蔡道生：幾大3D打印技術(shù)的未來(lái)發(fā)展預(yù)測(cè)

蔡道生，武漢易制科技有限公司董事長(zhǎng),，博士,。主持或參與多項(xiàng)國(guó)家“863”重大專項(xiàng)、國(guó)家數(shù)控重大專項(xiàng)等大型項(xiàng)目,，作為核心主導(dǎo)開發(fā)了多種已商品化的核心3D打印相關(guān)技術(shù),，包括SLS(選擇性激光燒結(jié))、SLM(選擇性激光熔化),、SLA(紫外光立體成形)和投影光固化等,。其中加工臺(tái)面達(dá)到一米以上的世界最大激光粉末快速制造裝備(SLS)設(shè)備獲得2011年“中國(guó)十大科技進(jìn)展”稱號(hào)。2015年推出中國(guó)首臺(tái)“全彩色3D打印機(jī)”及“多功能覆膜砂3D打印機(jī)”,，目前專注開發(fā)基于3DP技術(shù)的各類3D打印技術(shù)及其應(yīng)用,。  下面是蔡博士對(duì)幾大3D打印技術(shù)的未來(lái)發(fā)展預(yù)測(cè)。

首先大膽預(yù)測(cè)一下幾種技術(shù)方向的未來(lái)發(fā)展：

在非金屬3D打印成形領(lǐng)域,，基于噴印原理(典型技術(shù)3DP)和光固化面成形(典型技術(shù)CLIP)的3D打印技術(shù)會(huì)成為絕對(duì)主流,。原因很簡(jiǎn)單，CLIP是最快的3D打印技術(shù),，而噴印成形是唯一可打印全彩色的3D打印技術(shù),，可打印大尺寸、速度快(接近于面成形),、強(qiáng)度高,，且在同一層面可成形不同材料。
金屬3D打印工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,，結(jié)合數(shù)控加工的復(fù)合成形技術(shù)將逐漸主導(dǎo)市場(chǎng),。當(dāng)然這有一個(gè)前提，就是Xjet技術(shù)沒(méi)能實(shí)現(xiàn)商品化。而一旦Xjet技術(shù)可打印高致密度金屬零件并實(shí)現(xiàn)商品化,，3D打印對(duì)制造業(yè)的革命就開始了,。

在生物醫(yī)療領(lǐng)域，打印金屬植入物將逐步獲得認(rèn)證并真實(shí)應(yīng)用到臨床,，可降解材料植入物的應(yīng)用將緊隨其后,，至于活性器官3D打印，我對(duì)自己一點(diǎn)信心都沒(méi)有,，我不認(rèn)為自己可以活到那一天,。

為了看得更清楚，現(xiàn)在讓我們簡(jiǎn)要回顧一下3D打印技術(shù)的發(fā)展歷程,。

3D打印技術(shù)在過(guò)去被稱為快速原型技術(shù),，在經(jīng)歷2012年行業(yè)的突然爆發(fā)之后，民間逐漸以“3D打印”這個(gè)名詞代表了這個(gè)行業(yè),，雖然學(xué)術(shù)領(lǐng)域的很多老一輩專家認(rèn)為這個(gè)名詞不準(zhǔn)確,，所以一般在正式場(chǎng)合使用“增材制造”這個(gè)名詞。在其近30年的發(fā)展歷程中,，前20年都是以傳統(tǒng)5類技術(shù)(FDM,、SLS、SLA,、LOM和3DP)為核心進(jìn)行升級(jí),，隨后出現(xiàn)金屬3D打印機(jī)(SLM)，到近5年,，新技術(shù)層出不窮,，整個(gè)行業(yè)也到達(dá)火熱的程度。雖然市場(chǎng)上媒體和投資機(jī)構(gòu)對(duì)3D打印技術(shù)的認(rèn)識(shí)逐漸理性,，但新技術(shù)的開發(fā)力度卻達(dá)到了歷史最高點(diǎn),。

最初的3D打印技術(shù)為快速原型技術(shù)，所以制造的零件都是原型件,，就是“模型”,，不具備產(chǎn)品真實(shí)的功能。所以原先在焊接技術(shù)領(lǐng)域的增材制造技術(shù)(典型技術(shù)LENS)不是“原型”打印機(jī),，也就不是快速原型技術(shù),。2005年前，在中國(guó)主要的快速原型技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)有三個(gè)高校(華中科技大學(xué),、清華大學(xué)和西安交通大學(xué))團(tuán)隊(duì)孵化的三個(gè)公司(武漢濱湖機(jī)電,、陜西恒通和北京殷華)和少數(shù)幾個(gè)企業(yè)(北京隆源、上海聯(lián)泰等),，進(jìn)入中國(guó)的國(guó)外公司也就3D systems,、stratasys和EOS少數(shù)幾家企業(yè),。

從金屬3D打印機(jī)(SLM)出現(xiàn)之后，3D打印機(jī)就開始逐漸從“快速原型”向“快速制造”過(guò)渡,。武漢濱湖機(jī)電當(dāng)時(shí)也明確的提出了 “直接制造功能件”的技術(shù)發(fā)展方向,，加大SLS制造尼龍功能件研發(fā)力度和開發(fā)金屬成形SLM技術(shù)，也使得濱湖機(jī)電成為中國(guó)首批可制作尼龍件和金屬打印機(jī)的廠家,。從2005年以色列objet公司開始進(jìn)入中國(guó),，其快速、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)極大沖擊了中國(guó)以SLA技術(shù)為代表的“原型件”制造應(yīng)用領(lǐng)域,，這一狀況發(fā)展到2008年尤為明顯,，有些企業(yè)業(yè)績(jī)受到顯著影響,，甚至有人認(rèn)為快速原型行業(yè)不行了,。由于武漢濱湖機(jī)電的核心產(chǎn)品是SLS技術(shù)以及SLM技術(shù)，業(yè)績(jī)反而一直是穩(wěn)步上升,。

2012年在歐美等國(guó)的促動(dòng)下,，3D打印行業(yè)突然爆發(fā)，政府,、媒體,、券商甚至普通老百姓都開始全面關(guān)注3D打印技術(shù)，更有人認(rèn)為3D打印是萬(wàn)能的制造技術(shù),，焊接領(lǐng)域的增材制造技術(shù)也加入到3D打印行業(yè),，中國(guó)的3D打印市場(chǎng)也成幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，幾乎所有的3D打印企業(yè)也重新爆發(fā),，任何一個(gè)與3D打印產(chǎn)業(yè)沾邊的企業(yè)也都獲利,，造成了很多企業(yè)都想靠上3D打印，一些明顯的二維成形技術(shù)也都掛上3D打印的稱呼,，整個(gè)行業(yè)處于“發(fā)燒”狀態(tài),。好的一面是，火熱的大環(huán)境促動(dòng)了很多新興技術(shù)的誕生,，新技術(shù),、新企業(yè)也是層出不窮，如普通紙張全彩3D打印機(jī),、復(fù)合金屬3D打印機(jī),、建筑3D打印機(jī)、巧克力3D打印機(jī),、CLIP技術(shù),、Xjet技術(shù)、液態(tài)金屬3D打印機(jī)等等,。

兩年前,，在一些專家的呼吁下,，很多人開始冷靜思考3D打印行業(yè)，人們開始發(fā)現(xiàn),，目前的3D打印技術(shù)有很多缺點(diǎn),，它們很難滿足制造業(yè)的要求。在接下來(lái)的兩三年,，行業(yè)洗牌可能在所難免,，一些舊的技術(shù)也必將逐漸淡出市場(chǎng)。

下面來(lái)解釋一下前面我對(duì)行業(yè)技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè)的理由,。

先看看主要的塑料成形行業(yè),。傳統(tǒng)的成形方法主要是注塑成型和數(shù)控加工，對(duì)產(chǎn)品的要求主要體現(xiàn)在強(qiáng)度,、速度和經(jīng)濟(jì)性,。
CLIP技術(shù)最顯著的特點(diǎn)就是快，由于解決了固化面與玻璃剝離的核心問(wèn)題,，任何一種加法式成形技術(shù)不可能比它更快,。俗話說(shuō)天下武功唯快不破，幾分鐘即可得到零件的速度足夠讓工程師和設(shè)計(jì)師興奮,。還有一點(diǎn)是該技術(shù)可采用普通投影技術(shù),，設(shè)備硬件成本較低，說(shuō)明該技術(shù)產(chǎn)品有足夠的降價(jià)空間,，就看企業(yè)愿不愿意了,。當(dāng)然CLIP技術(shù)也有缺點(diǎn)，就是不能成形全彩色零件,，短期內(nèi)成形尺寸也不大,。

而噴印成形3D打印技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱3DP)，有幾個(gè)典型的特點(diǎn)：速度快,、可打印全彩色,、成形尺寸大等，早期的3DP技術(shù)主要打印石膏材料,，給人造成了零件強(qiáng)度不高的缺點(diǎn),。但新的3DP技術(shù)不僅成形強(qiáng)度很高，且成形材料很多,，如尼龍,、陶瓷、覆膜砂等,。3DP技術(shù)如果解決了表面質(zhì)量問(wèn)題,，其應(yīng)用前景將非常可觀,。
可以預(yù)見,，新的3DP和CLIP技術(shù)一旦廣泛商用,，傳統(tǒng)非金屬3D打印技術(shù)必將受到?jīng)_擊甚至被淘汰。

對(duì)于金屬3D打印工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,，如果金屬3D打印機(jī)不能解決表面質(zhì)量低,、成形效率低和成本高的缺點(diǎn)，它在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域就只能是復(fù)雜零件方面,，而且很多復(fù)雜零件由于支撐無(wú)法去除也不能加工,，所以傳統(tǒng)金屬3D打印技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用必定受限。近幾年出現(xiàn)的結(jié)合數(shù)控加工的復(fù)合成形金屬3D打印機(jī)很好的解決了表面質(zhì)量的問(wèn)題,，其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大很多,，甚至可以應(yīng)用到模具加工領(lǐng)域成為一種模具加工設(shè)備。

而Xjet技術(shù)的出現(xiàn)才是金屬成形3D打印機(jī)的革命性技術(shù),，我本人非常驚嘆該技術(shù)的成就,，由于Xjet技術(shù)還沒(méi)有商品化，我不能確定的是該技術(shù)在成形零件的致密度方面會(huì)如何,，但從介紹上來(lái)看它幾乎解決了金屬成形3D打印技術(shù)的所有缺點(diǎn),，如果該技術(shù)能夠解決致密度問(wèn)題,，3D打印對(duì)制造業(yè)就真能產(chǎn)生革命性影響了,。

生物醫(yī)療領(lǐng)域是一個(gè)特殊的領(lǐng)域，幾乎每一個(gè)“產(chǎn)品”都是個(gè)性化的,，且不需要極高的表面質(zhì)量和高致密度,，是一個(gè)特別適合于3D打印技術(shù)的領(lǐng)域。比如金屬3D打印在工業(yè)領(lǐng)域的一些缺點(diǎn)在應(yīng)用到生物醫(yī)療領(lǐng)域反而成了優(yōu)點(diǎn)——如空間網(wǎng)格化和粗糙的表面更能符合生物組織生長(zhǎng)的要求,。因此,，在通過(guò)醫(yī)療審批后3D打印技術(shù)在生物醫(yī)療領(lǐng)域?qū)��?huì)有廣闊的空間。但在活性器官3D打印方面我始終持有慎重應(yīng)用的觀點(diǎn),，理由很簡(jiǎn)單,，我認(rèn)為人類對(duì)一些活性器官的研究還不夠徹底，還有很多未知的知識(shí)我們的科學(xué)家都還沒(méi)有掌握,。在這種情況下,，我們打印的活性器官一定只是具備某種功能的“產(chǎn)品”，而不是真實(shí)的器官,。

我們可以想象一下上述幾種技術(shù)實(shí)現(xiàn)普遍商業(yè)化之后的情景,，可以分析哪些技術(shù)可能受到?jīng)_擊而衰退甚至消失。

3D打印技術(shù)本身被委以“引發(fā)制造業(yè)革命”的重任,，但傳統(tǒng)的3D打印技術(shù)顯然不能承擔(dān)如此重任,。作為從事3D打印的企業(yè)來(lái)說(shuō)，需要實(shí)事求是的分析市場(chǎng),，開發(fā)符合未來(lái)制造業(yè)要求的3D打印新技術(shù),，并結(jié)合新技術(shù),、新工藝開發(fā)新材料，擴(kuò)大應(yīng)用市場(chǎng),，才能保持企業(yè)的持續(xù)發(fā)展,，請(qǐng)關(guān)注南極熊3d打印網(wǎng)。

作者：蔡道生