新生事物潛入我們生活的速度越來(lái)越超出原有的認(rèn)知和預(yù)期。3D打印，這項(xiàng)本已誕生30年卻一直不溫不火的增材制造技術(shù)，如今在工業(yè)4.0和智能制造大戰(zhàn)略背景的指引下，引發(fā)了從上市公司到學(xué)校教學(xué)，乃至個(gè)人創(chuàng)業(yè)層面的熱烈追逐。
3D打印現(xiàn)狀
作為工業(yè)4.0最受矚目的技術(shù)之一，3D打印在全球范圍內(nèi)的發(fā)展速度用“突飛猛進(jìn)”來(lái)形容毫不為過(guò)。但需要注意的是，從經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)角度看，其定位是對(duì)現(xiàn)有制造工藝的補(bǔ)充和完善，而不是對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)的顛覆
同時(shí)，3D打印材料性能還不夠穩(wěn)定，且材料的通用性比較差、成本高企，也制約著3D打印在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展
目前，中國(guó)的3D打印已在航空航天、汽車、生物醫(yī)療、文化創(chuàng)意等領(lǐng)域得到了初步應(yīng)用，但離實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化、工程化應(yīng)用還有一定距離
“與熱鬧的消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)相比，工業(yè)機(jī)的生產(chǎn)與應(yīng)用要冷清許多。‘高精尖’工業(yè)市場(chǎng)畢竟有限，3D打印在其他工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用還未鋪開(kāi)。”中國(guó)國(guó)內(nèi)現(xiàn)在90%的3D打印企業(yè)是做打印“小玩意”的桌面機(jī)，工業(yè)3D打印機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)尚未真正開(kāi)始
材料品種少、價(jià)格貴、性能低，正是制約工業(yè)級(jí)3D打印應(yīng)用的關(guān)鍵。工信部、發(fā)改委、財(cái)政部出臺(tái)的《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃(2015~2016年)》中，將著力突破增材制造(即3D打印)專用材料，鼓勵(lì)優(yōu)勢(shì)材料生產(chǎn)企業(yè)從事增材制造專用材料研發(fā)和生產(chǎn)，作為推進(jìn)計(jì)劃的第一步
隨著首個(gè)3D打印國(guó)家政策的出臺(tái)，3D打印在工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)遇和挑戰(zhàn)又一次引發(fā)了業(yè)內(nèi)的關(guān)注
高精尖領(lǐng)域“嘗甜頭”
衛(wèi)星每減重一公斤，即可減少10萬(wàn)美元的發(fā)射成本。通過(guò)運(yùn)用點(diǎn)對(duì)網(wǎng)的3D打印零件，衛(wèi)星的減重比已達(dá)到30%，遠(yuǎn)超過(guò)去減重13%的期望
華中科技大學(xué)研發(fā)的大型工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)，這臺(tái)外觀看起來(lái)像大柜子一樣的3D打印機(jī)，內(nèi)里分布著等同于一個(gè)制造車間的精密儀器，將物件的三維數(shù)據(jù)輸入電腦并按下“打印”鍵后，這臺(tái)“制造車間”就能在數(shù)小時(shí)內(nèi)打印出工業(yè)級(jí)的零件
在3D打印工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中，航空航天業(yè)已經(jīng)開(kāi)始有所運(yùn)用
與此同時(shí)，3D打印在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的造型方面還具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。“過(guò)去設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)零件時(shí)，要考慮工藝性，否則到車間制造時(shí)會(huì)做不出來(lái)。但現(xiàn)在基本只要想象比較合理的，就可以3D打印出來(lái)。”
能做一些傳統(tǒng)工藝難以做到的“奇形怪狀”的結(jié)構(gòu)
其實(shí)，大家能看到的3D打印應(yīng)用只是冰山一角，某些軍工領(lǐng)域早已成熟運(yùn)用。而且諸如航空航天等高精尖領(lǐng)域?qū)Τ杀静幻舾?，零件多為單次小批量生產(chǎn)，恰恰與3D打印的特性相符
《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃(2015~2016年)》已經(jīng)明確將增材制造作為航空航天制造等高端裝備制造及修復(fù)的重要技術(shù)手段。結(jié)合重大工程需求，在航空航天等涉及國(guó)防安全及市場(chǎng)潛力大、應(yīng)用范圍廣的關(guān)鍵領(lǐng)域和重要產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)率先突破，也是國(guó)家發(fā)展增材制造的基本原則之一
航空航天領(lǐng)域的3D打印應(yīng)用正熱火朝天，但很多技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍是摸著石頭過(guò)河。“有的零件可以用3D打印，但零件所處的溫度和運(yùn)動(dòng)條件一旦變了，就不一定行了。”
“就像是做宮保雞丁的技術(shù)成熟了，但換做熱干面，又不行了，火候、手法還需摸索。”
材料又貴又少成掣肘
“3D打印屬于增材領(lǐng)域，所以材料發(fā)展是3D打印的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料發(fā)展決定了3D打印的應(yīng)用范圍
3D打印的材料種類少很難滿足需求。目前增材制造的材料僅100多種，而傳統(tǒng)減材制造、等材制造的材料有數(shù)萬(wàn)種。
“這就導(dǎo)致了3D打印與工業(yè)應(yīng)用的結(jié)合面太窄”
“出現(xiàn)了‘叫好不叫座’的局面”
其次，材料的性能還不夠穩(wěn)定，且材料的通用性比較差、成本高企，都制約著3D打印在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展
以目前在3D打印工業(yè)應(yīng)用中使用最多的鈦合金材料為例，其一公斤的價(jià)格為2000~3000元左右。這意味著做一個(gè)20多公斤的零件要花5、6萬(wàn)元，而傳統(tǒng)鑄造業(yè)只用花幾百元就能搞定，這使得3D打印在“高精尖”以外的其他工業(yè)領(lǐng)域難以推廣開(kāi)來(lái)