成正茂

武漢有著領(lǐng)先全球的“3D打印”技術(shù)，當(dāng)下最重要的是及時(shí)重點(diǎn)布局，積極發(fā)展完善產(chǎn)業(yè)鏈，否則在激烈的競(jìng)爭(zhēng)下，先天優(yōu)勢(shì)將會(huì)磨滅

衣服、鞋子、瓷器、桌子、汽車(chē)、飛機(jī)，只要你看到的，甚至只要你想到的，都能通過(guò)它變成現(xiàn)實(shí)。它不是童話(huà)故事里的阿拉丁神燈，也不是機(jī)器貓的百寶袋，而是一臺(tái)3D打印機(jī)。

它的工作原理是這樣的：先在電腦里建立所需物體的模型，然后把模型分成很多層的結(jié)構(gòu)，用一個(gè)機(jī)器取一些原材料——現(xiàn)在來(lái)說(shuō)一般是金屬和塑料——機(jī)器把材料融化，再和噴墨打印機(jī)一樣，將融化的材料用噴嘴噴出，打印出結(jié)構(gòu)的第一層。然后是第二層、第三層……每一層逐漸疊加，當(dāng)所有層都打完時(shí)，你需要的物體就出現(xiàn)了。

與傳統(tǒng)的制造物體的方式相比，沒(méi)有冗長(zhǎng)而又昂貴的模具制造過(guò)程，也不需要規(guī)模化的生產(chǎn)場(chǎng)地，甚至在家里就能夠輕松完成。

這些更像是出現(xiàn)在科幻片中的場(chǎng)景，雖然還不是現(xiàn)實(shí)，但是正在逐漸進(jìn)入我們的視野，這樣一種新的制造物體的方式，有可能會(huì)改變我們的生活。

仍未“長(zhǎng)大”

當(dāng)3D打印機(jī)能夠打印飛機(jī)、汽車(chē)、鞋子和衣服的新聞開(kāi)始頻頻出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)、報(bào)紙、電視等媒體上時(shí)，這個(gè)看起來(lái)高深莫測(cè)的技術(shù)也被越來(lái)越多的人所了解和熟知。

嚴(yán)格來(lái)講，3D打印不算是新興行業(yè)，最初的技術(shù)可以追溯到上世紀(jì)80年代，它發(fā)端于美國(guó)軍方的快速成形技術(shù)，與傳統(tǒng)成形方法截然不同，它通過(guò)電腦創(chuàng)建的三維設(shè)計(jì)圖將材料分層“打印”疊加，最終整體成形，因而也被稱(chēng)為“增材制造”技術(shù)。

在國(guó)內(nèi)，3D打印技術(shù)多少都與清華大學(xué)存在淵源。早年清華機(jī)械系顏永年教授在日本開(kāi)會(huì)時(shí)了解到快速成型技術(shù)，回國(guó)后便四處搜集資料，組織研討會(huì)。之后清華大學(xué)、華中科技大學(xué)（時(shí)稱(chēng)華中理工）、西安交大等高校便開(kāi)始這方面的研究，并催生相關(guān)企業(yè)。

這就如同投下了一顆顆種子，許多年之后快速成型技術(shù)能在中國(guó)生根發(fā)芽也得益于此，從而也就決定了中國(guó)3D打印企業(yè)的基因——高校背景。

1992年清華大學(xué)研制出了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)快速成型設(shè)備，并在1993年成立產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目——北京殷華激光快速成型與模具技術(shù)有限公司（下稱(chēng)殷華）。同年成立的北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司（下稱(chēng)隆源）則是獨(dú)立于高校體系外不多的行業(yè)先驅(qū)。

事實(shí)上，在中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)版圖中，殷華代表最主要的一類(lèi)企業(yè)：由從事3D打印相關(guān)技術(shù)研究的高校老師主導(dǎo)成立，研發(fā)費(fèi)用主要來(lái)自國(guó)家科研項(xiàng)目，市場(chǎng)選擇等。

進(jìn)入21世紀(jì)，國(guó)家將快速成型制造列入高職教育的培養(yǎng)方案，拉開(kāi)了教育界對(duì)這類(lèi)設(shè)備的采購(gòu)熱潮，殷華等企業(yè)獲得了成長(zhǎng)空間。

雖然已經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，但3D打印似乎仍沒(méi)“長(zhǎng)大”。據(jù)媒體報(bào)道，截至目前，隆源已實(shí)現(xiàn)的銷(xiāo)售收入不過(guò)1900萬(wàn)元，其中機(jī)器銷(xiāo)售不足1100萬(wàn)元。

從全球市場(chǎng)范圍看，據(jù)美國(guó)消費(fèi)者電子協(xié)會(huì)發(fā)布的報(bào)告稱(chēng)，2011年全球3D打印市場(chǎng)規(guī)模為17億美元，而2012年英國(guó)螺絲機(jī)械市場(chǎng)規(guī)模就超過(guò)10.57億美元。

另有數(shù)據(jù)顯示，目前已在納斯達(dá)克上市的兩大3D打印機(jī)制造巨頭Stratasys和3D Systems2011年?duì)I收分別僅為1.7億美元和2.9億美元。而同年蘋(píng)果CEO蒂姆庫(kù)克的薪資福利就高達(dá)3.8億美元。

國(guó)際巨頭尚且如此，國(guó)內(nèi)的中小企業(yè)可見(jiàn)一斑。

3D打印在武漢

1986年，美國(guó)3D Systems公司成功研發(fā)了世界上第一臺(tái)3D打印機(jī)。

1991年，湖北武漢，由著名機(jī)械制造專(zhuān)家黃樹(shù)槐牽頭成立了華中理工大學(xué)（現(xiàn)為華中科技大學(xué)）快速制造中心（下稱(chēng)中心），研發(fā)基于紙材料的“立體打印機(jī)”。

1994年，我國(guó)首臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“立體打印機(jī)”誕生于該中心。次年，該中心成立武漢濱湖機(jī)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司（下稱(chēng)武漢濱湖），轉(zhuǎn)化3D打印技術(shù)。

4年后，史玉升來(lái)到中心工作，負(fù)責(zé)研發(fā)基于固態(tài)粉末材料的快速制造技術(shù)與裝備。原材料研發(fā)成為了他工作中的第一個(gè)難題。

幾經(jīng)周折，最后是通過(guò)朋友的介紹，他了解到一種名為聚苯乙烯的材料，用聚苯乙烯做測(cè)試的結(jié)果顯示，這種材料正好符合要求。

“要知道，3D打印是一個(gè)多學(xué)科交叉的技術(shù)?！笔酚裆貞洠骸半m然研究上取得了進(jìn)展，但中心學(xué)科背景單一成為研究的最大掣肘?！睘槠平庠撾y題，在學(xué)校的支持下，中心開(kāi)始引進(jìn)機(jī)械、信息、光學(xué)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、力學(xué)、新型材料等領(lǐng)域的人才，并開(kāi)展交叉學(xué)科研究。

目前，快速制造中心已從最初的不到10人發(fā)展到100多人，成為華中科技大學(xué)最大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)之一，史玉升就是中心現(xiàn)在的負(fù)責(zé)人。

在過(guò)去的22年里，中心先后研制出多款3D打印機(jī)。2000年，該中心研發(fā)出0.4米×0.4米工作面的基于粉末床的快速制造裝備；2003年，擴(kuò)大到0.5米×0.5米，超過(guò)了當(dāng)時(shí)代表國(guó)際先進(jìn)水平的美國(guó)3D Systems公司；2005年以后，工作面達(dá)到1米×1米以上；2011年，工作面達(dá)到1.2米×1.2米，被譽(yù)為全球最大3D打印機(jī)。

從2000年至今，武漢濱湖共賣(mài)出200多臺(tái)3D打印設(shè)備，單價(jià)在100萬(wàn)左右，提供了上萬(wàn)次“打印”服務(wù)，每年銷(xiāo)售額增長(zhǎng)約為15%。

將研發(fā)的成果迅速商業(yè)化，進(jìn)而實(shí)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，讓3D Systems公司得到快速發(fā)展，一躍成為業(yè)界巨頭，現(xiàn)已先后在美國(guó)的納斯達(dá)克和紐約證券交易所上市。與國(guó)內(nèi)情況不一樣，他們的研究經(jīng)費(fèi)都由股東來(lái)出。

而在國(guó)內(nèi)，大學(xué)實(shí)驗(yàn)室似乎只負(fù)責(zé)研發(fā)，他們的研究費(fèi)用很大部分來(lái)自于國(guó)家的撥款，對(duì)于研發(fā)的成果能否產(chǎn)業(yè)化，沒(méi)有太多人關(guān)心。這也成為制約我國(guó)3D打印行業(yè)發(fā)展的一大障礙。

“研發(fā)新型工藝與裝備需要較大的經(jīng)費(fèi)支持，周期也長(zhǎng)。光靠國(guó)家的經(jīng)費(fèi)支持是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?！睂?duì)此，史玉升深有感觸。

幾年前他在山東濟(jì)南宣傳“立體打印機(jī)”技術(shù)時(shí)，被認(rèn)為是在忽悠。盡管他賣(mài)力“吆喝”，聲稱(chēng)“不需要模具即能直接制作出蠟?zāi)！?，可別人就是不買(mǎi)賬。

正是這件事讓史玉升下定決心，“要走自己的創(chuàng)業(yè)之路，走與企業(yè)合作之路，走國(guó)際合作之路”。史玉升的另外一個(gè)身份就是武漢濱湖的董事長(zhǎng)。

這“三條路”都是為了盡快提高學(xué)術(shù)水平、搞好學(xué)科建設(shè)、將科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。在他看來(lái)，企業(yè)技術(shù)水平的提高，也可以促進(jìn)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的良性發(fā)展。生產(chǎn)一代、研發(fā)一代、預(yù)研一代、探索一代，是他們要堅(jiān)持的產(chǎn)學(xué)研合作之路。

事實(shí)上，華中科技大學(xué)快速成型機(jī)制造中心相對(duì)于其他研發(fā)中心算是走在前列，其所屬的武漢濱湖機(jī)電，早期就曾吸納過(guò)創(chuàng)投資金。

“現(xiàn)在想來(lái)投資的人太多了，我們不缺錢(qián)，缺乏管理體制?！笔酚裆榻B，2012年，武漢濱湖啟動(dòng)了股改，并開(kāi)始了經(jīng)理層的職業(yè)化。

雖然已經(jīng)很“前衛(wèi)”了，但是在史玉升看來(lái)，產(chǎn)業(yè)化的步子還可以邁得更大。作為一家校辦企業(yè)，武漢濱湖有科研場(chǎng)所，缺生產(chǎn)空間?！疤焯煸谕饷妗蛴螕?，今天被漲租子的趕出來(lái)，明天去借一下別人的場(chǎng)地，非常艱難”。

產(chǎn)能不夠在一定程度上限制了新技術(shù)推廣。加工服務(wù)沒(méi)有主動(dòng)去做，連生產(chǎn)的3D打印材料也只能滿(mǎn)足自用。史玉升笑談，很多客戶(hù)都是“守”來(lái)的“兔子”。于是他開(kāi)始琢磨，“該找個(gè)穩(wěn)定的生產(chǎn)基地了”。

近日有消息傳出，中國(guó)首個(gè)3D打印工業(yè)園將落戶(hù)武漢東湖高新區(qū)。該項(xiàng)目由華中科技大學(xué)主導(dǎo)，規(guī)劃首期用地500畝。

據(jù)史玉升透露，“我們正在光谷選址，準(zhǔn)備建一個(gè)大型快速制造中心，集打印設(shè)備制造、產(chǎn)品加工服務(wù)和材料制造于一體，以適應(yīng)市場(chǎng)需求”。

與此同時(shí)，武漢市發(fā)改委等部門(mén)正針對(duì)3D打印產(chǎn)業(yè)，進(jìn)行摸底調(diào)查，擬著手編制規(guī)劃并予以扶持培育。

不止“基因”局限

作為早期投資者，深創(chuàng)投最近從武漢濱湖實(shí)現(xiàn)了股權(quán)退出。之所以退出，深創(chuàng)投的一位負(fù)責(zé)人表示，對(duì)市場(chǎng)前景和教授們的經(jīng)營(yíng)能力均不太認(rèn)可。作為華中科技大學(xué)的前校辦企業(yè)，武漢濱湖在管理體制上存在種種約束。

這種高校背景的“基因”，在3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期有至關(guān)重要的影響。國(guó)家提供的技術(shù)經(jīng)費(fèi)在一定程度上能夠保證研發(fā)的持續(xù)，但是發(fā)展到一定階段后，“基因”就開(kāi)始制約企業(yè)發(fā)展，使其不能充分適應(yīng)市場(chǎng)規(guī)律。

“因?yàn)閲?guó)內(nèi)的商業(yè)環(huán)境，產(chǎn)品價(jià)格被拉下來(lái)了?！甭≡纯偨?jīng)理馮濤在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)抱怨。在馮濤看來(lái)，沒(méi)有高校背景的隆源不賺錢(qián)的原因比較復(fù)雜，這是其主要原因。他表示，隆源在一些公開(kāi)招標(biāo)中，經(jīng)常遇到高校背景的同行，而“他們（報(bào)價(jià)）總是比我們便宜”。

個(gè)中原因不難理解，高校企業(yè)很容易獲得從中央到地方的各項(xiàng)政策支持，如科研資金、土地使用等，這些是市場(chǎng)化程度較高的隆源無(wú)法獲得的。

校辦化特色鮮明，給中國(guó)3D產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)的影響還不僅于此。另有業(yè)內(nèi)人士評(píng)價(jià)中美3D打印產(chǎn)業(yè)表現(xiàn)出來(lái)的差異：“在美國(guó)搞3D，一個(gè)項(xiàng)目出來(lái)，一定要有經(jīng)濟(jì)效益，所以在選題各方面非常謹(jǐn)慎。國(guó)內(nèi)依托于高校形成的公司有一個(gè)缺點(diǎn)，很多東西都嘗試過(guò)，但是沒(méi)有最后形成一個(gè)真正能夠商業(yè)化、產(chǎn)生效益的結(jié)果，最后可能就是做了一臺(tái)樣機(jī)，發(fā)表一篇文章，得了一個(gè)什么獎(jiǎng)，然后就停在那里，沒(méi)有往下走的東西了?！?/p>

除了“基因”的原因外，3D打印的材料供給也是阻礙產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)瓶頸。目前3D打印耗材有限，多為石膏、塑料、可粘結(jié)的粉末顆粒、樹(shù)脂等。由于制造精度、復(fù)雜性、強(qiáng)度等難以達(dá)到較高要求，國(guó)內(nèi)有能力生產(chǎn)3D打印材料的企業(yè)并不多，它們主要依賴(lài)進(jìn)口。

此外，使用3D打印機(jī)制造商品，其成本要遠(yuǎn)高于大型企業(yè)規(guī)?；a(chǎn)后均攤到每一件商品的成本。而批量生產(chǎn)也比3D打印產(chǎn)品制造速度要快得多。據(jù)報(bào)道，一個(gè)飛機(jī)小零件的“3D打印”品，價(jià)格高達(dá)2萬(wàn)元。

還有制造速度。華中科技大蔡道生教授介紹，如果新研發(fā)一個(gè)新產(chǎn)品，單件小批量生產(chǎn)，用3D打印肯定比傳統(tǒng)開(kāi)模具生產(chǎn)要快，但如果批量生產(chǎn)，3D打印速度要慢得多?！斑@和普通打印一樣，打印幾張紙用打印機(jī)很快，但如果印書(shū)，到印刷廠(chǎng)做成模板再印，快得多?！?/p>

最后是性能。業(yè)內(nèi)人士坦言，由于“3D打印”采用層層疊加工藝，層和層之間的粘結(jié)再緊密，也無(wú)法和傳統(tǒng)模具整體澆鑄的零件相媲美；同時(shí)，每一層的厚度再薄，也是一層一個(gè)坎，外表面仍需打磨才能滿(mǎn)足精度要求。

這樣的現(xiàn)狀表明，3D打印距大規(guī)模商用，仍有漫漫路途。

前途可觀

過(guò)程漫長(zhǎng)，但應(yīng)用前景卻很可觀。

從美國(guó)消費(fèi)者電子協(xié)會(huì)發(fā)布的年度報(bào)告來(lái)看，當(dāng)今3D打印的市場(chǎng)中消費(fèi)品和電子領(lǐng)域約占20.3%，機(jī)動(dòng)車(chē)領(lǐng)域占19.5%，醫(yī)療和牙科領(lǐng)域占15.1%。他們預(yù)計(jì)隨著汽車(chē)、航空航天、醫(yī)療保健等市場(chǎng)需求的持續(xù)增長(zhǎng)，市場(chǎng)規(guī)模到2017年可達(dá)50億美元。

其中在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用最引人注目，因?yàn)檫@方面的材料最難做，費(fèi)用最高。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，新的骨骼替代打印材料已經(jīng)被證明可以支持人體骨骼細(xì)胞在其中生長(zhǎng)，并且其有效性也已經(jīng)在老鼠和兔子身上得到了驗(yàn)證。未來(lái)數(shù)年內(nèi)，打印出的質(zhì)量更好的骨骼替代品將幫助外科大夫用于臨床使用。

3D打印機(jī)可以做的事遠(yuǎn)不只這些。在高級(jí)航空業(yè)和汽車(chē)制造業(yè)，3D打印已經(jīng)變得越來(lái)越流行；通過(guò)3D打印機(jī)，可以用激光燒結(jié)直接制造復(fù)雜的塑料、金屬和合金元件，而不再需要工序麻煩地制作很多不同的元件去組裝它。

正因3D打印的廣泛應(yīng)用和前景，政府也開(kāi)始關(guān)注這個(gè)產(chǎn)業(yè)，并積極參與其中。

2012年12月16日，在武漢舉行的2012年增材制造技術(shù)國(guó)際論壇暨第六屆全國(guó)增材制造技術(shù)（即“3D打印”）學(xué)術(shù)會(huì)議上，工信部副部長(zhǎng)蘇波表示，近期要加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌規(guī)劃。組織研究制定增材制造技術(shù)路線(xiàn)圖、增材制造業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)完善增材制造技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)制訂，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

政策的推動(dòng)讓業(yè)界很亢奮，其市場(chǎng)規(guī)模預(yù)期也在不斷刷新，在A股市場(chǎng)3D打印概念股重現(xiàn)井噴行情，紛紛強(qiáng)勢(shì)漲停。同時(shí)，海外市場(chǎng)熱度不減。據(jù)安信證券近期公布的研報(bào)顯示，2012年以來(lái)，全球兩家3D打印機(jī)制造巨頭，Stratasys股價(jià)翻番，3D Systems股價(jià)增加了近2倍。

已經(jīng)有越來(lái)越多的人預(yù)言，3D打印技術(shù)將會(huì)是掀起第三次工業(yè)革命最重要的技術(shù)之一。日益受到熱捧的3D打印機(jī)或許仍將享受一段時(shí)間的風(fēng)光，但究竟其能否及何時(shí)真正改變世界，仍是未知數(shù)。