用3D打印技術(shù)為國內家電制造龍頭企業(yè)制作了一臺洗衣機樣機，僅僅花費了6萬(wàn)多元，設計人員的創(chuàng )意不用耗費巨資就可以進(jìn)行測試使用，也就可以放開(kāi)腦筋嘗試各種不同的想法。

不僅如此，對于內部結構復雜的產(chǎn)品，3D打印也有其優(yōu)勢。據介紹，進(jìn)氣歧管是發(fā)動(dòng)機中結構最復雜的部件之一，該部件的傳統開(kāi)發(fā)流程大約需要經(jīng)過(guò)4個(gè)月的時(shí)間。長(cháng)沙理工大學(xué)方程式賽車(chē)利用許小曙研發(fā)的工業(yè)級3D打印機，制作出發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣歧管原型部件，耗時(shí)僅需48小時(shí)。測力試驗證明，零件的力度、準確度和耐久性均未出現任何問(wèn)題，而發(fā)動(dòng)機效率增加了10%。

“我們已經(jīng)和許多醫院在外科手術(shù)上進(jìn)行了合作?！痹S小曙談到了3D打印對醫療領(lǐng)域的影響，他們已經(jīng)成功完成30余例外科手術(shù)，3D打印把CT掃描的二維影像轉變成三維實(shí)體，外科醫生在實(shí)體模型上設計手術(shù)方案，如固定支架的形狀和位置，螺釘的位置、長(cháng)短等一些關(guān)鍵的技術(shù)參數，并且可以利用打印出來(lái)的實(shí)體，模擬手術(shù)過(guò)程，并驗證手術(shù)方案的實(shí)際效果。

“采用3D打印技術(shù)可以將手術(shù)的時(shí)間縮短1/3以上，手術(shù)后的恢復時(shí)間減少一半，一些復雜的手術(shù)以前要數十年以上經(jīng)驗的外科醫生才可以完成，而使用3D打印技術(shù)以后，年輕醫生也能成功實(shí)施這類(lèi)復雜的手術(shù)?！痹S小曙說(shuō)。

產(chǎn)業(yè)新軍  精密制造業(yè)新力量

由于擁有傳統制造業(yè)所不具備的優(yōu)勢，3D打印技術(shù)更有利于創(chuàng )意落地，從而被看成第三次工業(yè)革命的使者，加之其污染低、對勞動(dòng)力依附程度低，歐美國家將其視為爭取制造業(yè)回流的“法寶”。

“一個(gè)以3D打印技術(shù)為核心，包含信息、材料、光電、控制等各個(gè)上游領(lǐng)域，以及航空航天、汽車(chē)、醫療、精密機械、創(chuàng )意文化等眾多下游應用領(lǐng)域的新產(chǎn)業(yè)群快速萌生，成為世界經(jīng)濟中一個(gè)新的價(jià)值產(chǎn)生源?！痹S小曙表示，3D打印技術(shù)是從數據模型直接制造三維實(shí)體，省略了占據傳統制造大部分成本的開(kāi)模環(huán)節，具有便捷、柔性、快速等眾多優(yōu)點(diǎn)。其突出特點(diǎn)是，將大批量無(wú)差異化的生產(chǎn)轉化為個(gè)性化、差異化的快速生產(chǎn)。這種變革讓每個(gè)人都能參與其中，并快速獲得自己的設計和構思實(shí)物，擺脫空間形狀、加工手段、成本帶來(lái)的限制。

“因此，3D打印技術(shù)完全可能將私人定制服務(wù)帶入一個(gè)新的發(fā)展階段，因為它從技術(shù)、經(jīng)濟的角度為這個(gè)領(lǐng)域提供了可行的實(shí)現手段?！痹S小曙表示，由于一臺3D打印機可以打印許多形狀，它可以像工匠一樣每次做出不同形狀的物品。相較于傳統制造業(yè)，3D打印省去了培訓機械師或購置新設備的成本。這意味著(zhù)，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，低成本定制服務(wù)將成為未來(lái)的發(fā)展趨勢。

按照這種發(fā)展趨勢，許小曙預計，將來(lái)集中式的生產(chǎn)將逐步轉變成為分布式制造，在網(wǎng)上購買(mǎi)個(gè)性化定制商品的設計文件后，人們就可以在附近的3D打印店打印出來(lái)。

事實(shí)上，由于3D打印技術(shù)的加入，這種個(gè)性化、小批量生產(chǎn)已經(jīng)在高精尖技術(shù)領(lǐng)域初現端倪。據介紹，航空航天等裝備制造業(yè)零部件種類(lèi)多、形狀復雜且性能要求高，需要進(jìn)行反復測試。3D打印在這樣一些小批量、個(gè)性化的產(chǎn)品領(lǐng)域，除了在研制速度上具有優(yōu)勢外，還能直接加工出特殊、復雜的形狀，簡(jiǎn)化裝備的結構設計并進(jìn)行使用?！跋窭?D打印可以打印飛機的一些零部件，并且可以達到減重、省油的效果?！睆氖?D打印的大業(yè)激光公司負責人陳玹表示。

廣州探索布局3D打印產(chǎn)業(yè)園

相關(guān)機構預測，到2017年，全球3D打印的市場(chǎng)份額將達到50億美元。國內3D打印產(chǎn)業(yè)在近一兩年內也進(jìn)入了爆發(fā)式增長(cháng)，廣州一家企業(yè)今年第一季度售出的3D打印機已經(jīng)和2013年全年一樣多，產(chǎn)值近千萬(wàn)元。

除了企業(yè)自發(fā)進(jìn)軍3D打印市場(chǎng)外，各地政府也躍躍欲試。在3D打印技術(shù)的發(fā)展熱潮中，廣州同國內不少城市一樣，也逐步開(kāi)啟了自己的探索步伐。鄧以翔表示，目前廣州已經(jīng)就3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了調研，并提出了打造3D打印產(chǎn)業(yè)園的設想。

南沙新區也開(kāi)始了這方面的探索。早在2013年9月，廣州市南沙區經(jīng)貿科技和信息化局已就南沙新區3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃項目進(jìn)行公開(kāi)招標，借外腦邀請相關(guān)咨詢(xún)公司，就3D打印技術(shù)、應用、產(chǎn)業(yè)及方向做論證，合理利用各種資源，將南沙打造成為3D產(chǎn)業(yè)發(fā)展的集聚地。

摘自《中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導報》