由于擁有傳統制造業所不具備的優勢，3D打印技術更有利于創意落地，從而被看成第三次工業革命的使者。到2017年，全球3D打印的市場份額將達到50億美元，國內3D打印產業在近一兩年內也進入了爆發式增長。
在一臺封閉式的大型機器盒中，激光將產品需要的粉末材料以每小時1厘米的厚度進行橫斷面燒結，層層燒結，疊加“打印”產品的各橫截面，最終形成成型產品。這便是“神秘”的3D打印機的工作全流程。
由于產品按照三維數據模型，由材料層層疊加“燒結”或“黏合”而成，整個產品生產不受任何復雜結構和生產工藝限制，任何空間結構復雜的產品在3D打印機面前都是同樣的程序生產。
憑借這樣的突破，3D打印對工業研發、設計前端帶來革命性改變，設計人員不再受以往“設計可實現性”局限，任何復雜“怪異”的設想、設計都能夠通過3D打印變成現實。
由于設想能夠無限地走進產品現實，研發設計人員也不用耗費巨資開模，3D打印已陸續走進人們熟知的生產、生活領域：從手板制造到玩具、工藝品、汽車、航空航天、生物醫療領域，甚至普通的照相館也能見到3D打印的應用。據不完整統計，全球3D打印市場產值每年正以30%的速度在增長。
今年5月底，國際3D打印知名科學家、美國3D system前技術總監、美籍華人許小曙博士，將帶領3D打印團隊在南沙成立廣州南沙3D打印創新研究院。
研發革命 3D打印時代到來
無拼接的傳動軸、類似象牙雕刻的9層鏤空套球、結構復雜的無人機機翼、發動機進氣歧管、氣缸蓋樣板、埃菲爾鐵塔模型……這些琳瑯滿目的產品，都是廣州南沙3D打印創新研究院院長許小曙設計的3D打印機生產出來的。
廣州南沙3D打印創新研究院院長助理劉一展表示：“這些產品的所有齒輪、旋鈕都不是組裝出來的，也沒有焊接，全部是一次性打印出來。”令人嘆為觀止的是，類似象牙雕刻的9層鏤空套球，是在最核心的小球之外連續套著一層又一層的大球，且每一層都是鏤空的。“利用傳統手工藝雕刻必須花幾十年才能完成的一個產品，用3D打印僅需要3個小時就能完成。”劉一展說。
事實上，不僅僅是降低時間成本，3D打印還突破了設計人員的思想“天花板”。從事3D打印的廣州網能產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新能力大大提高，讓個人的想法變成現實。“以前給洗衣機開模，要耗費上百萬元。”許小曙舉例說，由于開模耗費巨大，一旦開發出來不符合要求損失非常大，工業設計人員往往很謹慎。而他們用3D打印技術為國內家電制造龍頭企業制作了一臺洗衣機樣機，僅僅花費了6萬多元，設計人員的創意不用耗費巨資就可以進行測試使用，也就可以放開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品，3D打印也有其優勢。據介紹，進氣歧管是發動機中結構最復雜的部件之一，該部件的傳統開發流程大約需要經過4個月的時間。長沙理工大學方程式賽車利用許小曙研發的工業級3D打印機，制作出發動機進氣歧管原型部件，耗時僅需48小時。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題，而發動機效率增加了10%。
“我們已經和許多醫院在外科手術上進行了合作。”許小曙談到了3D打印對醫療領域的影響，他們已經成功完成30余例外科手術，3D打印把CT掃描的二維影像轉變成三維實體，外科醫生在實體模型上設計手術方案，如固定支架的形狀和位置，螺釘的位置、長短等一些關鍵的技術參數，并且可以利用打印出來的實體，模擬手術過程，并驗證手術方案的實際效果。
“采用3D打印技術可以將手術的時間縮短1/3以上，手術后的恢復時間減少一半，一些復雜的手術以前要數十年以上經驗的外科醫生才可以完成，而使用3D打印技術以后，年輕醫生也能成功實施這類復雜的手術。”許小曙說。
產業新軍 精密制造業新力量
由于擁有傳統制造業所不具備的優勢，3D打印技術更有利于創意落地，從而被看成第三次工業革命的使者，加之其污染低、對勞動力依附程度低，歐美國家將其視為爭取制造業回流的“法寶”。
“一個以3D打印技術為核心，包含信息、材料、光電、控制等各個上游領域，以及航空航天、汽車、醫療、精密機械、創意文化等眾多下游應用領域的新產業群快速萌生，成為世界經濟中一個新的價值產生源。”許小曙表示，3D打印技術是從數據模型直接制造三維實體，省略了占據傳統制造大部分成本的開模環節，具有便捷、柔性、快速等眾多優點。其突出特點是，將大批量無差異化的生產轉化為個性化、差異化的快速生產。這種變革讓每個人都能參與其中，并快速獲得自己的設計和構思實物，擺脫空間形狀、加工手段、成本帶來的限制。
“因此，3D打印技術完全可能將私人定制服務帶入一個新的發展階段，因為它從技術、經濟的角度為這個領域提供了可行的實現手段。”許小曙表示，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，3D打印省去了培訓機械師或購置新設備的成本。這意味著，隨著技術的發展，低成本定制服務將成為未來的發展趨勢。
按照這種發展趨勢，許小曙預計，將來集中式的生產將逐步轉變成為分布式制造，在網上購買個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。
事實上，由于3D打印技術的加入，這種個性化、小批量生產已經在高精尖技術領域初現端倪。據介紹，航空航天等裝備制造業零部件種類多、形狀復雜且性能要求高，需要進行反復測試。3D打印在這樣一些小批量、個性化的產品領域，除了在研制速度上具有優勢外，還能直接加工出特殊、復雜的形狀，簡化裝備的結構設計并進行使用。“像利用3D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。”從事3D打印的大業激光公司負責人陳玹表示。
廣州探索布局3D打印產業園
相關機構預測，到2017年，全球3D打印的市場份額將達到50億美元。國內3D打印產業在近一兩年內也進入了爆發式增長，廣州一家企業今年第一季度售出的3D打印機已經和2013年全年一樣多，產值近千萬元。
除了企業自發進軍3D打印市場外，各地政府也躍躍欲試。在3D打印技術的發展熱潮中，廣州同國內不少城市一樣，也逐步開啟了自己的探索步伐。鄧以翔表示，目前廣州已經就3D打印產業發展進行了調研，并提出了打造3D打印產業園的設想。
南沙新區也開始了這方面的探索。早在2013年9月，廣州市南沙區經貿科技和信息化局已就南沙新區3D打印產業發展規劃項目進行公開招標，借外腦邀請相關咨詢公司，就3D打印技術、應用、產業及方向做論證，合理利用各種資源，將南沙打造成為3D產業發展的集聚地。
摘自《中國高新技術產業導報》
