3D打印的战略机遇期来了吗

6月19日～22日，“第二届世界3D打印技术产业大会暨世界3D打印技术博览会”在中国青岛召开，国内外200多家3D打印行业的上下游企业和科研单位参会。英国《经济学人》将3D打印视为未来一场工业革命的“核心”，奥巴马政府也将其看作复兴“美国制造”的希望。未来一年，该技术的几项重要专利保护将到期，有可能迎来爆炸性发展期。3D打印的兴起将对中国等依靠人口红利的发展中国家带来挑战，但也可能成为这些国家实现跨越式发展的机会。

一项“万能”的技术

3D打印又被称为“增材制造”技术，是一项起源于美国的新型制造工艺。该技术以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等材料，通过激光烧结、低温塑性等方式快速制造出预想中的物品。这一技术之所以被称为3D打印，是因为其工作原理与打印机非常类似，都是一台与电脑联网的机器，其内部也装有“打印材料”，与普通打印机不同的是，3D打印最终创造出的是立体的物品。

该技术最早出现于上世纪90年代的美国高校，一开始只是一种较为复杂的数控技术。2010年以来，随着该技术控制精度、所用材料均有突破性进展，机器成本进一步降低，3D打印的商业价值逐渐被世人关注。过去一年中，3D打印成为一股风潮，技术拓展和商业应用上出现了一系列标志性成就。

一是3D打印的社会接受度明显上升。从2012年至2013年，英国《经济学人》杂志多次就“3D打印”发表特别报道乃至专刊，介绍这一技术可能对世界带来的革命性影响，并将其与蒸汽机、印刷术和晶体管技术的发明等量齐观。在这些报道中，3D打印被吹得神乎其神，不仅可以复制出世间万物，还能创造出当今尚未存在的物体。在中美两国的资本市场中，凡是沾上3D打印的上市公司一时间奇货可居，股价迅速腾飞。在2013年美股“100家增长最快的公司”中，3D打印巨头3D Systems公司被评为第五名。社会认可度提升将有助于该技术得到投资者和市场的支持，这将确保该技术继续进步。

二是3D打印的精密程度有了显著提升。该技术近期最有里程碑意义的事件都来自医疗领域。2014年4月，美国肯塔基州路易斯维尔大学和当地一家犹太医院宣布他们已经成功利用人体脂肪干细胞成功打印出心脏血管和心脏瓣膜，未来他们将尝试制作一颗“半天然半人工心脏”，然后将其植入病人体内令其正常工作。2014年5月，来自美国圣地亚哥加州大学的一名纳米工程学教授通过3D打印机打印出了一种类似于肝脏功能的物质，它可以为血液解毒，这将是创造“人工肝脏”的第一步。上述两个成就不仅说明3D打印可能将在未来的生物医疗中扮演重要角色，更表明该技术的国际先进水平已接近纳米级，运用该技术“打印”计算机芯片、纳米材料已经指日可待。

三是3D打印机开始普及化。正像当年的计算机、手机一样，3D打印机也在放低身段。商用3D打印机的单价已从数十万降为数万美元，这意味着一般的家庭式作坊已有能力承受这一新技术，互联网上出售3D打印“定制商品”的数量也不断增多，越来越多的厂商已将目光投向个人消费市场，如今家用的3D打印机已降到5000元人民币。3D打印核心专利“激光烧结技术”将于今年到期，这部分专利的授权费随之减少，因此将使每台打印机的价格再下调500元左右。

奥巴马的“救命稻草”

如果没有金融危机，3D打印技术可能在很久以后才能迎来春天，而美国很可能成为一个彻底依赖制造业外包的“空心国家”。然而，金融危机使美国的政经精英认识到只靠金融建筑的财富是如此脆弱，而美国一直引以为傲的制造业优势正在受到韩国、中国的严峻挑战，因此，奥巴马政府上任以来一直在寻找拯救“美国制造”的救命稻草，而3D打印则是其中最有希望的。

2009年，奥巴马政府推出《复兴美国制造业框架》，明确指出美国不会重新发展劳动密集型制造业，而是要走一条新路。在2012年发布的《捕捉国内先进制造业竞争优势的总统报告》中，奥巴马进一步提出美国将“聚焦于以一种新的、破坏性的、改变制造业面貌的先进制造技术”，重塑美国制造业的世界领导地位。奥巴马相信，3D打印就是这项拥有颠覆性创新的技术。

虽然受到国会、预算方面的掣肘，但奥巴马发展3D打印的豪言壮语并未停留在口头。2012年8月，奥巴马政府首次提出建造“先进制造业创新研究所”，第一家研究所位于俄亥俄州的扬斯敦，由美国国防部、能源部和商务部等五家政府部门共同出资4500万美元，加上地方企业投资4000万美元，共同研发3D打印技术，并推动这一技术的产学研结合。2013年，奥巴马成立了“先进制造业伙伴计划精英委员会”，汇集全美有关制造业创新技术的企业高管、学术精英和思想家，讨论如何促进3D打印等先进制造业技术的快速发展。2014年2月，奥巴马在发表《国情咨文》后立刻宣布，将在底特律和芝加哥兴建另两个“创新研究所”，国防部拿出1.5亿美元的国防预算，地方企业投资1.5亿美元。这两个研究所主攻3D打印在军工领域的应用，包括研发适用于3D打印的特种材料。同时，奥巴马还宣布将由能源部出资7000万美元，设立研发奖励基金，鼓励全美企业、科研单位及个人研发出可在3D打印中使用的轻质、高强度、有多种功能的合金材料。

除美国外，欧盟、日本和一些发展中国家也将3D看成重要产业机遇。2014年6月，日本最新一期《制造业白皮书》将3D打印技术作为未来发展重点，该国产业界人士已开始评估这一技术对“日本制造”带来的冲击。欧盟则是除美以外3D打印发展最快的地区，该地区企业占据全球市场份额的25%，仅次于美国。2014年4月，荷兰建筑家开始建造全球第一栋3D打印房屋，这座房屋名为“运河屋”，一台特大型3D打印机逐层“打印”出房屋的组装模块，建筑工人再像玩乐高积木玩具一样将其组装成型。在荷兰出席核安全峰会期间，奥巴马还特地跑到该公司参观了工程进展。在巴西，一家公司也看到了3D打印的商机，创办了利用该技术定制“人物玩偶”的新业务，用户只要提交一张正面和侧脸照片，就能得到自己专属的玩偶。

手工制造的末日？

3D打印代表着制造业的一种理想，人们可以脱离繁重的手工劳动和枯燥的流水线，也能够得到心满意足的产品。然而，如果3D打印彻底取代手工制造，这将意味着发展中国家大量的劳动力被机器取代，全球可能经历美国一样的“制造业空心化”产生宠大的失业大军。

作为3D技术的始作俑者，美国一定希望看到这一幕发生。但是，从当前该技术的发展水平来看，这一场景还十分遥远，甚至不可能发生。

首先，3D打印的替代性十分有限。在工作效率上，3D打印生产单个定制物品的效率高过一般制造工艺，但是在生产大规模产品中，却无法和机床、生产线等传统制造业方式相比。毕竟大多数人并不需要高级定制产品，因此该技术的适用范围并不大。在成本上，3D打印机虽然变得更便宜，但是生产过程中的材料、能源消耗成本却很高，单个产品的成本很难降低。

其次，3D打印产业仍未找到成熟的商业模式。虽然美国采取了一系列扶持措施，但从全美3D打印产业发展看，除了3D Systems等极少数龙头企业外，其他企业仍处于“赔钱赚吆喝”的时期，产品也多用于科研或娱乐，并未产生依靠3D打印技术的标志性生产商。

最后，3D打印技术容易复制扩散，难以形成垄断，这意味着3D打印的研发大门将向所有人敞开。就像互联网革命一样，美国也许能够作为先行者在一定时期内占据优势，但拥有更多创新人才、创新氛围更加开放自由、国内市场更为广阔的中国、印度等发展中国家，也会后来居上。

（作者为中国现代国际关系研究院美国所助理研究员）