3D打印，离我们有多近？

高振华

打印文稿、打印图片，打印表格，这些都是办公室里的家常便饭，但是提到打印房子、玩具、食品、性感的蕾丝内衣甚至汽车时，你也许会感到不可思议。但事实是，这些东西都可以通过3D打印得到，并不是什么天方夜谭。

何为3D打印

“3D打印”这一诞生于上世纪80年代的技术，如今成了超前科技的明星，迅速火遍全球。美国《时代》周刊已将3D打印产业列为“美国十大增长最快的工业”；英国《经济学人》杂志认为这项技术将与数字化生产模式一起推动实现新的工业革命，将3D打印技术列为第三次技术革命范畴；在新浪微博上，关于3D打印的话题与分享数量非常多，3D打印甚至成为个性化零售领域一块新的市场。那么3D打印是否真的有这么神奇呢？到底什么是3D打印技术？

3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。灯罩、身体器官、珠宝、根据球员脚型定制的足球靴、赛车零件、固态电池以及为个人定制的手机、小提琴等都可以用该技术制造出来。与传统技术相比，3D打印技术还拥有如下优势：通过摒弃生产线而降低了成本；大幅减少了材料浪费；它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器等；另外，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，3D打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品。

每个村庄都能成为工厂

想必看过007系列最新电影《大破天幕杀机Skyfall》的观众，一定会对其中那辆1960年的阿斯顿？马丁DB5汽车被炸成碎片的情节唏嘘不已。实际上，那部付之一炬的豪车就是由3D打印技术制作的。不过他们并不是直接打印一个汽车的1：3模型，而是采用了高端的VX4000 3D打印机，分别打印出18个独立的元件并组装成这辆车。他们首先制作了钢材质车身框架，然后通过CAD将所有部件数据输入3D打印机，最后使用PMMA 塑料打印出了门、车顶、挡泥板等零件。值得一提的是，PMMA这种材料不仅质感超群，而且非常坚固。总共54个零件打印完成之后，它们被送到了制片厂进行精细制作，通过喷漆、打磨等多道工序还原了50年前007所驾驶的阿斯顿？马丁DB5。为了更加逼真，他们还给车身还增加了一些弹孔效果。除了在电影中“牺牲”的那台之外，余下的两台中已有一台被佳士得拍卖行拍卖，价格高达99041美元，超过拍卖行预估的50%。

在过去的一年中，世界上第一辆3D打印汽车Urbee惊艳面世，美国3D打印巨头3D Systems、Stratasys和ExOne的股价一再飙高，加上媒体的助推和政府的支持， 使得“3D打印”成为风头最劲的“明星概念”，仿佛一夜之间，3D打印技术已经把“想象照进现实”。

解汽车设计之痛

3D打印技术对汽车工业的影响非常明显，但3D打印机不是“机器人”，马上就能从口袋里掏出一个完全符合你想象的“它”。即使是采用FDM技术的3D打印机，制作出来的物品也都需要后期加工。3D打印设备的实际意义是帮你在设计或者产品制样的过程中提高某个环节的效率，而不是完全代替整个流程。3D打印机可以实现打印车身外壳、打印模具、减重车身以及个性化需求，目的是能够合理控制成本，因为汽车制造厂家设计模具所花费的成本要远远高于购置3D打印机的成本，但发动机、电机等关键零部件都还是来自于传统制造业。

与传统企业制造汽车区别最大之处是3D打印汽车先打印出单个的、一体式的车身，再将其他部件填进去，而不是将车身各部分组装到一起。尽管3D打印极大地简化了单辆汽车制造的过程，减少了它的车身重量和生产成本，但目前还无法取代大规模的汽车生产。因为它更适合于体积小、库存需求低但价值高的零部件生产。且不说3D打印技术目前还不具备直接生产像汽车这样复杂的混合材料产品，即使该技术在未来取得更大的突破，打印一辆汽车只怕也要耗时好几个月，在成本上远远高于大规模生产时均摊到每辆车上的成本，消耗的能源自然也就更多。

国内的3D技术实践

3D打印这种神奇的技术似乎真的能带来“第三次工业革命” 。在国内，3D打印技术不仅仅应用在汽车领域，在我国航天事业上它也作出了突出贡献。在2013年“两会”上，全国政协委员、中航工业副总工程师、中国航母舰载机歼—15总设计师孙聪透露，歼-15项目率先采用了数字化协同设计理念：三维数字化设计改变了设计流程，提高了试制效率；五级成熟度管理模式，冲破设计和制造的组织壁垒，而这与3D打印技术关系紧密。他透露，钛合金和M100钢的3D打印技术已应用于新机试制过程，主要是主承力部分。在传统的战斗机制造流程当中，飞机的3D模型设计好后，需要进行长期的投入来制造水压成型设备，而使用3D打印制造技术后，零件的成型速度、应用速度得以大幅度提高。

“能不能用3D打印帮我们制造一批特殊的礼物？”南京紫金立德电子有限公司总经理连宁近期经常接到这样的订单咨询。作为国内最早进军桌面式3D打印机的企业，紫金立德在3D打印热潮中逐渐被关注。连宁曾对媒体公开表示，紫金立德的3D打印机采用业界独有的LOM技术，已获得18件中国专利，设计产能是每年5000台，现在的产能是每年1000台。生产的打印机器品牌叫Solido，中文叫速立得，速立得机器很轻，只有36公斤，放在一般办公人员的桌上没有问题。打印的材料是采用PVC工程塑料薄膜，连宁表示，现在用LOM技术和工程塑料薄膜来做3D打印的，在全世界是独一无二的，用塑料进行成形，操作相对而言比较简单，低碳环保。

可以节省巨额物流成本

欧洲将3D打印技术投入数字化生产的先锋企业——比利时梅洛特（Melotte）公司首席执行官弗勒林克（Mario Fleurinck）曾公开表示，3D打印技术可按客户需求精准定制产品，大幅提高对原材料和能源的使用率，降低生产成本及对环境的影响。

弗勒林克说，就目前来说，使用相同数量的耗材制造零件，3D打印机的生产效率是传统方法的3倍。目前梅洛特公司已与中国青岛一家纺织厂建立合作，“打印”纺织机轴承，传统工业流程需要84小时制作的零件，通过3D打印技术，24小时就可以制造完成。由于可以在目的地精准打印，这又省去了物流、配送、上货等时间，因此生产成本大大降低，每个轴承的成本由几十欧元降至1欧元。