浅析3D打印技术的发展前景及对策

浅析3D打印技术的发展前景和对策

摘要：3D打印技术，毋庸置疑，已成为可预见未来的核心技术革命之一，其发展之势如日中天，不可逆转。注目时局，高度重视3D打印技术的研发并稳步推进其试点运行将成为积极应对3D打印技术浪潮袭来的应有之态度及举措。

关键词：3D打印技术，发展前景，态度对策

引言

众所周知，第一次工业革命和第二次工业革命分别以蒸汽机的发明和电气化的使用为标志，以其强大的生产力解放为基础，深刻地改变了西方资本主义国家甚至整个世界的面貌，有力地推动了世界现代化的历史进程。显而易见，科学技术是第一生产力，更是当今世界格局下各国综合国力比较的核心指标之一，可以说，最新最前沿的科学技术的掌握和最早应用推广，将是未来国家间竞争的重要体现和地位分水岭。那么，当下最值得关心注目的科学技术是什么呢？毫无争议，3D打印技术将占一重要席位且有愈演愈烈之势。

一、3D打印技术的扼要介绍

3D打印技术目前最为引人注目的当推3D打印机，鉴于此，本文将把3D打印机作为其技术典型来探讨。3D打印机诞生于20 世纪80 年代中期，是由美国科学家最早发明的。3D打印机是指利用3D打印技术生产出真实三维物体的一种设备，其基本原理是利用特殊的耗材( 胶水、树脂或粉末等)按照由电脑预先设计好的三维立体模型,通过黏结剂的沉积将每层粉末黏结成型,最终打印出3D 实体。3D打印过程可分为两步，首先在需要成型的区域喷洒特殊的胶水，然后均匀喷洒粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，没有胶水的区域仍保持松散状态，重复这一过程直到实体模型被“打印”成型。由于其分层加工的过程与喷墨打印机十分相似，所以被称为“打印机”。[1]

二、3D打印技术的发展前景

正如著名的《经济学人》最近描述了3D打印技术的前景——这是一种新型的生产方式，能够促成第三次工业革命。根据研究3D打印机的前贤报告，可以从以下四个方面来一窥其势。未来5-10年，随着技术的不断进步及市场需求的扩大，3D打印机将呈现四个方面的发展趋势：（一）3D打印速度和效率将不断

提升。随着开拓并行、多材料制造工艺方法的采用，打印速度和效率有望获得更大提升;（二）3D打印材料更加多样化。随着先进材料的不断发展，智能材料、纳米材料、新型聚合材料、合成生物材料等将成为3D打印材料；（三）3D打印机价格大幅下降。一些较小规模的3D 打印机制造商已经开始推出一万美元以下的3D打印机。随着技术进步及推广应用，3D打印机的价格有望大幅下降。（四）3D打印机应用领域更加广泛。3D打印机诞生后，早期主要用于航空航天、机械、医疗、建筑等行业的模型制作。随着其进一步走向成熟，3D打印机已开始用来制造汽车、飞机等高科技含量零部件、皮肤、骨骼等活体组织。专家预计，在不久的将来，从鞋、眼镜到厨房用具、汽车等各种产品都可以用3D打印机生产出来。[2]

三、3D打印技术的革命意义

3D打印技术的发展前景如此之广阔，发展势头如此之强劲，那么其对现有的生产关系及模式有何影响呢？据社会科学家研究推测，3D 打印机的推广应用具有重要的革命性意义，主要体现在以下三个方面：（一）制造工艺的深刻变革。3D 打印的特点在于通过逐层堆积材料进行加工，而不是通过去除多余材料进行加工。因此，这项工艺也被称作“堆积制造”或“添加制造”。这改变了通过对原材料进行切削、组装进行生产的加工模式，节省了材料和加工时间，带来了制造工艺的深刻变革。（二）制造技术的重大飞跃。3D 打印技术是一种新兴的高科技技术，综合应用了CAD/CAM 技术、激光技术、光化学以及材料科学等诸多方面的技术和知识，3D 打印技术的不断成熟将推动包括新材料技术、智能制造技术和堆积制造技术实现大的飞跃。（三）制造模式的一次“革命”。3D打印作为一种新的加工工艺，将改变第二次工业革命产生的以装配生产线为代表的大规模生产方式，使产品生产向个性化、定制化转变，实现生产方式的根本变革。3D 打印机的推广应用将减少产品推向市场的时间，产品用户只要简单下载设计图在数小时内通过3D 打印将产品“打印”出来，从而不需要大规模生产线，不需要库存大量的零部件，不需要大量的工人。[3]

四、3D打印技术的态度对策

3D打印技术发展前景看好，对社会大生产领域又将带来革命性的意义，那么作为孜孜追求实现中华民族伟大复兴的中国应当仁不让、毫不犹豫地接过这根

技术革命接力棒并奋而追之。古语有云：“知己知彼，百战不殆”诚然，3D打印技术已成世界技术革新之潮流，不可逆转，但首先还是得摸清它对我国是实质性影响，方能更有效地科学判断并理性制策。谈到影响，固然就得一分为二，即积极影响和负面作用。3D打印技术对我国之积极影响首先表现在为我国制造技术的赶超带来机遇。3D打印技术作为一项新兴技术，与其他成熟技术相比，无论在技术创新还是应用上，我国与发达国家之间的差距相对较小，可以在较短时间内缩短差距。其次体现为推动制造业服务化，加快制造业升级。3D打印的推广应用将带动包括3D设计服务、信息服务等生产性服务业的发展，给我国制造业升级带来新机遇。

其负面作用更是不容小觑，应认真分析对待。正如前述，3D打印机的技术特性决定了其不需要大规模生产线，不需要库存大量的零部件和工人劳动力。所以首当其冲的便是对我国劳动密集型产业可能带来巨大冲击。3D打印这一生产模式改变了过去大规模生产线的制造模式，所需工人将大幅减少，使得劳动力成本在生产成本中的比重降低，我国劳动力成本比较优势将进一步被削弱，这对当前以劳动密集型为主的我国制造业将带来较大冲击。另一方面则是可能进一步拉大与发达国家的差距。美欧等发达工业化国家在3D打印机行业处于领先地位，其产品在全球3D打印机行业占有绝大多数市场份额。我国虽然于20世纪90年代开始推进3D打印机的研发，但还主要停留在设计和样机开发，尚没有一款具有国际水平的3D打印机推向市场。如果不加快推进3D打印机的研发及推广应用，我国与发达国家的差距将进一步加大。

简要探讨了3D打印技术对我国的影响，那么应以何姿态去面对并处理好这些客观问题呢？笔者认为，为加快推进3D打印机的快速发展，我国应主要从三个方面着力推进：其一，应高度重视3D打印技术发展。我国应该高度重视3D 打印技术可能带来的制造业革命，深入分析全球3D打印技术的发展趋势，研究建立3D打印机的基础理论和技术体系，制定符合我国国情的3D打印机中长期发展战略。其二，加大对3D打印机研发。建议将3D打印机纳入《智能制造装备发展专项》，加大研发投入力度，突破关键核心技术与工艺。加强与发达国家的技术合作，研究建立以现有的几家科研机构为主体，同类主要企业为载体的产业联盟，加强产学研的沟通与交流，尽快将商用打印机推向市场。其三，加快