3D打印技术的长处和短板

还记得电影《十二生肖》中，成龙扮演的国际大盗，戴着光学传感手套触摸兽首，将收集到三维数据通过无线传输系统传回本部，同时，本部根据这些数据同步打印，复制出了一个完全一样的兽首吗？当时，不少人都感叹这一场景太神奇。但其实，这也并不神秘，它就是3D打印技术的再现。

“它是从虚拟到现实的理想捷径，是第三次工业革命的重要环节之一，将对人类未来生活的各个方面产生深远的影响。”记者对话中国工程院院士徐志磊，让解析3D打印技术的长处和短板。

3D打印技术应用领域广泛

问：3D打印近几年很火，我们曾听说3D打印出真枪，甚至人的耳朵。这是个新兴产业吗？

徐院士：不完全是，这类技术最开始出现在20世纪80年代，但那个时候它不叫3D打印，我们在中国叫快速成型。它的核心就是将所需成型工件的复杂3D形体，通过切片处理转化为简单的2D截面的组合。因此不必采用传统的加工机床和工模具，依据工件的三维计算机辅助设计(CAD)模型，在计算机控制的快速成型机上，沿着高度方向逐层沉积材料，成型工件的一系列2D截面薄片层，并使片层与片层之间相互粘接，最终堆积成三维工件。

3D打印为什么这么火，我觉得还是取决于计算机和网络的快速发展。20年前，我们所处的还不是网络时代，还不能发展得这么快。而现在，3D打印几乎能做到“想打就打”了，只要电脑软件能支持就可以。

医学领域前景无限

问：3D打印技术在医学领域会有什么应用？

徐院士：生物3D打印在医学领域，应用前景还是挺大的。因为它具有快速性、准确性以及擅长制作复杂形状实体等特性。特别是个体之间的身体构造、病理状况，都存在特殊性和差异化，而3D打印能很好地满足这一点。比如动手术之前，医生就可以通过3D打印技术，打印出相应的器官进行演练，从而更好地完成手术。

问：3D打印技术对于推动工业产业，尤其是制造业的进步，是否具有特别意义？

徐院士：确实是。与前两次工业革命相比，在3D打印技术得到广泛运用的情况下，现代制造业也许不再运用工厂。这种将人力、资金、设备等生产要素大规模集中化的生产方式，转变为一种以3D打印机为基础的，更加灵活、所需要投入更少的生产方式，这种趋势被称之为社会化制造。当这种方式得到广泛运用，那么每个人都可以是一家工厂。

而且我认为，3D打印将极有可能孕育第三次工业革命。我打个比方，我们的生产线可以做到，送一头牛进去然后出来牛肉罐头，同样也能把牛肉罐头放进去，然后生产出一头牛。后者就是3D打印能做到的。

3D打印将显著提高人类对物质世界的控制能力，几乎是一种最理想的工具手段，也许未来将会以我们难以预料的方式，永久改变人类的文明进程。

精度和效率成最主要挑战

问：3D打印技术很强大，但也面临着不少问题和挑战。要想进行大规模的应用，短期内是否还比较难?

徐院士：你说得对。主要是精度和效率，我们做出来的不少成品精度在0.1毫米左右，表面光滑度也不高，真正要作为机械工程的零部件来说，它的精度还很不够。所以，我们希望能够争取把金属材料的精度，做到10微米(1微米=0.001毫米)、20个微米，40个微米。如果我们能达到这个水平，那就有可能直接用3D打印做零件，而不是翻模具重新来做。

另外，要把精度分辨得极高以后，它必然带来的问题就是效率会比较低。所以怎样又快又好地打印出成品，还需要我们改进和研究。除此之外，并不是传统的材料，3D打印都可以拿过来用，现在用得最多的是塑料，金属和陶瓷等还在进一步的探索中。因此有必要开发更好的材料，这样应用范围就会大很多。不过真正高精度、高强度的材料，做起来难度也大。因为一次3D打印做出来以后，还有长期应用、耐疲劳等问题。另外，生产出来的材料，有的要求要大，有的要求要薄，这些要求以及工艺稳定性都亟待解决。所以想要真正做到零部件生产，难度非常大。

因此3D打印离大规模应用还有一定距离，短期内还不能够实现，至少我们目前水平还没有达到。除了产业联盟，我们的大学、研究所，要用更多的精力去研究光源、材料、制造零部件的3D打印设备，这些也是非常重要的。

问：3D打印技术现在处于一个什么样的状态？我国又有什么样的计划呢？

徐院士：今年早些时候，中国3D打印技术产业联盟秘书长罗军就表示过，中国有潜力成为世界最大的3D打印市场。未来三年内中国将正式启动至少10个3D打印创新中心，发展500家传统企业进入3D打印技术产业联盟。3D打印市场的产值，则可能会从10亿元人民币，增长到100亿元。

不过，事实上3D打印的颠覆之路还很长。总体而言，它目前仍处在起步阶段，距离大规模应用还有一段时间。传统制造业所擅长的批量化、规模化生产以及精益化生产，恰恰是3D打印的短板。而公众对于3D打印技术的认识也不够全面，它并非无所不能，其技术核心在于，它可以解决高难度、复杂、个性化的设计需要，只有当传统生产方式无法应用的时候，它的魅力才能显示出来。

目前，它的最大优势在于产品高端开发和满足个性化需求方面，虽然它的普及领域越来越广，但更多的是用在高端研发，无法形成产业化。例如，网上售卖的一款3D打印机，打印一只普通手机壳大概需要两小时，但打印的材料却只能用价格不菲的ABS塑料。这样一来，所花费的成本和时间，就会大大超过在超市购买一个手机壳的开销，这也因此会限制3D打印技术，在低端民用市场的普及应用。