3D打印，将颠覆中国装备制造业的魔幻现实主义技术

    出口制造业的寒冬，会延续多久？有专家的悲观预测是拖到明年，然而以更宏大的视野看，这个看法仍显乐观。
　　越来越多的消息显示，在上世纪90年代全球化生产浪潮中转向新兴市场的制造业，正在回归美国。其中的动力，固然有金融危机后美国政府对再工业化的推动，而更深远的因素，还是技术的突破。
　　数字技术的发展，正让3D打印机成为制造业的新宠，3D打印是“数字化制造”的缩影。3D打印技术质的飞跃，是在最近两年逐步发展起来的。2011年3月，英国设计出一款名为Airbike的自行车，用3D打印机一次成型地打印出车轮、轴承和车架，而后进行组装。这辆自行车采用尼龙材料，坚固程度与钢铝材料不相上下，但重量却减少65%。几个月后，世界首辆3D打印机制造的汽车现身加拿大。几乎与此同时，英国南安普顿大学“打印”了一台时速100英里的飞行器，2米长的机翼、集成操纵系统和舱门，均由打印机制作而成。更有甚者，据美国《大众科学》报导，一名枪械师打印出一支AR-15突击步枪，这支“打印步枪”竟可以速射出200发子弹。而它的成本，仅仅是30美元的塑料材料。
　　3D打印机（3D Printers），其实最早源自美国军方的“快速成型”技术。自美国Stratasys公司于1992首台商用3D打印机问世以来，该技术的发展之快令世界始料未及。目前，全球有两家3D打印制造公司。一家位于美国明尼苏达州的Stratasys，刚收购了以色列的Obiet的3D公司；另一家是3D Systems公司，在2012年初，靠收购方式，购买两家3D品牌厂商Z Corporation 和Vidar Systems。两家3D公司创造了每年2亿美元的营收业绩。
　　事实证明，3D打印的新技术，正在重塑全球制造业的格局，并渗透至每一个行业里：建筑设计、食品制作、模型、复杂结构、零配件，诸多制造业领域已展开应用。

　　原材料进一步发展 3D打印规模化生产已成为可能
　　看似神奇的3D打印技术其实并不复杂，简单点说，可以理解为把物体分为若干个横截面，三维打印机将这些横截面一次一层的沉淀、堆积，最终形成所需的实体。
　　使用的“墨水”是其中的关键，它是实实在在的原材料。概括来讲，有两大类打印“耗材”，一类是使用粉末微粒作为打印介质，如金属粉、石膏粉，喷洒在铸模托盘上，形成一层极薄的粉末层，然后由喷头喷出液态胶水粘合剂进行固化。
　　再有一种叫做“熔积成型”技术（FDM），是将一根塑料绳，在喷头内融化成型，业内称之为“3D打印机焊条”，如PLA。其熔点比ABS较低，流动较快，不易堵喷嘴。打印出来的模型硬度好、强度高，作为结构件经久耐用。常见的有建筑材料、模具、模型、异性构件等。
　　受耗材的限制，3D打印最初的应用局限在部件和样品上。汽车制造商和一些依赖模具开工的企业，在设计之初，仅需几个小时设计，就可以代替之前开模、定型、锻造、打磨和抛光等一系列繁琐的工艺流程。从客户的要求到选型，规模化生产，仅需数天时间。较传统工艺而言，大大节约了时间和成本。
　　随着打印耗材的进一步发展，3D规模化生产（包含难以手工和机械工具完成）已经成为可能，按照输出物体的大小和材质不同，有小、中、大等不同类型的立体打印机。不仅在实验室，3D打印机在实战中暂露头角。2011年，波音公司开始用钛合金和不锈钢材料，直接打印飞机的机翼。当然，这种打印机的体积和价格都在另一个层面。
　　现有的耗材中，常见的以塑料、树脂、食材、泥沙、金属等可塑性材料居多。从一块精细的骨骼，到庞然飞行器，只要能想到的，在耗材允许的条件下，3D都能打印。有一组数据，可以支持这种断言，Obiet公司已经可以使用14种基本材料，混搭出上百种材料，3D打印理论上没有边界。
　　不过，现阶段，3D打印还存在一定的局限性，如精度也只能精确到几十毫米，在规模化生产方面也不具备优势。但无论如何，3D打印趋势势必成为一种可能。

　　曾经改变世界的中国制造 如今要面对数字改变的世界
　　如果打印耗材的成本进一步降低，个性化产品获得和规模化同等的竞争力。未来，在线制造协作服务的普及，制造业小批量生产将变得更加划算，生产组织更加灵活，劳动投入更少。随着直接从事制造行业的人数减少，劳动力成本在整个生产成本中的比例也将随之下降。这一趋势，对于中国这一传统的制造业大国来说，无疑是一记重拳。
　　不再依赖人工，没有组装工厂，没有边角废料，3D技术的这一特点，将重新定义工厂。随着技术的进步，使得“世界工厂”的重心转移成为可能。
　　2009年以来，3D打印市场在北美和欧洲急剧增长。奥巴马政府这两年着力投资于3D打印技术，希望以此重振美国制造，美国政府8月在俄亥俄州的扬斯敦投巨资建设制造业创新研究所，主攻3D打印技术。如今，美国生产的工业和民用3D打印机逐渐打开全球市场。
　　对于这一场颠覆性的科技角逐，中国也不甘落后，国内对于新技术的消化和改进，往往超乎人们的想象。对于中国而言，随着劳动力低成本优势逐渐弱化，打造创新科技的中国制造尤为重要，不少科技企业和科研院校已经涉足该领域。据估计，目前在国内有近千台3D打印机，形成年产值超千万级的产业规模。在伴随着进入中国市场的国外3D印机的脚步，国内的自有品牌的3D打印机如雨后春笋般涌现。利用网络上开源信息，汇聚了一大批淘金者，带动了国内用户规模急剧攀升，突破了国内外打印品质的界限。8月15日，一台“选择性激光尼龙烧结设备”在湖南华曙高科技有限责任公司下线并首次出口美国。它标志着中国在3D打印装备制造领域取得了重要技术突破。
　　2011年，中国制造业在全球制造业总值中的占比为21%，超过了美国的19.4%。从总量上来说，欧美制造业日趋减少，不可能再移到中国来，从劳动力供应、成本和环境角度上说，中国制造成本已比周边的发展中国家高，之所以还有很多产品仍在中国制造，是因为中国有积累了30年的产品生产经验，工厂形成了产业网，具备高度发展的供应链，多元化设计及工程技术，娴熟的生产工艺，为3D在中国国内的技术转化、打印普及，奠定了不可替代的基础，而在制造业中，劳动力价格要素或许终将不那么重要。
　　尽管存在成本高、工时长的软肋，但《经济学家》周刊认为，3D打印技术势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。这些突破将使工厂彻底告别车床、钻头、制模机等传统工具，改由更加灵巧的电脑软件主宰--这便是第三次工业革命的标志。
　　从历史上看，每项新技术的革新，势必带来原有生产模式的变革。关键是要看，怎样驾驭和利用新技术。就在前不久举行的夏季达沃斯论坛上，以3D打印为代表的“第三次工业革命”已经成为热议的话题。可以展望，工厂未来将彻底告别车床、冲压机等传统工具，而由3D打印引领制造业趋势。3D打印机，可以改变打印方式，可以改变制造业格局，甚至可以改变世界经济重心。但不变的是，中国对新技术的学习、突破和应用。