近年來，3D打印又紅又熱，一方面研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，3D打印呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì);另一方面已經(jīng)開始呈現(xiàn)出泡沫。中國(guó)企業(yè)如何避免同質(zhì)化，布局高端搶占技術(shù)制高點(diǎn)，推動(dòng)關(guān)鍵零部件核心技術(shù)的突破，推動(dòng)新應(yīng)用模式，成為焦點(diǎn)。

與國(guó)外存在多方面差距

中科院寧波先進(jìn)制造技術(shù)研究所副所長(zhǎng)張文武認(rèn)為，我國(guó)3D打印與國(guó)際先進(jìn)水平存在多方面的差距。首先是原材料受限嚴(yán)重，眾多重要金屬粉體依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)粉體質(zhì)量有待提高。由于受到廣泛重視，國(guó)內(nèi)眾多研究機(jī)構(gòu)大力參與，目前粉體制造的水平在快速提高。其次是國(guó)產(chǎn)的激光及激光掃描振鏡等運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)核心元器件質(zhì)量偏低，高端市場(chǎng)基本被國(guó)外壟斷。隨著大量海外人才的回歸，這方面有所改觀，但近期內(nèi)仍然是國(guó)外占主導(dǎo)。再次，國(guó)內(nèi)開發(fā)出了一系列3D打印軟件系統(tǒng)，但與國(guó)際知名公司相比，軟件的完整性和實(shí)用性存在差距。最后，雖然國(guó)內(nèi)3D打印與國(guó)外起步時(shí)間相當(dāng)，但原創(chuàng)性工藝幾乎被國(guó)外壟斷，中國(guó)技術(shù)出口面臨知識(shí)產(chǎn)權(quán)危機(jī)。

談及目前中國(guó)3D及全球打印產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，賽迪智庫(kù)裝備工業(yè)研究所所長(zhǎng)左世全坦言，一方面，中國(guó)各地積極布局3D產(chǎn)業(yè)，越來越多的企業(yè)進(jìn)入3D打印領(lǐng)域，已經(jīng)開始呈現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)過剩、同質(zhì)化的趨勢(shì)。而且各地的3D打印產(chǎn)業(yè)園、3D打印企業(yè)主要集中在低端市場(chǎng)，做組裝工作，核心關(guān)鍵零部件主要依靠進(jìn)口，缺乏對(duì)基礎(chǔ)材料的研究。另一方面，全球的3D打印巨頭都在不斷尋求新升級(jí)方向，希望進(jìn)一步搶占高端話語(yǔ)權(quán)。

向多維仿生制造演進(jìn)

目前，中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)與國(guó)外尚存在差距，而國(guó)外產(chǎn)業(yè)巨頭和研究機(jī)構(gòu)又在各個(gè)技術(shù)制高點(diǎn)上進(jìn)行新的探索，不斷升級(jí)。在這樣的背景下，國(guó)內(nèi)企業(yè)如果不加緊在關(guān)鍵點(diǎn)上進(jìn)行布局，未來的差距有可能被進(jìn)一步拉大。

從全球?qū)Ω叨艘约岸嘣?D打印技術(shù)的升級(jí)與探索方向來看，出現(xiàn)了以下的趨勢(shì)，值得關(guān)注。

一是生物3D打印加速產(chǎn)業(yè)化。清華大學(xué)生物制造中心教授徐弢坦言，生物3D打印技術(shù)以其特有的高精度、對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大成型能力、快速節(jié)能等優(yōu)勢(shì)，成為解決組織及器官移植短缺的最有效的方式。從技術(shù)上看，生物3D打印以細(xì)胞、生長(zhǎng)因子等組成人體組織和器官基本要素為加工對(duì)象，天然地與幾乎所有醫(yī)療產(chǎn)業(yè)高度關(guān)聯(lián)，其在醫(yī)療領(lǐng)域的衍生及滲透性可比擬信息技術(shù)在各個(gè)行業(yè)的重要作用，有廣闊的產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景。

二是從3D向4D打印方向推進(jìn)。張文武坦言，目前的3D打印技術(shù)一般只打印三維幾何形體，很少涉及自感知、自報(bào)警、自修復(fù)、自愈合等超越三維的智能嵌入。國(guó)際上新出現(xiàn)的“4D打印”是超越三維打印技術(shù)的一個(gè)前奏。

張文武認(rèn)為，人類的制造技術(shù)一直在向大自然學(xué)習(xí)，3D打印是多維仿生制造的初級(jí)階段。4D打印引入時(shí)間域的形體和功能變化。相對(duì)生物體，人類的制作技術(shù)還只是孩童階段。生命可以自然生滅發(fā)展演化，人類的制造品未來將進(jìn)一步與高級(jí)仿生看齊。高端機(jī)器人、智能技術(shù)、智能制造技術(shù)將融合。因此，3D形狀只是制造技術(shù)的當(dāng)前發(fā)展熱點(diǎn)，長(zhǎng)遠(yuǎn)的趨勢(shì)必定是“多維仿生制造”，仿生則不僅僅是生物打印、活體打印，而是智能的嵌入和演化。

加速布局推動(dòng)產(chǎn)業(yè)突破

徐弢認(rèn)為，應(yīng)該在以下幾個(gè)維度進(jìn)行布局，以推動(dòng)中國(guó)3D打印的產(chǎn)業(yè)突破。在學(xué)術(shù)思想上，從三維到“多維仿生”，3D幾何加智能感知、修復(fù)、執(zhí)行等;從增材到“增益”，以提升功能及功能密度為優(yōu)化目標(biāo)。在技術(shù)創(chuàng)新上，大力扶持高端原創(chuàng)性技術(shù)、國(guó)產(chǎn)化關(guān)鍵核心元器件、高端材料研究;追求理想工程解，全局優(yōu)化工藝、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)形式。在架構(gòu)與體制設(shè)計(jì)上，充分結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、制造網(wǎng)、服務(wù)網(wǎng)，政、產(chǎn)、學(xué)、研、媒、用、金、法八方聯(lián)合，建立國(guó)家級(jí)創(chuàng)新聯(lián)盟、創(chuàng)新設(shè)計(jì)智庫(kù)。

中國(guó)航空工業(yè)信息中心首席專家寧振波表示，一是要以應(yīng)用為導(dǎo)向來驅(qū)動(dòng)3D打印技術(shù)的發(fā)展，二是要注重材料等3D打印的基礎(chǔ)。要從軟件、服務(wù)模式、應(yīng)用與生態(tài)鏈等多維度來推動(dòng)中國(guó)3D打印的發(fā)展。

專家觀點(diǎn)

中科院寧波先進(jìn)制造技術(shù)研究所副所長(zhǎng)張文武

推動(dòng)3D打印要關(guān)注可靠性和成本

目前，已經(jīng)有較為成熟的3D打印設(shè)備在市場(chǎng)上批量銷售，但3D打印技術(shù)本身還面臨著一系列的問題，如打印速度偏慢、打印材料性能差、成型裝備和材料成本高、可操作性差、成型精度及質(zhì)量不高等問題。特別是適用于當(dāng)前許多3D打印設(shè)備的打印材料非常有限，打印尺度偏小，很難實(shí)現(xiàn)多維和多尺度的打印。都有待突破。

對(duì)增材制造、減材制造、等材制造進(jìn)行融合創(chuàng)新，關(guān)注可靠性與成本，徹底攻破各行業(yè)的準(zhǔn)入門檻，取得核心器件上的突破，是推進(jìn)3D打印不斷前進(jìn)的關(guān)鍵。

清華大學(xué)生物制造中心教授徐弢

各國(guó)加速發(fā)展生物3D打印技術(shù)

世界各國(guó)正大力發(fā)展生物3D打印技術(shù)，搶占這輪新技術(shù)浪潮制高點(diǎn)。奧巴馬政府將3D打印列為重振美國(guó)制造業(yè)的重要技術(shù)，特別是針對(duì)生物3D打印技術(shù)，已先后出臺(tái)包括《2020年制造技術(shù)的挑戰(zhàn)》、《美國(guó)多部門戰(zhàn)略計(jì)劃——組織科學(xué)與工程的戰(zhàn)略發(fā)展》、《NSF研究和創(chuàng)新前沿生命與工程系統(tǒng)界面計(jì)劃》等多個(gè)政策和指南;歐盟委員會(huì)也出臺(tái)了《制造業(yè)的未來：2015-2020》等以發(fā)展生物3D打印技術(shù)為重要內(nèi)容的戰(zhàn)略報(bào)告。

更為緊迫的是，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)生物3D打印產(chǎn)業(yè)布局已緊鑼密鼓地展開，借助國(guó)家和金融資本對(duì)生物3D打印產(chǎn)業(yè)進(jìn)行重點(diǎn)扶持，以美國(guó)納斯達(dá)克上市公司Organovo等為代表的一大批生物3D技術(shù)企業(yè)迅速發(fā)展，積極推行專利保護(hù)，加快行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，逐步提高生物3D打印技術(shù)及產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入門檻。

中國(guó)科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授史玉升

增材制造有4個(gè)發(fā)展方向

增材制造技術(shù)向著如下幾個(gè)方向發(fā)展：向日常消費(fèi)品制造方向發(fā)展，向功能零件制造發(fā)展，向智能化裝備發(fā)展，向組織與結(jié)構(gòu)一體化制造發(fā)展。

增材制造技術(shù)的應(yīng)用，為許多新產(chǎn)業(yè)和新技術(shù)的發(fā)展提供了快速響應(yīng)制造技術(shù)。例如，在生物假體與組織工程上的應(yīng)用，為人工定制化假體制造、三維組織支架制造提供了有效的技術(shù)手段。在汽車車型快速開發(fā)和飛機(jī)外形設(shè)計(jì)上應(yīng)用增材制造技術(shù)，加快了產(chǎn)品設(shè)計(jì)速度。國(guó)外增材制造技術(shù)在航空領(lǐng)域應(yīng)用量超過12%，而我國(guó)的應(yīng)用量則非常低。增材制造技術(shù)尤其適合于航空航天產(chǎn)品中的零部件單件小批量的制造，具有成本低和效率高的優(yōu)點(diǎn)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的空心渦輪葉片、風(fēng)洞模型制造和復(fù)雜精密結(jié)構(gòu)件制造方面具有巨大的應(yīng)用潛力。

用增材制造技術(shù)制造高性能鈦合金零部件是打造高附加值鈦及鈦合金產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要方向，在大型客機(jī)、高檔汽車以及生物醫(yī)用等鈦合金零部件市場(chǎng)有廣闊的市場(chǎng)前景。