3D打印的商機與突圍路徑

郭台銘説，3D打印是噱頭，並説：“如果真的是，那我‘郭’字倒過來寫。”郭台銘言過了，而且可能不對。美國Stratasys和3D Systems兩家3D打印公司用1.7億美元和2.9億美元的營業收入證明，3D打印可以成為產業，可以對當今的製造業進行有效轉型升級。

文 / 賀鳴

近來在美國，有公司採用3D打印技術打印出AR-15半自動步槍彈匣及其部件、解放者手槍等;在歐洲，2013年2月歐洲航天局宣佈，計劃讓機器人攜帶3D打印機空降到月球，採用3D打印技術將月球的原始土壤轉變成建築材料，建立首個人類基地，將在未來40年內投入使用;在中國，採用3D打印技術，在3年時間內就推出了艦載機殲-15，3D打印技術還被全面應用於殲-20隱形戰鬥機和殲-31第五代戰鬥機的研發中。3D打印技術被引起廣泛關注，英國媒體《經濟學人》稱3D打印技術為“第三次工業革命”到來的重要標誌。但3D打印亦遭遇不少批評。比如富智康(原富士康，新改名)董事長郭台銘批評3D打印根本就是噱頭，稱富智康投入3D打印多年，結果完全不可行，並説：“如果真的是(第三次工業革命)，那我‘郭’字倒過來寫。”不過，不可否認的是，3D打印技術確實已經開始影響工業發展和人們的生活。

3D打印熱潮來襲

業內人士稱，自2012年起，3D打印的黃金時代正式到來。“3D打印技術產業是一項正在受到全球高度關注，具有前瞻性、革命性、創造性的新興產業技術。”南京紫金立德電子有限公司總經理連寧認為，在工業設計方面，3D打印在未來5到10年可能會對現代製造業產生一定的改變，但它不能替代現代製造業，只能起到相輔相成的作用。

那究竟何為3D打印技術？簡單説，就是增量製造，也稱為增材製造技術或快速成型技術，依據物體的三維模型數據，通過成型設備以材料累加的方式製成實物模型，甚至直接製造零件或模具。3D打印技術誕生於20世紀80年代末，具有製造成本低、研製週期短、生產效率高等特點，廣泛應用於傳統制造業、航空航天、生物醫學、文物保護、食品行業、建築設計、文化創意和配件飾品等領域。在3D打印產業鏈裏，目前主要有機器設備製造商、提供打印材料的材料商、軟件與設計工具的供應商、內容提供商(設計師)和雲設備商五大子產業。

在美國，3D打印技術已初步產業化，其中Stratasys和3D Systems是龍頭企業，均在納斯達克上市，2011年它們的營業收入分別為1.7億美元和2.9億美元。歐盟也設置了基金來支持3D打印技術，分別在諾丁漢大學、謝菲爾德大學、埃克斯特大學建立了3D打印中心。

在中國，一些科研院校和企業也邁出了實質性步伐。早在1990年代，清華大學、西安交通大學、華中科技大學與北京隆源自動成型系統有限公司就引了國外3D打印設備用作研究。湖南華曙高科技有限公司、武漢濱湖機電技術產業有限公司、南京紫金立德電子有限公司等企業率先涉足3D打印。據連寧介紹，中國3D打印技術與日本、韓國相比沒有太大差別，但在軟件開發方面與歐美髮達國家相比還有一定差距，尤其在技術實際應用方面比國外要晚許多，差距較大。目前中國在部分3D打印技術領域還處於全球前列。

據有關數據顯示，2012年，中國3D打印產業實現產值3億元左右，全球約100億元。中國3D打印技術產業聯盟透露，2013年中國3D打印產業產值將突破10億元，未來中國將成為全球最大的3D打印技術市場。

實際上，3D打印市場曾長期面臨容量有限的狀況，全球總產值曾長期徘徊在10億美元左右。據沃勒斯同仁公司的推測，到2019年，全球3D打印產品和服務的收入將達69億美元，其中零部件製造業務預計將佔80%。從這個角度來説，3D打印產業的發展還有一段很長的路要走。

3D打印主流技術類別

3D打印技術發展到現在，其在全球的主流技術可分為以下五類：

一類是熔融堆積技術(簡稱FDM)。這種技術是一種不依靠激光作為成型能源，而是將各種絲材加熱溶化的成型方法。它是將絲狀熱熔性材料加熱融化，通過帶有一個微細噴嘴的噴頭擠噴出來，沉積在製作面板或者前一層已固化的材料上，温度低於固化温度後開始固化，通過材料的層層堆積形成三維成品。在3D打印技術中，FDM的製造成本、維護成本和材料成本最低，因此在家用的桌面級3D打印機中使用最多。其桌面級3D打印機主要以ABS和PLA為材料，而目前國外主流桌面級3D打印機均轉為使用PLA材料。

二類是粉末堆積技術(簡稱3DP)。3DP技術由美國麻省理工大學於1993 年開發成功，原料使用粉末材料，如陶瓷粉末、金屬粉末、塑料粉末等。它先鋪一層粉末，然後使用噴嘴將粘合劑噴在需要成型的區域，讓材料粉末粘接，形成零件截面，再不斷重複鋪粉、噴塗、粘接的過程，層層疊加，最終打印出三維成品。

三類是樹脂光固化技術(簡稱SLA)。SLA是最早出現、技術最成熟和應用最廣泛的快速成型技術。它主要使用光敏樹脂為材料，在樹脂液槽中盛滿液態光敏樹脂，通過紫外光或者其他光源照射快速凝固成型，然後逐層固化，最終打印出三維成品。它更多用於概念模型的原型製作，或裝配檢驗和工藝規劃，適合於製作中小形工件。

四類是粉末激光燒結技術(簡稱SLS)。它是一種由離散點一層層堆積成三維實體的工藝方法。美國德克薩斯大學於1992年開發出商業成型機。SLS利用粉末材料在激光照射下燒結的原理，由計算機控制層層堆結成型。其具體做法是，首先鋪一層粉末材料，將材料預熱到接近熔化點，再使用激光在該層截面上掃描，使粉末温度升至熔化點，然後燒結形成粘接，接着不斷重複鋪粉、燒結的過程，最終打印出三維成品。它適合於產品設計的可視化表現和製作功能測試零件。

五類是薄片材料疊加技術(簡稱LOM)。它的工作原理是，在計算機控制下，供料機構將塗有熱溶膠的薄材一段段地送至工作台的上方，切割系統按照計算機提取的橫截面輪廓用激光束或其他切割頭將工作台上的打印材料割出輪廓線，然後由熱壓機構將一層層打印材料壓緊並粘合在一起，最後形成由許多小廢料塊包圍的三維原型零件，再剔除多餘的廢料小塊即可。它適合製作大中小型原型件。

當然，這五大類3D打印技術各有特點，用户可根據自身需要而定。

發展瓶頸

目前，3D打印技術已經得到了一定的應用，如在文化創意領域、生物醫療領域、工業領域等。從現實的市場發展來看，主要有三類應用：一是製造原型件驗證設計，二是打印蠟模、砂型間接參與鑄造，三是生產功能件直接使用。而民用市場還是以簡單架構的FDM為主。

中國3D打印技術產業聯盟秘書長羅軍認為，現在3D打印技術初步可分類為桌面級和工業級，其中桌面級面向大眾，主要用於工業設計，而工業級又分為原型製造和大型金屬結構件。但無論是桌面級還是工業級，3D打印在實際應用中都面臨諸多發展瓶頸或挑戰：

其一，應用材料缺乏是3D打印商業化發展的最大制約因素。連寧説：“目前3D打印的材料非常欠缺，這是3D打印發展遭遇的重要瓶頸。”雖然高端工業印刷可以實現塑料、某些金屬或者陶瓷打印，但目前無法實現打印的材料都是比較昂貴和稀缺的。同時，現在的3D打印機器也無法達到成熟的水平，無法支持各種各樣的材料。3D打印的應用材料作為基礎產業，沒有人願意花力氣搞，而做3D打印設備的公司又不製造這些材料，因此雙頭落空。

目前3D打印產業規模不大，國內生產3D打印材料的企業非常少，尤其很多金屬材料更是依賴進口。3D打印產業的核心是設備及材料，但目前全球90%的工業級3D打印機都由Stratasys與3D Systems公司生產，而且3D打印原材料的研發和製造同樣掌握在國際先行者手上。從全球來看，在3D打印材料性能、數據積累方面，也處於非常匱乏的狀態，這不僅推高了3D打印的成本，而且限制了技術的普及。未來3D打印的發展重點是在應用材料上有更大的突破，這樣3D打印才會有更廣闊的應用前景。

其二，3D打印技術問題。3D打印技術近來被炒得非常熱，它是一個很有發展前途的技術毋庸置疑，但它還是一項成長型技術，並不完善，存在很多需要解決的難題。同時，還受3D打印機器的限制。作為一種消耗大的技術，如果3D打印要成為主流技術，它對機器的要求也不低。目前3D打印技術在重建物體的幾何形狀和機能上獲得了一定的成就，比如靜態的形狀可以被打印出來，但對於那些運動的物體就難以實現。如果3D打印技術要進入普通家庭，並能隨意打印人們想要的東西，還有相當的困難。

其三，涉及到知識產權問題。如果人們可以隨意複製任何東西，並且數量不限，這樣將造成市場大亂，由此知識產權官司可能遍地都是。比如，你用汽車左邊的車門把手做原圖，用3D打印一個一樣的車門把手後就直接安在右邊的車門上，這樣就不用買車門把手了，但這樣做，汽車廠商就將少賣一個把手。問題是，現在汽車的車門把手並沒有知識產權，上面甚至連個商標都沒有，但未來汽車門把到底要不要給它一個知識產權？顯然，如何制定3D打印的法律法規用來保護知識產權，是一個不可迴避的問題。另外，在3D打印領域，其實幾種主流技術在美國均有專利註冊，作為後來者該如何面對？尤其中國企業在運作國外市場時，只有採取與專利所有方進行合作銷售的方法，或者在設計方面儘量規避別人的專利，否則就可能官司纏身。

出路何在？

從國內市場來看，業內人士看好桌面級3D打印技術的市場前景。被稱為“中國3D打印第一人”的清華大學教授顏永年認為，由於數字成型技術、數字建模技術普及，用3D打印做一些概念模型進行相關的培訓、教育或動漫藝術品、裝飾品、首飾品，都有非常大的市場潛力。但要讓3D打印獲得更快更好的發展，還需要從以下幾方面着力：

首先，要加快3D打印的市場普及。目前，國內3D打印市場還處於啓蒙階段，這有幾方面的因素影響：一是3D打印的實際應用時間不長;二是輿論對3D打印的關注從去年開始才算比較高;三是3D打印整體的花費成本還比較高昂，制約了用户尤其個人用户購買和使用。因此，3D打印的製造商需要改進技術，降低各項使用成本。連寧總結説：“我們國家對3D打印技術的認知面和認知度都很差，紫金立德一直在做3D打印科普宣傳工作，而不是市場推廣，所以難度可想而知。”

其次，政府的政策支持力度將影響3D打印的發展速度。3D打印產業還是一個新興戰略性產業，不僅技術發展還需要不斷完善，而且市場運行還比較艱難，如果依靠單個企業或科研機構單打獨鬥，很難實現一個很好的市場突破。這就需要政府通過市場化的模式，給予更多的政策、資金支持，並聚集社會各種研發力量投身到這個產業中，共同把這個產業做起來。

其實到目前為止，國內研究3D打印技術的機構並不多，真正生產和經營3D打印機的公司更是屈指可數。連寧認為，在國內以企業身份進入3D行業發展的非常少，一般是一些高校和研究機構，即使有些上市公司自稱涉及3D打印業務，其實它們更多是借力3D打印概念來往自己臉上貼金，利用股市撈一把。政府從2012年開始重視3D打印技術及其產業發展，但至今還沒有明確的扶持3D打印技術的發展計劃，只是列入到了現代製造業的分支下面加以扶持。

最後，抱團取暖，搭建3D打印產業生態圈平台。2012年10月，由民間機構組織成立了中國3D打印產業技術聯盟，目前有幾十家企業和科研機構成為會員。該機構秘書長羅軍説，當意識到以設備和原料生產為中心的市場有限後，該機構開始實施一套中國式解決方案，即通過在全國各地建立3D產業技術創新中心，讓聯盟企業抱團進駐，成為各地3D打印加工服務的中心。目前，南京、珠海等城市與該機構合作建立了3D打印技術產業創新中心，政府給予商業開發用地等優厚條件及相關優惠政策，未來兩年要在約10個城市建立這樣的創新中心。

其實美國在2011年也成立了3D打印產業協會。組建這樣的聯盟組織在一定程度上有利於改變目前3D打印技術科研機構和企業單打獨鬥的不利局面，也有利於加強他們與政府或國際間的廣泛交流，形成一個3D打印產業生態圈後，更好地聚集人氣和促進3D打印產業朝着良性互動的方向發展。顯然，這是一種積極的市場運作嘗試。