傳統(tǒng)工業(yè)機床的切、削,、割,、磨、鉆,、銑等加工工藝,，都是“減法”制造；而3D打印“反其道而行”,，通過計算機分層軟件將物體的三維模型進行均等切分,，還原成二維的“切面”，然后一層一層累積“打印”出來,，這是典型的“加法”制造,。
顏永年回國后力推3D打印的新制造理念。清華大學(xué),、西安交通大學(xué),、華中科技大學(xué)與北京隆源自動成型系統(tǒng)有限公司一起，以技術(shù)引進為主,，形成了中國“三校一企”最早的“3D打印研究陣營”,。
但3D打印成為“大熱門”卻要等到20多年后了。多年徘徊的關(guān)鍵因素在于,，這種新工藝的強度和精度一直難與傳統(tǒng)工藝相比,。比如，塑料,、陶瓷制品用3D打印還勉強可以,，但打印一把金屬錘子就比較困難——把顆粒狀、粉末狀的金屬材料重新粘合在一起,，變成完整的物品,，強度往往不夠。
不過,，最近兩年來的3D打印“熱潮”恰恰爆發(fā)在民用領(lǐng)域,。那些“追趕潮流的消費者”捧紅了3D打印，他們“打印”物品并不需要工業(yè)級別的高精度,、高強度,。
從大眾級的應(yīng)用入手，本來就是互聯(lián)網(wǎng)時代的特性決定的,，3D打印滿足了崇尚個性的新一代消費者DIY(自主制造)的樂趣,。當人們開始想象在自己的后院就能“打印”出極具個性化的盤子、碗和茶杯,，以這種“特殊方式”款待客人時,，一個全新的產(chǎn)業(yè)就此誕生,。
在美國，一度上百萬美元的3D打印機如今降到2000美元,。而幾家具有代表性的3D打印公司,，股票在兩年內(nèi)成倍地暴漲。
退休之后的顏永年教授再度“創(chuàng)業(yè)”,。2012年,，他在江蘇昆山成立永年先進制造技術(shù)有限公司，專注于3D打印技術(shù),。他要實現(xiàn)自己多年來的夢想,。
不一樣的工業(yè)革命
積極投身3D打印創(chuàng)業(yè)大潮的重要人物，還有美國著名的新技術(shù)雜志《連線》的主編克里斯·安德森,。他在去年年底離開了任職12年的顯赫崗位,，成為機器人公司3DRobotics的首席執(zhí)行官。
克里斯·安德森把3D打印推高到了“新工業(yè)革命”的高度,。這位暢銷書作家在新書《造物者：新工業(yè)革命》中說,，3D打印機就像第一次工業(yè)革命時的珍妮紡織機一樣有著深遠的歷史意義：
從此，那些傳統(tǒng)的在工廠中制造的東西,，將搬到消費者自家的桌面上，福特式的大規(guī)模生產(chǎn)時代,，將被個性化定制,、“自己動手”設(shè)計并制造的創(chuàng)新時代所替代。進而,，數(shù)以百萬計的發(fā)明家和愛好者的集體智慧,，將不僅在網(wǎng)絡(luò)上而且在現(xiàn)實中“噴薄而出”。
安德森以此證明自己絕不是“一時沖動”才辭掉工作的,。不過,，也有業(yè)內(nèi)同仁評價他，只是“一位出色的演講者和煽情大師”,，并且非常懷疑,，“一個只能制造塑料玩意兒的3D打印機能對現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)生多大的顛覆性影響？”
英國《金融時報》的制造業(yè)編輯彼得·馬什,，應(yīng)該是克里斯·安德森的擁躉,，他把制造業(yè)的新變化上升到了國家競爭層面。2012年他連續(xù)撰文出書鼓吹“新工業(yè)革命”,，并且預(yù)測3D打印,、機器人、數(shù)字制造等工藝一旦在美國和西歐國家生根開花,，發(fā)達國家就有可能將失去的制造業(yè)份額,，從中國等新興國家手里搶回來,。
他的邏輯頗有說服力。新型制造的特點是個性化“按需定制”,，因此生產(chǎn)地點必須靠近使用地點,。這樣一來，原來從發(fā)達國家轉(zhuǎn)移到新興國家的制造業(yè)將“回流”,。一旦3D打印等“智能制造”開始普及,，加上美國能源成本持續(xù)降低，那么中國的“勞動力成本優(yōu)勢”就不再有從前那樣的競爭力了,。
數(shù)據(jù)顯示,，2000年發(fā)達國家在全球制造業(yè)產(chǎn)出中所占比重高達73%，2011年則下降到54%,。2000年中國在全球制造業(yè)產(chǎn)出中所占比重為7%,，2011年達到19.8%，從美國頭上搶走了“第一”的桂冠,。在此期間,，巴西在全球制造業(yè)產(chǎn)出中所占份額從1.7%上升至2.9%；印度從1.2%上升至2.3%,，俄羅斯則從0.8%上升至2.3%,。
在彼得·馬什看來，崇尚技術(shù)進步一直是西方發(fā)達國家的優(yōu)勢,。在1800年,，以中國為核心的經(jīng)濟體(今天所謂“新興經(jīng)濟體”)在全球制造業(yè)產(chǎn)出中所占比重高達71%，而西方國家當時僅占29%,。但這一份額主要基于中國的人口優(yōu)勢,。
相反，正是因為發(fā)明了蒸汽機,，由此爆發(fā)了“第一次工業(yè)革命”,，西方實現(xiàn)了趕超。截至1900年,，中國在全球制造業(yè)產(chǎn)出中所占份額下降至6%,，而“新興經(jīng)濟體”的合計份額則降至13%，西方國家則占據(jù)了剩余的87%,。這一優(yōu)勢,，經(jīng)過后來的“電氣革命”、“信息革命”,，一直為西方國家所保持,。
21世紀的“新工業(yè)革命”是否會重復(fù)“昨天的故事”？彼得·馬什沒有給出明確的結(jié)論,，但他強調(diào)技術(shù)領(lǐng)先者一定會從競爭中勝出,。
一些跡象表明,，美國通用電氣、卡特彼勒以及福特等大企業(yè)正在覺醒,，開始在本土大規(guī)模投資先進制造業(yè),，而中國以及其他新興經(jīng)濟體制造業(yè)的增長勢頭在2012年已顯露疲態(tài)。
美國學(xué)者杰里米·里夫金給“新工業(yè)革命”注入了新要素,。他更強調(diào)互聯(lián)網(wǎng)與新能源結(jié)合,，將對人類生活產(chǎn)生巨大變化。
去年,，歐盟已經(jīng)表示要把1.9億幢建筑轉(zhuǎn)化為“微型綠色發(fā)電廠”,。什么意思呢？就是在傳統(tǒng)建筑的房頂上安裝太陽能設(shè)施,，在屋前院后裝上風(fēng)能發(fā)電設(shè)備,，利用地?zé)峁┡踔烈褟N余垃圾轉(zhuǎn)化成生物能源,。同時,，單個家庭可以利用氫存儲技術(shù)和智能電力分配網(wǎng)連為一體，在網(wǎng)絡(luò)上自由交換能源份額,，以達到最大化集約利用,。
里夫金來中國訪問時曾表示，中國在可再生能源方面的地位正如沙特在石油產(chǎn)業(yè)中的地位一樣,，中國每平方米的可再生能源潛力要遠高于大多數(shù)國家,，因此，應(yīng)該大力推進所謂的“第三次工業(yè)革命”,。
爭議無處不在�,；ヂ�(lián)網(wǎng)資深評論人士謝文認為,，里夫金的說法缺乏“可行性分析”，更像是新能源產(chǎn)業(yè)外圍游說機構(gòu)的二三流腳本,，“與近年光能,、風(fēng)能產(chǎn)業(yè)盛極而衰、一地雞毛的現(xiàn)實相比,，顯得尤其可笑”,。
有能源行業(yè)分析人士表示，像太陽能,、風(fēng)能,、水電、生物能這些“新能源”,，即便有某些技術(shù)進步,，但與煤炭,、石油等化石能源相比，都應(yīng)是人類當下能夠?qū)崿F(xiàn)的同一技術(shù)級別的能源利用方式,，并沒有更高的技術(shù)含量,。“它們都只不過是‘采集能源’,，而非‘制造能源’”,。
還有分析稱，真正“革命”式的能源深度開發(fā)是核能,。從采集食物到生產(chǎn)食物,，農(nóng)耕文明是人類技術(shù)躍進的一大步。同樣,，從核裂變到核聚變,，人類科技深入到微觀粒子層面，從采集千萬年沉積下來的化石資源,，到通過分析物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和分子運動,，掌握其規(guī)律，從而“生產(chǎn)能源”,，真正實現(xiàn)“再生和永續(xù)能源”,，這才是人類又一次偉大的跨越式技術(shù)進步。
由此看來,，不論是以3D打印為代表的“新工業(yè)革命論”,，還是以“能源互聯(lián)網(wǎng)”為基點的“第三次工業(yè)革命論”，都忽略了核能的潛在意義,。
中國科學(xué)院大學(xué)技術(shù)創(chuàng)新與戰(zhàn)略管理研究中心主任柳卸林認為,，工業(yè)革命的發(fā)生要看它的資源基礎(chǔ)是不是可持續(xù)和大量供給。煤炭,、石油以及信息技術(shù)需要的硅資源,，都有大規(guī)模開采和消費的潛力，而目前“新工業(yè)革命”還看不出資源利用背景的變化,，所以“不可能在一夜之間到來”,。
中國會被甩掉嗎
不同的研究者從不同的視角定義“新工業(yè)革命”。相對而言,，中國科學(xué)院中國現(xiàn)代化研究中心的研究比較周密,。
他們對近代以來的科技革命進行了細分：第一次革命是近代物理學(xué)的誕生；第二次是蒸汽機和機械革命,；第三次是電氣和運輸革命,；第四次是相對論和量子力學(xué)革命；第五次是電子和信息科技革命。
課題組認為,，目前全球都處于“第六次科技革命”的前夜,，這將是一次“新生物學(xué)和再生革命”。其主要內(nèi)容涉及生命科學(xué),、信息科學(xué),、納米科學(xué)、仿生工程和機器人的結(jié)合,，信息轉(zhuǎn)換器,、人格信息包、兩性智能人,、人體再生和互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合等,。
由此，人類將獲得3種新的“生存形式”——網(wǎng)絡(luò)人,、仿生人,、再生人。在此基礎(chǔ)上,，人類將以新的存在形式,，離開地球走向太空，在更廣大的宇宙中創(chuàng)造更高級的文明,，從而引發(fā)下一次也就是第七次科技革命——“新物理學(xué)和時空革命”,。
課題組負責(zé)人何傳啟預(yù)測，第六次科技革命將在2020年前后爆發(fā),，而第七次科技革命大約在2050年前后開始,。
“這為中國科技發(fā)展提供了難得的機遇，如果我們能夠超前布局,，就可以搶占制高點,，有可能成為‘領(lǐng)頭羊’。相反,，如果無所作為,，那當然就會坐失良機�,！�
事實上，3D打印技術(shù)的深層應(yīng)用的確與人類“再生工程”有關(guān),。
顏永年去年年底曾就“生物制造”話題做了一個詳盡報告,。他介紹說，目前3D打印技術(shù)正試驗“打印”生物體的細胞組織結(jié)構(gòu),，下一步就是要“打印”人體的皮膚,、軟骨、肌肉,、血管,、氣管,。這種基于3D打印原理而產(chǎn)生的生物技術(shù)，被稱為“細胞三維受控組裝工藝”,。
這方面,，中國的研發(fā)進度并不落后。清華大學(xué)相關(guān)的課題組與醫(yī)療機構(gòu)聯(lián)合試驗,，用3D打印技術(shù)制造動物骨骼支架,，“一共做了24條狗，100多只兔子”,。
作為中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席顧問,，顏永年強調(diào)，3D打印使得人體組織和器官的再生手段大大豐富和加強,。
他認為,，20年后人們將弄明白自身器官的運行機理，而用不了50年就能制造出所有的人體器官,。人確實有可能成為“造物者”,。
革命性的創(chuàng)新技術(shù)在完全釋放出它的能量之前，往往看不出什么“先進性”,。但因此而缺乏緊迫感甚至跟不上趟的國家,，一定會喪失機遇。
去年10月,，中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立,，與會專家一致認為，3D打印技術(shù)作為制造業(yè)領(lǐng)域的一次重大技術(shù)革命,，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到航空,、航天等軍事領(lǐng)域和大型復(fù)雜構(gòu)件的一次成型制造，是傳統(tǒng)制造技術(shù)與新材料的完美結(jié)合,。
該聯(lián)盟認為,，中國在3D打印技術(shù)的核心領(lǐng)域已經(jīng)與美國、以色列等國際巨頭“基本處于同一水平”,，但是,，在材料和軟件開發(fā)、裝備等方面還有一定的差距,，還需要引起政府主管部門的重視,，并在重大技術(shù)專項等方面給予扶持。
北京航空航天大學(xué)材料學(xué)院王華明教授被推舉為聯(lián)盟首任理事長,。他所研發(fā)的“高性能金屬構(gòu)件直接制造技術(shù)”,，屬于3D打印的高端工業(yè)級應(yīng)用。
與那些“打印”出來的塑料玩具不同，王華明的技術(shù)利用激光束,，對粉末或絲材進行逐層熔化,、快速凝固、逐層堆積,，能夠直接制造出強度足夠高的金屬零部件,。
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