之所以使用“打印”一詞，其原理與傳統打印機是相似的，都通過電腦操作完成。但本質不同，傳統打印機里面裝的是墨粉，而3D打印機里面則是一個龐大的材料系統。這個系統里面是根據產品需要而配備各種材料，包括光敏樹脂、塑料、尼龍，甚至是金屬。

    當然，如果你想依據自己的面貌和身材打造一個立體玩偶，在這里也可以實現。羅百輝說，像這種定制化的服務模式在歐美國家已非常流行，人們能自己設計三維圖樣，或是委托相關3D打印公司，或是通過在線3D打印服務網站，為自己或他人定制物件。

    效率為王省錢省時間

    相比傳統制造，3D打印有其獨特的優勢。

    據悉，北京一家3D打印技術團隊曾為客戶制作了一件結構復雜的3D打印模具，尺寸為長288mm、寬153mm、高67mm，使用的是熔融擠壓堆積成型工藝（簡稱FDM）打印制作，耗費時間約為40小時，花費3000元，如果同樣的模具采用傳統制造方法，需要耗費30天左右的時間，花費在10000元左右。

    對比可以看出，3D打印在時間和費用上都比傳統模具更占優勢，在用于新產品的驗證開發上，可以很大程度地節省項目的時間和費用。

    通俗點說，過去的傳統制造方法，比如采用模具，把金屬或塑料熔化后灌進去，從而得出零件，這對復雜的零部件加工而言非常困難。這種時候，3D打印的技術優勢就能凸顯出來。

    美國通用電氣公司向史玉升團隊定制過一款零件，是鎢鎳材料制造0.1毫米壁厚的網格結構金屬零件，兩片手機芯片大小的立體空間擁有多達156個微細網格。

    3D打印機激發了人們的想象力。工程師們可以用其打印模具，“極客”牙醫可用它來打印假牙，汽車維修公司可以用其來打印稀缺的汽車零部件，而不是忍受全球物流的煩瑣和時間消耗。另外像捷豹、路虎等汽車生產商，其所用環氧樹脂基復合材料所制部件中已有超過三分之一通過3D打印機生產。

    今年7月，美國宇航局（NASA）在地球上進行低重力拋物線飛行過程中，測試了3D打印機。或許宇航員們以后能用3D打印機來制造發射時遺漏的設備或物品。

    重塑全球制造業競爭格局

    據美國沃勒斯同仁咨詢公司數據，2011年全球3D打印產品與服務的銷售額為17億美元，到2019年，該行業的收入將達69億美元，其中零部件制造將占80%。

    這幾年以來，北美和歐洲的3D打印市場正在急劇增長。從3D巨頭美國斯川塔斯公司去年的財務報告可以看到，其80%的收入來源于歐美市場。

    3D打印現在雖然還沒完善到直接造出汽車和iPhone的程度，但對于制造某些汽車配件和特別定制的手機零部件已非難事。正是因為其制造過程多是以數字化的方式表達，使得人們可以用更少的人力成本，去靈活地生產少量產品。而這一點對于歐美國家而言，是一個福音。但對于我國來說，這或許將給制造業帶來一定的沖擊。

    在史玉升看來，3D打印在全球范圍內都尚處于起步階段，但這不妨礙這項技術迅速轉變成為全球先進制造的一個新動向，這已發展成為一種“戰略技術”。

    在飛機、核電和火電等行業所使用的重型機械、高端精密機械裝備上，傳統的焊接和零部件加固的方法，使得部件之間的連接非常費工，而且牢固性還有待提高。但若使用3D打印技術，無縫連接是其最大亮點之一，結構之間的穩固性和連接強度將得到很大的提升。

    “如果我們還不重視3D打印，這項技術在重塑全球制造業競爭格局的時候，我國將跟在別人的身后跑，但這塊市場不能丟。”亞洲制造業協會副理事長羅軍說。

    不是顛覆是改造

    現在打開網頁搜索“3D打印”，不是“顛覆制造業的革命”，就是“3D打印將取代制造業”。就目前的發展趨勢來看，3D打印技術不僅不會取代制造業，相反會為傳統制造業的改造和提升提供更好的思路，并使得傳統制造業更好地調整產業結構和方向。3D打印技術的突破，或許將使工廠徹底告別車床、鉆頭、制模機等傳統工具，改由更加靈巧和精準的電腦軟件主宰。

    國務院發展研究中心產業經濟部研究員王忠宏近期也撰文指出，在我國已掌握的3D打印技術中，激光直接加工金屬技術發展較快，已基本滿足特種零部件的機械性能要求，有望率先應用于航天、航空裝備制造。另外，生物細胞3D打印技術取得顯著進展，已可以制造立體的模擬生物組織，為我國生物、醫學領域尖端科學研究提供了關鍵的技術支撐。

    北京航空航天大學材料科學與工程學院教授王華明及其團隊，同我國主要飛機設計研究所一起合作，通過3D打印技術，已研制生產了我國飛機裝備中迄今尺寸最大、結構最復雜的鈦合金及超高強度鋼等高性能關鍵整體構件，并在大型客機C919等飛機研制生產中得到應用，大幅度縮短了周期和成本。

    過去工業化最大的成就就是通過機械化，實現了規模化大生產。羅百輝認為，3D打印技術則可能將這種生產單位演變為若干個體，新的生產方式或許將使傳統的生產制造業面臨一次長時間的“洗牌”。

    然而，在我國已啟動的各類重大科技專項、“973”計劃、“863”計劃、科技支撐計劃中，尚未將快速制造技術（3D打印技術）列為重點發展領域。

    國外的腳步已經邁開，美國總統奧巴馬今年3月份提議，投資10億美元建立由15家制造業創新研究所組成的全美制造業創新網絡，以帶動制造業創新和增長。

這項計劃的第一步在今年8月已開始實施，便是在俄亥俄州的揚斯敦建立研發3D打印技術的創新研究所。

    不敢“吃螃蟹”的緣由

    雖然3D打印機的效率和對產品質量的精準控制很有優勢，但我國敢于“吃螃蟹”的企業非常少。一方面是人們對于3D打印的概念還很陌生，另一方面在于3D打印機本身的價格也比較昂貴，比如前文提到的制作“鳳凰翅膀”的3D打印機，是美國斯川塔斯公司出品的，價格在200萬元左右，同類的國產機型，價格也在100萬元以上。羅百輝透露，目前國內，北京航空航天大學、華中科技大學等高校以及為數不多的幾家企業在3D打印技術方面具有較強的研發能力，但此前的狀態是各自為政，缺乏宏觀規劃和引導。

    現在成立了中國3D打印技術產業聯盟，目的就在于希望引導這一新興產業與傳統產業有機結合起來，促進“產學研一體化”，有一個系統的共同推進動力，同時也讓更多人了解這項新技術。

    “3D打印發展的瓶頸之一在于材料的局限性。”中科院化學研究所研究員、新材料實驗室主任宋延林表示，現在真正利用在工業制造領域的3D打印產品還非常有限，更多的是用來做模型、模具來減化生產環節。而在民用方面，3D打印更像是工藝品的一種制造方法，實用性也非常有限。一種靠譜的、適合3D打印的材料應該具備使用的方便性、成本的可控性、性能的可靠性這三個特性。在他看來，依據材料科學的發展規律，3D打印材料需求的豐富性可能還需要10年左右，才能突破現在的瓶頸，產生一次變革，那個時候的3D打印將極大地豐富制造業，甚至讓每個擁有3D打印機的人都能隨心所欲地DIY自己的小物件。

    3D打印技術的發展，依托于信息技術、精密機械以及材料科學等多學科的尖端技術。羅軍認為，我國目前的軟肋在于自動化控制系統方面與國外相比還有較大的差距，運行穩定性有待提高。

    這項新興技術最終會發展到什么程度，雖然現在無法下定論，但它提供了一個實現想法的渠道，只要你將創意輸入電腦，再來一臺3D打印機，就可以按照自己的方式為世界添點“料”。

    1.產品原型

    產品研發中的原型設計是目前應用快速成型技術最多的領域。利用這種技術可以很方便地制造出產品原型，供技術人員用來外觀研討或測試之用。這就比傳統的外發制作原型的辦法省了不少時間與金錢，也保密和方便了很多。

    2.藝術品

    3D印刷能夠創作出許多令人驚嘆的藝術作品。這些作品如果用常規方法創作，要么十分困難，要么費時費力，在這一領域三維打印就顯現出優勢。目前各國藝術家利用該技術創作出各種復雜的中小型雕塑作品或用于原比例縮小后的概念模型展示。

    3.精密零部件驗證

    在零件制造行業，這項技術正在逐步取代傳統制造技術。羅百輝認為某些高強度或特用材料制造出的發動機零件可用于常規模擬測試，精確和一次成型對于很多精密零件的初期審核來說無比重要，3D打印技術恰好能滿足這些高精度、材料模擬等專業需求并提高制造速度與保密性。

    如今家庭裝飾都講求個性與人性化，追求感官愉悅，這就給了3D打印技術發揮的空間。歐美現已有多家公司提供利用快速成型設備制作個性裝飾的服務，包括像我們熟悉的瑞典“宜家”開發總部。

    5.建筑模型

    建筑模型的傳統制作方式漸漸無法滿足高端設計項目的全數字還原不失真的立體展示和風洞及相關測試的標準，現如今眾多設計機構的大型設施或場館都利用快速成型先期構建精確建筑模型來進行效果展示與相關測試，該類設備所發揮的優勢和無可比擬的逼真效果為設計師所認同。

    6.醫療手術與牙科

    利用3D打印機制作的膝關節手術植入體，能很好地與病人原有的組織模擬結合進行手術。3D打印技術的誕生，在手術前關節或牙科導板、人體結構模型等方面發揮著極大的作用。

    7.人偶玩具

    很多追星族和動漫迷都喜歡收集明星人偶和動漫手板。用傳統方法制作的人偶玩具由于工序復雜，導致價格昂貴，讓普通人難以承受。現在市場上推出的利用3D打印機來快速成型的方式，改變了這一過程，只需要繪制出動漫效果圖，粉絲發送到制作機構，數小時或當天就可以在家收到喜歡的人偶手板。

    8.犯罪現場重建

    不是所有的警察都會有福爾摩斯那樣強大的推理能力，碰到錯綜復雜的案情，他們經常要重建犯罪現場來幫助推理。想很快地把現場海量的物品，如椅子、沙發、臺燈等復原出來，最簡單的辦法不是用沙盤，而是用3D打印機。在美劇《犯罪現場調查》（CSI）中，3D打印技術已經派上了用場，在真實的案情偵測中也能見到這項技術的應用。

    9.珠寶

    珠寶商是最早“試吃”3D打印技術這只“螃蟹”的先鋒之一。他們將這種技術引入到了珠寶制作中去，簡單地說就是“石蠟變珠寶”。在一種被稱為“熔模鑄造”的工藝里，技術人員用3D打印機將石蠟“打印”出想要的飾品形狀。用石膏在石蠟模具周圍加固，然后把熔融的金屬倒進模具里，石蠟就會熔化掉，熔融的金屬凝固，變成想要形狀。最后經過打磨和拋光，一件精美的首飾就完成了。

    10.醫療器械

    3D印刷能做花哨的東西，也能做實用的東西，這些東西甚至能拯救生命。在進行復雜的手術前，外科醫生已經開始利用3D打印機“打印”身體部位以供參考。3D打印機也能夠在醫療設備或專業輔助器械的開發中，發揮特殊材料（通過嚴格醫療材質認證的部分打印材料）的專業用途。