3D打印，離我們有多近？

高振華

打印文稿、打印圖片，打印表格，這些都是辦公室里的家常便飯，但是提到打印房子、玩具、食品、性感的蕾絲內衣甚至汽車時，你也許會感到不可思議。但事實是，這些東西都可以通過3D打印得到，并不是什么天方夜譚。

何為3D打印

“3D打印”這一誕生于上世紀80年代的技術，如今成了超前科技的明星，迅速火遍全球。美國《時代》周刊已將3D打印產業列為“美國十大增長最快的工業”；英國《經濟學人》雜志認為這項技術將與數字化生產模式一起推動實現新的工業革命，將3D打印技術列為第三次技術革命范疇；在新浪微博上，關于3D打印的話題與分享數量非常多，3D打印甚至成為個性化零售領域一塊新的市場。那么3D打印是否真的有這么神奇呢？到底什么是3D打印技術？

3D打印技術，是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。它無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產品的研制周期，提高生產率和降低生產成本。燈罩、身體器官、珠寶、根據球員腳型定制的足球靴、賽車零件、固態電池以及為個人定制的手機、小提琴等都可以用該技術制造出來。與傳統技術相比，3D打印技術還擁有如下優勢：通過摒棄生產線而降低了成本；大幅減少了材料浪費；它還可以制造出傳統生產技術無法制造出的外形，讓人們可以更有效地設計出飛機機翼或熱交換器等；另外，在具有良好設計概念和設計過程的情況下，3D打印技術還可以簡化生產制造過程，快速有效又廉價地生產出單個物品。

每個村莊都能成為工廠

想必看過007系列最新電影《大破天幕殺機Skyfall》的觀眾，一定會對其中那輛1960年的阿斯頓？馬丁DB5汽車被炸成碎片的情節唏噓不已。實際上，那部付之一炬的豪車就是由3D打印技術制作的。不過他們并不是直接打印一個汽車的1：3模型，而是采用了高端的VX4000 3D打印機，分別打印出18個獨立的元件并組裝成這輛車。他們首先制作了鋼材質車身框架，然后通過CAD將所有部件數據輸入3D打印機，最后使用PMMA 塑料打印出了門、車頂、擋泥板等零件。值得一提的是，PMMA這種材料不僅質感超群，而且非常堅固。總共54個零件打印完成之后，它們被送到了制片廠進行精細制作，通過噴漆、打磨等多道工序還原了50年前007所駕駛的阿斯頓？馬丁DB5。為了更加逼真，他們還給車身還增加了一些彈孔效果。除了在電影中“犧牲”的那臺之外，余下的兩臺中已有一臺被佳士得拍賣行拍賣，價格高達99041美元，超過拍賣行預估的50%。

在過去的一年中，世界上第一輛3D打印汽車Urbee驚艷面世，美國3D打印巨頭3D Systems、Stratasys和ExOne的股價一再飆高，加上媒體的助推和政府的支持， 使得“3D打印”成為風頭最勁的“明星概念”，仿佛一夜之間，3D打印技術已經把“想象照進現實”。

解汽車設計之痛

3D打印技術對汽車工業的影響非常明顯，但3D打印機不是“機器人”，馬上就能從口袋里掏出一個完全符合你想象的“它”。即使是采用FDM技術的3D打印機，制作出來的物品也都需要后期加工。3D打印設備的實際意義是幫你在設計或者產品制樣的過程中提高某個環節的效率，而不是完全代替整個流程。3D打印機可以實現打印車身外殼、打印模具、減重車身以及個性化需求，目的是能夠合理控制成本，因為汽車制造廠家設計模具所花費的成本要遠遠高于購置3D打印機的成本，但發動機、電機等關鍵零部件都還是來自于傳統制造業。

與傳統企業制造汽車區別最大之處是3D打印汽車先打印出單個的、一體式的車身，再將其他部件填進去，而不是將車身各部分組裝到一起。盡管3D打印極大地簡化了單輛汽車制造的過程，減少了它的車身重量和生產成本，但目前還無法取代大規模的汽車生產。因為它更適合于體積小、庫存需求低但價值高的零部件生產。且不說3D打印技術目前還不具備直接生產像汽車這樣復雜的混合材料產品，即使該技術在未來取得更大的突破，打印一輛汽車只怕也要耗時好幾個月，在成本上遠遠高于大規模生產時均攤到每輛車上的成本，消耗的能源自然也就更多。

國內的3D技術實踐

3D打印這種神奇的技術似乎真的能帶來“第三次工業革命” 。在國內，3D打印技術不僅僅應用在汽車領域，在我國航天事業上它也作出了突出貢獻。在2013年“兩會”上，全國政協委員、中航工業副總工程師、中國航母艦載機殲—15總設計師孫聰透露，殲-15項目率先采用了數字化協同設計理念：三維數字化設計改變了設計流程，提高了試制效率；五級成熟度管理模式，沖破設計和制造的組織壁壘，而這與3D打印技術關系緊密。他透露，鈦合金和M100鋼的3D打印技術已應用于新機試制過程，主要是主承力部分。在傳統的戰斗機制造流程當中，飛機的3D模型設計好后，需要進行長期的投入來制造水壓成型設備，而使用3D打印制造技術后，零件的成型速度、應用速度得以大幅度提高。

“能不能用3D打印幫我們制造一批特殊的禮物？”南京紫金立德電子有限公司總經理連寧近期經常接到這樣的訂單咨詢。作為國內最早進軍桌面式3D打印機的企業，紫金立德在3D打印熱潮中逐漸被關注。連寧曾對媒體公開表示，紫金立德的3D打印機采用業界獨有的LOM技術，已獲得18件中國專利，設計產能是每年5000臺，現在的產能是每年1000臺。生產的打印機器品牌叫Solido，中文叫速立得，速立得機器很輕，只有36公斤，放在一般辦公人員的桌上沒有問題。打印的材料是采用PVC工程塑料薄膜，連寧表示，現在用LOM技術和工程塑料薄膜來做3D打印的，在全世界是獨一無二的，用塑料進行成形，操作相對而言比較簡單，低碳環保。

可以節省巨額物流成本

歐洲將3D打印技術投入數字化生產的先鋒企業——比利時梅洛特（Melotte）公司首席執行官弗勒林克（Mario Fleurinck）曾公開表示，3D打印技術可按客戶需求精準定制產品，大幅提高對原材料和能源的使用率，降低生產成本及對環境的影響。

弗勒林克說，就目前來說，使用相同數量的耗材制造零件，3D打印機的生產效率是傳統方法的3倍。目前梅洛特公司已與中國青島一家紡織廠建立合作，“打印”紡織機軸承，傳統工業流程需要84小時制作的零件，通過3D打印技術，24小時就可以制造完成。由于可以在目的地精準打印，這又省去了物流、配送、上貨等時間，因此生產成本大大降低，每個軸承的成本由幾十歐元降至1歐元。