3D打印：被夸大的技术与使命

  3D打印适用于新品研发，或是制造难加工的贵重材料，以及用传统制造方法浪费大、甚至根本做不出来的复杂形状。在大批量生产方面，则还须依靠传统制造。

  欧洲航天局近日公布的月球基地计划颇为吸引人眼球该计划不仅涉及月球的探测与开发，还与时下热门的3D打印技术相关。

  根据计划，月球基地将由机器人建造，而机器人将就地取材，利用3D打印技术，将月球上的土壤制造成建筑材料。

  除了这一计划，引人关注的3D打印技术的应用还包括打印骨骼、自行车，甚至是步枪。这一切似乎都在表明，3D打印改变传统制造业和我们的生活只是时间问题了。

  被认为推动了第三次工业革命进程的3D打印技术，涉及信息技术、材料科学、精密机械等多个角度。该技术的主要特征是，可直接根据计算机图形数据，通过增材制造的方法生成各种形状的产品。与传统的减材制造相比，3D打印不但可以提高材料利用率，还可以用更短的时间制造出更复杂的产品。

  不过，虽然时下3D打印被人们炒得不亦乐乎，但却并非什么新概念。中国工程院院士、快速制造国家工程中心主任卢秉恒告诉《中国科学报》记者，3D打印诞生于上世纪80年代，迄今已有30年的历史。

  据了解，3D打印最早的形式是原型制造，主要用途是工业新产品开发时模具的快速成型。从上世纪90年代开始，随着3D打印技术的发展和激光技术的进步，研究人员不满足于3D打印只用于原型制造，开始尝试用3D打印技术将金属材料直接制造成零件，即金属结构件直接制造。

  目前，在金属结构件直接制造方面，已经有公司用3D打印技术制造飞机零件。而原型制造也不再局限于生产工业模具，而是向更广阔的领域拓展。比如，打印立体人像、教具，或是打印假牙和骨关节替代品。

  而今天3D打印概念之所以引人瞩目，除了其技术不断成熟和应用场景范围逐步扩大的原因之外，美国政府对3D打印格外的重视所产生的示范效应也不可忽视。2012年3月，为重振美国经济和美国制造，奥巴马提出建设全美制造业创新网络，并将3D打印确定为方向之一，引发世界其他几个国家纷纷效仿。中国也成立了3D打印技术产业联盟，以促进有关技术和产业的发展。

  从飞机零件到假牙，再到步枪和房子，3D打印的每项新应用均引起人们的惊叹，3D打印的概念也随之变得愈发热门。

  不过，近日接受记者正常采访的多位业内专家却一致强调，3D打印并非无所不能的“神技”，所涉及的一些概念也要进一步厘清。

  中国社科院信息化研究中心秘书长姜奇平告诉《中国科学报》记者，3D打印更适合制造快速成型的产品，比如一些精巧的工艺品，如果是手工雕刻，往往要消耗大量时间，而用3D打印的话，几个小时就能搞定。

  而涉及到人工处理，加入精密和不确定性等因素的时候，3D打印技术则很难胜任。

  “比如打印瑞士手表这样的产品就比较难。这不仅涉及到仪器精密的问题，而且人的创造性在里面也要起作用。”姜奇平说。

  亚洲制造业协会首席执行官、3D打印技术产业联盟副理事长罗军在接受《中国科学报》记者正常采访时也表示，3D打印出来的东西毋庸置疑是逼真的，但任何一个产品都应该具有功能性，而如今由于受材料等因素限制，通过3D打印制造出来的产品在实用性上要打一个问号。

  一个典型的例子是，去年12月，美国一个名为“分布式防御”的组织在YouTube上发布了一段视频。视频中，该组织对一把由3D打印出的下机匣部件（下机匣用于连接枪管、枪柄、弹匣及其他部件，是受美国政府严格管制的部件）组装而成的AR-15半自动步枪进行了实弹测试，但只发射了6颗子弹，步枪就发生了断裂。

  而对于人们津津乐道的打印飞机和汽车，姜奇平和记者说，其实严格来讲，3D打印制造的只是飞机和汽车的外壳及零部件，至于飞机和汽车中的精密仪器，如集成电路，显然是用目前的3D打印技术难以实现的。

  罗军也表示，机械化的产品3D打印可以胜任，但涉及到芯片等智能化产品时，3D打印则爱莫能助。

  采访中记者还了解到，即使是用来生产机械化的产品，3D打印想要颠覆传统制造业也并非易事。

  英国《经济学人》曾如此描述3D打印技术对传统生产方式的影响：未来的工厂，大多数的工作将不是在车间完成，而是在办公的地方展开，那里会坐满设计师、工程师、IT专家、物流专家、营业销售人员和其他专业人士。

  然而卢秉恒认为，这些观点有些过分夸大了3D打印的影响。“3D打印技术不会对传统的车间、数字机床产生太大的冲击。3D打印技术在目前来看，最适合用于新产品的开发。而从制造角度来看，它并不是最合适的。现在大多数的3D打印技术精度还达不到传统制造的程度，也很难实现传统制造方式的大批量、低成本制造。”卢秉恒说。

  北京隆源自动成型系统有限公司（以下简称北京隆源）总经理冯涛也在接受《中国科学报》记者正常采访时表达了类似的观点。他认为，3D打印在协同制造和实现创意方面较有优势，但无法替代传统的制造方式。

  北京隆源是中国较早将3D打印技术产业化的企业。冯涛和记者说，他们曾用3D打印技术为汽车公司制造自动变速箱的壳体。如果按照传统方式生产，仅开模具的花费就很大，并且周期长，而采用3D打印技术，很快就能拿到模具，价格相对低廉，性能也能达到设计预期要求。

  不过冯涛向记者强调，真正在市场上销售的车，变速箱并不是用这样的解决方法做的。“汽车公司会对变速箱进行各种极端状况下的测试，其中一些零件就是用3D打印方法做的。定型了以后，再开模具，然后按照传统制造方法批量生产，这样成本就会大幅度的降低。”冯涛说。

  卢秉恒也表示，3D打印适用于制造难加工的贵重材料，以及用传统制造方法浪费大、甚至根本做不出来的复杂形状。在大批量生产方面，则还须依靠传统制造。