3D打印從誕生到今天到底走過了什么樣的歷程

作為曾經(jīng)與大數(shù)據(jù),、人工智能并駕齊驅的“風口行業(yè)”,，3D打印概念在2015年迅速躥紅,，兩年來熱點話題持續(xù)不斷。不過,，在經(jīng)歷最初的“爆炒”和“灌水”之后,，3D打印市場發(fā)展如今已是“兩極分化”——在醫(yī)療、設計、裝備制造等領域,，3D打印屢創(chuàng)佳績,，正在贏得越來越多的信任;而在曾被寄予厚望的個人用戶市場，由于缺少“爆款”級應用及成熟商業(yè)模式,，消費級3D打印服務正慢慢淪為“雞肋”,。如此“冷熱不均”的現(xiàn)狀，出乎大多數(shù)人當初的預料,。

“加持”智能制造：3D打印備受重視,，研發(fā)持續(xù)升溫
從技術層面說，3D打印就是一種快速成型技術——以數(shù)字模型文件為基礎,，以塑料或粉末狀金屬等可粘合材料為原料,，通過逐層打印的方式來構造物體。1986年,，美國科學家查爾斯·胡恩發(fā)明了世界上第一臺3D打印機,，而他所成立的3D系統(tǒng)公司也成為全球3D打印行業(yè)的巨頭。九年后,，北京一家公司研發(fā)出了國內首臺快速成型機,。

當前，3D打印的商業(yè)價值主要體現(xiàn)在設備制造,、醫(yī)療,、航空航天、消費電子,、建筑,、工程機械等行業(yè)的專業(yè)應用上，盡管這些領域專業(yè)級和工業(yè)級的3D打印技術應用和市場成長速度還很緩慢,。數(shù)據(jù)顯示,，2016年，全球3D打印市場尚未突破100億美元,，占制造業(yè)產(chǎn)值的千分之一還不到,，距離成為主流生產(chǎn)方式仍有很長的路要走。

“行業(yè)機構對工業(yè)級3D打印市場預期,，依舊不是十分明確�,！�3D打印市場咨詢機構“QY研究”的高級分析師安布羅斯這樣認為,。受材料、技術,、成本,、知識產(chǎn)權和專業(yè)級、工業(yè)級應用技術欠缺等限制，3D打印行業(yè)尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)體系,，3D打印材料等關鍵核心技術基礎薄弱,，產(chǎn)業(yè)化進程也不明顯。對此,，中國3D打印技術產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟執(zhí)行理事長羅軍表示認同：“3D打印在各個行業(yè)仍處于‘模型’‘樣板’或者應用的初級階段,。”羅軍認為,，目前高端的工業(yè)打印可以實現(xiàn)塑料,、金屬或者陶瓷打印，但其發(fā)展水平,，依然無法支持日常生活中所接觸到的各種各樣的材料,，規(guī)模化生產(chǎn)的條件也不具備,，在材料,、技術、市場等方面還面臨著層層困難,。

材料是3D打印技術發(fā)展的物質基礎,，也是當前制約3D打印產(chǎn)業(yè)化的最大瓶頸。隨著3D打印需求的增加,，3D打印材料種類得到了迅速拓展,，主要包括高分子材料、金屬材料,、無機非金屬材料等三大類,。但與傳統(tǒng)材料相比，3D打印材料種類依然偏少,，無法滿足制造業(yè)哪怕是最基本的需求,。“以汽車為例,，目前歐洲的頂尖3D打印廠商,，已經(jīng)能夠打印出100%還原的蘭博基尼跑車車身和底盤，但不管它如何接近原廠制作,，它還不是一部能上路的汽車——以現(xiàn)有的技術和材料,，你無法打印發(fā)動機和變速箱。手機領域也一樣,，打印的模型可以無限接近原廠出品,，但10年之內，3D打印機還是無法打出一部能通話的手機,�,！卑膊剂_斯表示。

汽車行業(yè)咨詢機構“JD動力”分析師桑蘇·卡門貝特則認為，大規(guī)模制造并非3D打印技術的強項,。在智能制造大潮中,，3D打印未來能夠為按需制造、個性化生產(chǎn),、消費者定制提供更出色的服務,。他指出，3D打印綜合應用了信息,、新材料,、數(shù)字制造等諸多新技術，適用于復雜構件制造,、個性化,、定制化制造，它在縮短研發(fā)周期,、降低制造成本,、優(yōu)化零件結構上，有著無可比擬的優(yōu)勢,。如果能把成本降下來,，未來消費者可以根據(jù)自己的需求量身定制產(chǎn)品，人人都是創(chuàng)造的主體,，從而改變以集約式,、標準化為代表的傳統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)方式，使“社會化制造”及“分布式制造”成為可能,�,！霸诩夹g的幫助下，用戶可以根據(jù)自己確切的具體信息進行定制個性化的產(chǎn)品;通過3D打印技術,，創(chuàng)新公司將憑借與競爭對手的標準化產(chǎn)品相同的價格為用戶提供定制化體驗,，以此獲得競爭優(yōu)勢”�,？ㄩT貝特樂觀表示,。

▲世界上第一座永久性、通過3D打印方法建成的橋梁

試水消費市場：“虛火”已退,，未來或將定位“小眾玩具”
在2014年的上海工博會上,，一家深圳創(chuàng)業(yè)公司展出的3D打印機引來許多觀眾的圍觀：按下啟動鍵后，機器便一點點地吐出塑料,，最后形成一個逼真的刺猬玩具,，這就是曾經(jīng)被譽為“神器”的桌面級家用3D打印機。

由于概念新穎,，外形時尚，又可以“培養(yǎng)孩子動手能力”，家用3D打印機在上市之初,，就迅速吸引了普通消費者的關注,，引爆一波熱潮。在京東,、淘寶等電商平臺上,，最少花幾千元，就能買到這類“桌面級”的3D打印機,。許多人正是通過它們,，第一次接觸到3D打印，市面上也出現(xiàn)了不少以3D打印為賣點的體驗館,。3D打印最熱的那段時間,，在北上廣深，咖啡館不放上一臺3D打印機,、一架大疆無人機供人“膜拜”體驗,，就不好意思稱自己是在開咖啡館。

曾經(jīng)是IT工程師的阿杰(化名),，就是在這個時間點進入3D打印江湖的,。2015年3月，他籌集了50萬元,，在深圳南山區(qū)開了家3D打印體驗館,。阿杰的體驗館里放了4臺3D打印機，其中3臺是“迷你型”桌面打印機,，每臺售價大約在1萬元左右,，主要供到店客人體驗，同時也在網(wǎng)上承接打印各種“手辦”的小生意;一臺8萬元左右的“專業(yè)級別”桌面機,，阿杰想用它來接企業(yè)級的模具制作單子,。

根據(jù)阿杰的描述，因為沒有競爭對手,，體驗館開張后人氣不錯,，周末時店里更是擠滿了家長和孩子，每個售價70到120元的打印玩具賣得飛快,�,！笆畮追昼姵鲆粋�玩具，哪怕是顏色單一,，孩子都覺著好玩”,。不過,，半年過后,，孩子們的新鮮勁很快消退，來店里“嘗鮮”的家長孩子日漸稀少,，體驗館只能靠賣“手辦”維持現(xiàn)金流。

“我們想了很多辦法,，建模師每天都在‘抄’網(wǎng)上的東西,，什么‘鳥巢’‘東京塔’‘火影’等等。日本的‘手辦’動輒幾百上千,，淘寶上的代購賣得依舊很火,。我們的‘手辦’也就賣200元左右。但不少人認為3D打印出來的手辦是‘山寨’貨,，并沒有品牌溢價和收藏價值,。所以這個生意也很難做”。

3D打印創(chuàng)業(yè)公司“toC”之路很難走通,，“toB”也一樣不靠譜,。阿杰曾經(jīng)接洽過一家珠寶首飾公司，對方希望和阿杰合作,，開發(fā)一些3D打印的首飾,。拿到珠寶商的CAD文件，第一次打印他們就發(fā)現(xiàn),，成品精度不夠,。“店里8萬元那臺機器,，對‘手辦’來說精度已經(jīng)綽綽有余,，但要打出一個戒指來，由于噴嘴,、耗材等原因,，精度完全不符合要求”。情急之下,，阿杰找到一家擁有工業(yè)級3D打印設備的模具廠,，對方同意為它嘗試打印一枚“戒指”，但開出的價格是2萬元……“就算成品能夠讓對方滿意,，但誰會花2萬元買一個3D打印戒指?”幾番折騰下來,，阿杰的體驗館如今只能靠賣“手辦”或是一些定制的手機殼勉強維持，他表示一旦有人愿意接手店里這四臺打印機,，他愿意“免費贈送耗材”,。

痛定思痛的阿杰承認，所謂“消費級3D打印市場”,，現(xiàn)在看來就是個“坑”,。這當中的原因有兩個，第一,，3D打印的技術門檻很高,，它不像無人機,，普通人練個幾天，朋友圈里曬出來的航拍照片就很不錯了,。3D打印,，即使只是打個茶杯，也需要做數(shù)據(jù)模型文件,，而這些數(shù)據(jù)資料在網(wǎng)上還非常有限，根本無法滿足玩家的個性化需求,。如果玩家希望自己動手設計,，對不起，還要學習專門的設計軟件,，這就不是一天兩天的事情了,。“許多心血來潮的朋友一聽玩3D打印還得學編程,，一般是扭頭就走”,。阿杰說道。

除此之外,，打印所需的材料也是價格偏高,。以3D打印用到的最基礎級工程塑料為例，市場價一般在每公斤250元,，金屬耗材則是3000元一公斤起步,。而且，目前普通的“桌面型”3D打印機只能用一種顏色的工程塑料打印,，還停留在“造型”階段,，“造色”技術尚未成熟。成品出來后,，用戶還要自己一步一步上色……只有真正的玩家才有這份耐心,。

對“阿杰們”的吐糟，也有人不以為然,。在深圳經(jīng)營一家設計工作室的王志成認為,，現(xiàn)在打印機和耗材之類的硬件成本過高，這個確實沒有辦法,。但數(shù)據(jù)模型文件設計的瓶頸,，完全可以通過“眾包”的形式完成�,！敖窈筮@個行業(yè)或許會流行‘云制造’或‘眾包’的模式——玩家把自己的需求發(fā)到網(wǎng)上,，也許只是一張草圖、一張照片,，甚至一段文字描述;接著,，設計師幫助你將這些創(chuàng)意具體化,、可視化;然后，再由‘碼農’寫出3D打印需要的數(shù)據(jù)模型;最后一步,，數(shù)據(jù)模型發(fā)到專業(yè)的3D打印作坊”,。在他看來，眼下3D打印消費級市場“熄火”,，主要還是缺少成熟可行的商業(yè)模式,，導致消費者和制造者的溝通成本過高。一旦打通這個環(huán)節(jié),，3D打印會吸引到更多的普通人,。“不過,，它不會像有些人當年吹噓的那樣,，成為‘人人都能上手的工具’。價格下降性能提升后,，應該會吸引更多普通人,、聚集一批忠實玩家，不過,，最終大概也就這樣了,。畢竟這是個技術活”。

▲“QY研究”發(fā)布的《2017全球3D打印技術市場發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢》(制圖：楊天生)

專家預測：3D打印發(fā)展五個趨勢
展望3D打印未來幾年的走向,，業(yè)內專業(yè)人士認為這一行業(yè)將呈現(xiàn)以下幾個趨勢特征：

一,、工業(yè)級3D打印機將實現(xiàn)平臺化、智能化,、系統(tǒng)化,。隨著技術的進步，穩(wěn)定性,、精密度將不再困難,，材料可以全面突破。一個激光頭還是兩個激光頭將不再是困擾速度的主要因素,。打印機的價格也將在3年后下降至少30%,。

二、生物3D打印機(醫(yī)用)的應用面將大大提高,，不僅僅停留在打印牙齒,、骨骼修復等方面，打印部分人體器官將成為常態(tài),。復雜的細胞組織和器官的打印,，以及相關的技術難題也會逐步突破。

三,、建筑3D打印機在框架結構建筑和個性化建筑使用面廣泛應用,，對于一些特殊環(huán)境下的建筑需求,，將有逐步試行的可能。但是由于成本因素并不一定具有較大優(yōu)勢,，未來的市場保持謹慎樂觀,。

四、材料問題將不再是困擾3D打印行業(yè)發(fā)展的難題,，智能材料,、功能材料將異軍突起，甚至可以隨著時間,、溫度等外部環(huán)境的改變而發(fā)生變化,。

五、桌面級3D打印機將會像電腦一樣方便攜帶,，觸屏功能、攝像功能,、上網(wǎng)功能,、自動修復功能一應俱全。價格大多控制在3000元以內,。到這個時候,，消費級3D打印市場有可能出現(xiàn)期待中的“爆發(fā)式增長”。

醫(yī)療服務
不久前,，美國加利福尼亞州一家生物技術公司ISCO發(fā)布消息,，稱其已經(jīng)開發(fā)出了一款新的生物3D技術，可以顯著提高生物打印干細胞的質量和功能,。ISCO執(zhí)行副總裁兼首席科學家羅塞爾透露,，這種新的技術打印出來的3D肝組織，可以替代人體的受損肝組織,，幫助恢復肝功能,。

此前，有研究機構宣布已經(jīng)結合3D打印技術和多光子聚合技術,，成功打印出了人造血管,。該人造血管可以和人體組織之間實現(xiàn)“溝通”，從而不會產(chǎn)生器官的排斥,，且可以生長出類似于肌肉的組織,。

更加不可思議的是，來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學的人造心臟團隊目前宣布,，成功用3D打印技術造出了一顆柔軟的人工心臟,。這顆心臟可以自然地跳動半個小時，然后物質就會開始分解�,，F(xiàn)在研究人員正在改進這一發(fā)明,。

設備制造
2016年6月,，全球第一架3D打印飛機Thor出現(xiàn)在柏林舍內費爾德機場的國際航空航天博覽會空中客車展臺。迷你飛機Thor在四周各式各樣的巨型噴氣式飛機當中顯得特別矮小,，它也是由空中客車公司出品的全球首架3D打印飛機,。

目前3D打印技術已經(jīng)被空中客車和波音公司所使用，這兩家公司的巨型客機——空客A350和波音B787“夢想飛機”當中,，均使用了部分3D打印零件,。據(jù)稱，打印零件的優(yōu)勢在于無需制作模具,，而且制造極為迅速,。同時，生產(chǎn)的金屬零件也能比之前輕30%到50%,，關鍵是,，制造過程中幾乎沒有材料浪費和污染物產(chǎn)生。

服裝設計
今年5月,，阿迪達斯宣布正在用3D打印技術制作高性能的襯墊和鞋底,，而耐克則宣布與惠普結成合作伙伴關系，深化在3D打印上的合作……

越來越多的鞋業(yè)零售商家正在試圖利用3D技術為用戶制作“量身訂做”的鞋子,，例如阿迪達斯研發(fā)的一款基于3D打印技術的概念鞋,，根據(jù)用戶在門店跑步機里留下的跑步數(shù)據(jù)，就可以為用戶定制一雙跑鞋,。盡管售價高達2000美元一雙,，不過對于有著更高需求的專業(yè)運動員來說，錢或許不是問題,。利用3D打印技術來定制一雙獨一無二的,、個性化的鞋子，不但適合腳型,，還符合自己的運動方式,，讓自己在場上有最出色的表現(xiàn)，才是他們最關心的

來源：文匯網(wǎng)