眾所周知，在世界范圍內(nèi)，3D打印（或稱增材制造）技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)處于“常態(tài)化”水平。特別是在某些中高端領(lǐng)域，3D打印技術(shù)逐漸得到更加深層次的運用。例如，在航空工業(yè)領(lǐng)域，3D打印常被用來制造火箭發(fā)射燃燒室，航天器的發(fā)動機部件以及小型衛(wèi)星部件等。

 

　　雖然有不少發(fā)達國家國內(nèi)的3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)到了較為成熟的地步，但這并不代表其他國家也是如此。其主要原因在于，由于3D打印技術(shù)起步于美國，而且不少西方發(fā)達國家在早期就開始研究該產(chǎn)業(yè)，不僅建立了較為完善的產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系，而且其制造業(yè)的發(fā)展程度較高，根基較穩(wěn)。這些先天的條件都為其新型制造技術(shù)持續(xù)高速的發(fā)展奠定了強大的基礎(chǔ)。那么，談到這里，我國目前的3D打印產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了哪些問題？又該如何去解決？這些都是值得我們?nèi)ド羁塘私獾膯栴}。

 

　　我國3D打印產(chǎn)業(yè)三大短板

 

　　據(jù)中國工程院院士盧秉恒介紹，我國的增材制造研究起步于上世紀90年代中期，國外大規(guī)模研究源于80年代中期，這期間大致隔了10年。我國主要集中在工藝技術(shù)和設(shè)備軟件等技術(shù)自主開發(fā)，。早在2000年，西安交大率先研究利用3D打印技術(shù)制造個性化醫(yī)學內(nèi)置物，是世界首例。在金屬的3D打印方面，我國的研究始于20世紀70年代，在大型飛機的結(jié)構(gòu)件等方面也走在了前面。雖然我國在有些領(lǐng)域方面走在西方發(fā)達國家的前面，但總體來看，我國的3D打印還是與之有不小的差距。

 

　　首先，我國的3D打印沒有原創(chuàng)技術(shù)，我們并不掌握這些工藝的原始創(chuàng)新，我們只是做了一些表面上的工藝改進和具體應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。3D打印起源于美國，又發(fā)展于歐美等發(fā)達國家，我們國內(nèi)大多數(shù)都是將這些原創(chuàng)的技術(shù)生搬硬套過來，然后做成產(chǎn)品，不過也都只是表面上的修修改改，并沒有多少實質(zhì)性的技術(shù)創(chuàng)新或者材料創(chuàng)新。這就導致了整個3D打印產(chǎn)業(yè)無論大小企業(yè)，之間的產(chǎn)品都是大致相同，因而出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展遲滯的現(xiàn)象。另一方面，我們很多只是做3D打印技術(shù)的應(yīng)用，雖然有很多應(yīng)用領(lǐng)域還需要開發(fā)，但技術(shù)上的“無創(chuàng)新”狀態(tài)將會直接導致應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展“停滯”。

 

　　其次，我國的3D打印產(chǎn)業(yè)薄弱，產(chǎn)業(yè)規(guī)模太小。據(jù)統(tǒng)計，我國供應(yīng)的設(shè)備，占世界總銷售量不到10%；相比之下，我國制造業(yè)在世界的份額為20%。一環(huán)扣一環(huán)，這不僅與我國的技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展有關(guān)，更重要的就是我國材料產(chǎn)業(yè)根基薄弱，直接導致了3D打印技術(shù)的應(yīng)用面積變小，產(chǎn)業(yè)規(guī)模變小。而且，我國3D打印真正走向市場也是最近幾年，還需要經(jīng)過多年的發(fā)展以及探索，才能真正走上開放式發(fā)展的道路。

 

　　最后，也是最重要的一個問題，我國的3D打印產(chǎn)業(yè)沒有形成產(chǎn)業(yè)鏈，很多核心器件的供應(yīng)、高檔器件材料、高強度的非金屬材料等還需要從國外進口。由于構(gòu)成實用性工業(yè)級3D打印等設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，想要更加優(yōu)異的設(shè)備性能，就必須結(jié)合高性能的核心部件，然而這些都是我國國內(nèi)制造業(yè)一直存在的問題。

 

　　我國3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展五大障礙

 

　　目前，航空航天行業(yè)已成為3D打印技術(shù)的率先受益者，通過使用3D打印技術(shù)和快速成型技術(shù)，可以降低航天器的生產(chǎn)成本。3D打印通過大量使用基于金屬粉末和絲材的高能束流增材制造技術(shù)生產(chǎn)飛機零件，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體化，降低成本和周期，達到“快速反應(yīng)，無模敏捷制造”的目的。同時，3D打印技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域的新應(yīng)用也層出不窮，不僅能夠打印醫(yī)療模型、醫(yī)療器械，還可以根據(jù)患者需要打印出相應(yīng)的器官，精準指導手術(shù)。而且，國內(nèi)3D打印牙齒、骨骼修復(fù)技術(shù)已經(jīng)成熟，并在各大骨科醫(yī)院、口腔醫(yī)院快速普及；而3D打印細胞、軟組織、器官等方面的技術(shù)還需要進一步研發(fā)。國內(nèi)3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的已有案例包括假肢、氣管支架、肝臟、牙齒等。

 

　　雖然我國3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景一片向好，但仍然存在著諸多難以逾越的障礙，這些問題都需要我們?nèi)ブ匦率崂恚M而找到較為正確的解決辦法，找到一條真正能讓3D打印產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的道路。

 

　　首要障礙就是3D打印打印耗材的瓶頸。眾所周知，耗材是目前制約3D打印技術(shù)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。目前已研發(fā)的材料主要有塑料、樹脂和金屬等，而3D打印技術(shù)要實現(xiàn)更多領(lǐng)域的應(yīng)用，就需要開發(fā)出更多的可打印材料。為此，要根據(jù)材料特點深入研究加工、結(jié)構(gòu)與材料之間的關(guān)系，開發(fā)質(zhì)量測試程序和方法，建立材料性能數(shù)據(jù)的規(guī)范性標準等。在一些關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，尋找合適的材料也是一大挑戰(zhàn)。例如空客概念飛機的仿真結(jié)構(gòu)，要求機身必須透明且有很高的硬度。為符合這些要求就需要研發(fā)新型的復(fù)合材料。目前對金屬材料進行3D打印的需求尤為迫切，如工具鋼、不銹鋼、鈦合金、鎳基合金、銀和金等，但目前這些打印技術(shù)尚未完全突破。

 

　　其次是打印機本身。世界上目前只有一種3D打印機能夠同時打印出多種材料的產(chǎn)品。由于3D打印工藝發(fā)展還不完善，快速成型零件的精度和表面質(zhì)量大多不能滿足工程直接使用要求，只能做原型使用。3D打印產(chǎn)品由于采用疊加制造工藝，層與層之間連接得再緊密，目前也很難與傳統(tǒng)鍛件相媲美。但最近，華中科技大學的研發(fā)團隊研究出了“鑄鍛焊一體化3D打印技術(shù)”，雖很有前景，但真實的效果還需用時間來考量。

 

　　再者是3D打印的價格。目前，3D打印不具備規(guī)模經(jīng)濟的優(yōu)勢，價格方面的優(yōu)勢尚不明顯。目前，1kg打印材料少則幾百元，多則要4萬元左右。因此，3D打印技術(shù)在一段時間里還無法全面取代傳統(tǒng)制造技術(shù)。但是在單件小批量、個性化訂制和網(wǎng)絡(luò)社區(qū)化生產(chǎn)方面，對于大多數(shù)產(chǎn)品來說，不管打印1件還是100件，價格都相差無幾，因而3D打印具有無可比擬的優(yōu)勢。

 

　　然后就是知識產(chǎn)權(quán)保護和安全問題。3D打印技術(shù)的意義不僅在于改變資本和工作的分配模式，而且也在于它能改變知識產(chǎn)權(quán)的規(guī)則。該技術(shù)的出現(xiàn)使制造業(yè)的成功不再取決于生產(chǎn)規(guī)模，而取決于創(chuàng)意。然而，單靠創(chuàng)意也是很危險的，模仿者和創(chuàng)新者都能輕而易舉地在市場上快速推出新產(chǎn)品，極有可能就像當初的音樂領(lǐng)域一樣面臨盜版的威脅。這就是3D打印技術(shù)所面臨的知識產(chǎn)權(quán)保護問題。而且，近期也不斷曝出黑客對國際3D打印平臺的惡意入侵，這在未來都是需要認真審視的問題。

 

　　最后就是政策方面，3D技術(shù)的研發(fā)需要大量的政府投入或產(chǎn)業(yè)界的資金支撐。如在醫(yī)療領(lǐng)域，可能會因缺少食品和藥品監(jiān)管部門的許可，造成許多臨床醫(yī)療產(chǎn)品應(yīng)用的滯緩等。