想定制個性化的產品？告訴機器你的想法，幾秒鐘后，成品就會出現在你面前！這是美國科幻小說家羅伯特·希克利在《萬能制造機》中描繪的場景。

    如今，3D打印技術已經讓這一幕變成現實。作為科技界的“當紅明星”，3D打印已遍及航空航天、醫療、食品、服裝、玩具等各個領域，在拓展自身領地的同時，也潛移默化地改變著人們對制造業的觀念。

    中國坐標

    國內3D打印雖然科研水平位居世界前列，但在工藝裝備、工程應用等方面還有很大發展空間，相關市場發展緩慢

    今天，人們對3D打印已不再陌生。近日，記者走進中科院自動化所3D打印研究室，目睹了傳說中的“造夢工廠”。

    在中科院自動化所3D打印研究室里，5臺顏色、型號各異的機器一邊有條不紊地工作著，一邊發出“嗞嗞嗞”的響聲，仿佛演奏著一曲機器人交響樂。在室內一側靠墻的柜子里，已經擺滿了打印好的鳥巢、化學分子模型和手機外殼、插座等產品。

   “把你想要產品的三維數據文件存儲到3D打印機中，然后操作3D打印機執行打印命令，就可以把塑料、樹脂等材料進行層層打印，最終形成產品。”該研究室沈震博士向《中國科學報》記者介紹說。

    面向小微組織和草根群體的個性化定制只是3D打印的一部分。事實上，在全球3D打印競爭最激烈的生物醫療、航空航天領域，我國已涌現出一批創新型研究群體，很多成果在全球平臺上已經可圈可點，在臨床醫療、產品開發等方面發揮著重要作用。

    在生物制造領域，西安交大1998年開始研發活體骨骼3D打印技術，該校2001年就實施了國內第一例3D打印頜面修復手術；華南理工大學在個性化的牙科舌側正畸托槽3D打印方面已拿到注冊許可證，上百套定制化托槽產品已銷往歐洲、非洲國家。

    在工業制造領域，清華大學在世界上率先完成無木模鑄型制造工藝；北京航空航天大學的研究使我國成為世界上唯一突破飛機鈦合金大型主承力結構件激光快速成形技術并實現裝機應用的國家；華中科技大學已研發出全球最大的砂型“3D打印機”。

   “中國3D打印只比美國晚了幾年，3D打印技術研究與發展幾乎與世界同步，在一些領域已經接近世界先進水平。”中國工程院院士盧秉恒此前在接受《中國科學報》采訪時說。

    盡管如此，盧秉恒同時指出，我國3D打印同樣存在瓶頸和制約因素。縱向來看，我國僅有幾所大學在搞研發，各家都是單打獨斗，沒有形成產業鏈；同時，國內在研發上投入少、底子薄，制約了研發開展。橫向來看，國內3D打印技術雖然科研水平位居世界前列，但在工藝裝備、工程應用等方面還有很大的發展空間，相關市場發展緩慢。

    全球格局

    作為未來制造技術的重要發展方向，3D打印不僅代表著制造業發展的契機，同時也給設計、材料等領域帶來發展機遇

    當前，全球3D打印研究方興未艾。英國《每日郵報》關于3D打印的最新報道顯示，與傳統上成本高達2.99萬元人民幣、耗時數周的義眼制造法相比，該國Fripp設計公司研制的新型義眼3D打印方法每小時能生產150顆義眼，且成本低至約合人民幣996元。

   “從傳統減材制造技術到增材制造，3D打印顛覆了傳統制造業的理念，具有制造成本低、生產周期短、個性化等優勢。”西安交通大學機械制造系統工程國家重點實驗室主任李滌塵在接受《中國科學報》記者采訪時說。

    正因如此，3D打印被譽為第三次工業革命最具標志性的生產工具。如果從1986年美國科學家查爾斯·哈爾開發的第一臺商業3D印刷機算起，3D打印至今已走過27年。隨著各種加式制造技術大量出現，3D打印正在對制造業產生著顛覆性的影響。

    在軍事國防領域，美國在2012年把3D打印技術引入阿富汗戰區，現場為士兵打印工具和設備；在航空航天領域，英國南安普敦大學工程師利用3D技術打印出世界上第一架無人飛機“SULSA”；在個人生活領域，各國研究百花齊放，如巴黎時裝周上3D打印的比基尼、西班牙科學家發明的3D食物打印機、比利時工程師利用3D打印機制造的全尺寸賽車……

    五花八門的應用顯示著3D打印的非凡熱度。作為未來制造技術的重要發展方向，它不僅代表著制造業發展的契機，同時也給設計、材料等領域帶來發展機遇。

    以設計為例，中國航天科技集團公司總工程師楊海成在近日舉辦的“全國3D大賽”上向《中國科學報》記者表示：“3D打印技術的出現使得飛機這類大型、復雜產品可以一次性整體打印出來，極大地釋放了設計空間。”

    也正因為如此，各國已圍繞3D打印展開角逐。美國通過簽署制造業促進法案號召美國企業回國創造就業機會，并斥資170億美元推出“美國制造”一攬子計劃，希望使制造業重返美國。

   而歐洲航天局2013年公布的月球基地計劃藍圖已開始設想利用3D打印技術將月球上的原始土壤轉變成建筑材料。“如果不計國防軍事投入，歐洲在3D研發方面的投入要大于美國。”中科院自動化所復雜系統管理與控制國家重點實驗室主任王飛躍說。

     破局之策

    在保證安全的前提下，應制定有助于推進新技術發展的政策。否則，中國的科學研究就會陷入反復追趕的怪圈

    3D打印已經開創了一條前途光明的制造新路，如何走好這條路對于中國制造業未來的發展極為關鍵。

    華南理工大學機械工程學院教授楊永強在接受《中國科學報》采訪時表示，我國在3D打印裝備和元器件研發、基礎研究等方面仍不容樂觀。3D裝備的核心零部件如光學系統、設計軟件等很多都要進口，一些重要材料也要依賴國外。

    楊永強認為，這既與我國制造業發展急功近利、喜歡做短平快的技術和產品有關，也與國家導向過分強調產業化和經濟效益，忽視基礎研究有關。

   “3D打印技術本身內涵很多，難題也很多。現在的問題是恨不得今天結婚，明天就生孩子，拔苗助長。”楊永強說。

    與此同時，就當前全球市場份額來看，美國是3D打印的領導者，有成熟的技術和良好的受眾環境，而我國的3D打印還處于拓荒階段。

    在李滌塵看來，我國生物制造技術并不比國外差，造成這種現狀的主要原因是科學技術在進步，相關部門政策制定卻跟不上。

    他舉例說，從2001年西安交大第一例3D打印頜面修復手術至今，相關技術雖然在臨床上已經獲得成功，卻一直沒有拿到臨床批號。在給患者治病時，醫生們不僅要簽倫理條約，不能收費，還倒貼錢，極不利于新技術走向產業化。

   “科學研究不只是學術界的事情，如果政策跟不上，沒有走進老百姓的生活，就不能形成產業化的模式，最后很可能‘死’了。”李滌塵說。

       當前，美國已經開始給定制化發證。李滌塵建議，在保證安全的前提下，應制定有助于推進新技術發展的政策。否則，中國的科學研究就會陷入反復追趕的怪圈。

       “3D帶來的社會化制造可以有效地實現需求和供應之間的相互轉化。”王飛躍說，然而，目前我國在高精小型3D打印機的生產方面卻幾乎是一片空白，僅有幾家海外產品在代理。如何應對這一局面，是我國制造業乃至整個國家層面都必須認真考慮的重大問題。

       此外，專家指出，3D打印是面向未來、大面積推廣的技術，當前國家布局存在過于集中的現象，這也是目前國內發展后勁不足的原因。

       “像3D打印這種基礎性強、前沿性強的技術，國家應加大對作此類研究的高校和科研院所的支持力度，同時鼓勵企業介入研發。”盧秉恒建議，我國3D打印應制定技術發展路線圖，規劃基礎研究、產業化、工程應用的發展路線，從而使其真正產業化。

     聚焦發展

    在享受3D打印所帶來便利的同時，人們也開始擔憂其是否會引發一系列倫理道德問題

    在現實生活中，美國已經通過3D打印制造出金屬手槍。未來，3D打印是否會制造出完整的人類？

    在享受3D打印所帶來的便利的同時，人們也開始擔憂其是否會成為一種“破壞性”的新技術，引發一系列倫理道德問題。

    對此，楊永強認為，3D打印只是一種先進的制造方法，任何限制非法制造的法律都可以限制它。對于未來可能出現的“制造人類”的倫理問題，當前的技術發展遠遠未達如此程度，不必杞人憂天。

    以生物制造為例，他表示在器官打印的三個步驟中，當前僅實現了第一步形狀打印，距離打印出活的器官并使其具有真正人體臟器的功能仍很遙遠。

    專家們認為，與其在擔憂中止步不前，不如擱置爭議，聚焦發展。

    沉舟側畔千帆過。3D打印尚未形成規模，4D打印已經雷聲隆隆。與3D打印相比，4D打印又增加了時間緯度的概念，人們只要用軟件設定出模型和時間，變形材料就會在設定的時間內變形為所需的形狀。

    在采訪中，多位專家表示增材制造技術和減材制造技術是兩種相互補充的制造方法，3D打印技術并不會完全代替傳統的減材制造。盡管如此，3D打印仍具有巨大的發展空間。

   “尤其是目前國內能夠掌握3D技術的專業人員還非常少，很多人在設計之初只想到用工業加工機床，不會想到用3D打印。”在楊永強看來，國內3D打印概念仍需普及。

   “科學技術不等人，因特網在過去十幾年的發展就是最好的例子。我們要瞄準目標，科研和產業雙管齊下；同時，國家要給予長期穩定支持，不能急功近利，要耐得住性子‘放長線釣大魚’。”李滌塵說。