“神笔马良”的3D打印改变世界

萧惑之

英国《经济学人》杂志认为，以3D打印技术代表的数字化制造模式，是“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。《人民日报·文化》也有报道指出“3D打印与传统制造方式不同的特性，及其理论上‘无孔不入的打印可能，触动了科技界、产业界的敏感神经”。如何对待颠覆制造传统的3D打印之发展前景，应志当高远地有前瞻性的预判，以防止错失良机的重蹈覆辙——“起个大早，赶个晚集”。

创意启迪——神笔马良科幻想象成为现实

“神笔马良”的神奇故事在中国家喻户晓，如今却成为现实。3D打印上世纪80年代诞生于美国。所谓3D打印技术，业界专家给出一个定义——“是以计算机三维设计模型为蓝图，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷射等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料材质、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品”。与传统的制造工艺相比，3D 打印技术最大的不同是“增材制造”，加工犹如涂脂抹粉，材料就像“墨水”， 一层一层叠加起来，“青山着意化为桥”，按照程序叠加成型。传统的切削加工方法是“减材制造”，好比“铁杵磨成绣花针”，按图纸要求，去粗取精，减肥留骨，“精神可嘉”，却极大地浪费了原材料。

3D打印技术颠覆了传统的制造方法，可谓“神思妙想，创意无限；运用领域，无孔不入”。电子计算机的发展，极大地拓展了人类大脑的容量和功能，3D打印技术的指挥中心就是计算机。创意为魂，天马行空，神笔泼墨，借助的是人类的“心之官”大脑；3D打印的软件建模、三维截面、叠加成型等，借助的就是电脑。大脑与电脑的关系是主人与工具，正像那句名言，“给我一个支点和杠杆，我就可以撬动地球”。人类的科技发展史告诉我们：大脑是统帅，电脑是工具，时下方兴未艾的3D打印正是大脑运用电脑创造出来的神奇。我们必须记住，“没有大脑的人不过是城市的塑像”。

发展纵览——3D打印技术的硕果令人惊愕

近年来，国内外诸多的科学期刊和网站对“3D将打印引发革命性巨变”多有惊人的报道。诸如，为解决航天食品的供应问题，美国人提出3D打印航天食品的概念，并已经制定出打印巧克力和比萨饼的方案。为解决军舰零备件储存过多挤占空间的问题，拟采用3D打印机来替代，即随时根据要求打印零件满足需求。令人兴奋的是，3D打印人造耳朵已经不再成为新闻，更吸引眼球的是，美英等国的科学家已经开始3D打印肺叶组织、软组织及骨骼和心脏器官的方案。

集萃媒体的报道，正在蕴育或问世的3D打印成果超出我们的想象。从生命科学的范畴看，“3D打印开始治病救人”，主要研究的成果有：人类的胚胎干细胞、骨骼、人工耳、头骨、皮肤、心脏、肺叶以及生物组织等。据悉，“北京时间2013年5月23日消息，美国科学家用3D打印技术制造了第一颗人类心脏”。从制造产品来看，主要科研成果有：设备及零备件、建筑及材料、模型及玩具、航模及无人机、汽车及航天器、各类珠宝首饰等都已问世。据报道，世界第一款能使用的3D打印汽车已经上路。从经营模式来看，3D打印技术将引领商业购物场所的重大变革，可提供独特的优质服务，向着“输送创意和设计而不单是产品”的方向而发展。从科研手段和影视教育来看，已经达到了“意念致动”出神入化的阶段，如影随形，真假莫辨，身临其境。

中国紧跟世界潮流，也有不凡的表现。西安交大教授卢秉恒、北航教授王华明、清华教授孙伟、华南理工大教授杨永强等，都有成果问世。据《北京晚报》的报道，“模具合格率陡增70%”、“飞机用合金结构件生产周期由两年缩短为40天，费用节省了90%”、“人工关节用电邮递送”……当然，业界专家坦诚告诉国人，“我国3D打印产业的发展距离美国仍有很大差距”。

展望趋势——必须改变慢一拍的思维定势

综观世界3D打印技术发展的态势，美国和欧盟处于领先地位。美国无论在技术还是在应用上都占据领先地位，欧盟重视研发应用，日本着力推广应用，中国按照自家思路紧随其后“步步为营”。据美国3D打印的研究报告显示，“随着汽车、航空航天、工业和医疗保健等领域市场需求的增加，有望从2011年的17亿美元增长至2017年的50亿美元”。研究者认为，中国的3D打印技术到目前为止，仍处在“高级玩具”阶段，尚没有出现成熟化的产业。不过，据世界著名的3D打印行业咨询机构美国沃勒斯公司最新披露：2012年3D打印全球市场规模为22亿美元，同比增长了29%；其中3D 打印机的销售量同比上升了25%，其中38%来自美国本土，8.5%来自中国。可见，中国3D打印机市场需求举足轻重，但还是依赖美国。

中国3D打印技术业界专家对自家赶超发展引以自豪的用语多袭用套路——“发展3D打印技术，中国其实起步并不晚。这方面的研究在上个世纪80年代末就已开始，研究力量集中在西安交通大学、华中科技大学和清华大学等高校。”而且这三家高等学府也有清晰的特色，清华大学侧重于塑料堆积技术，西安交大以研究固化技术为重点，华中科技大学的优势在于激光粉末烧结技术。

人贵有自知之明。在肯定“我国生产的3D打印机装备功能已经接近国际先进水平”的同时，也知晓自家的差距，主要体现在装备的可靠性和材料的研发上。其实，这正是3D打印的关键肯綮，设备不稳定即可靠性不达标，材料远不如美国和德国丰富即“巧妇难为无米之炊”。“更大的差距体现在应用上。”业界专家如是说，“在国外，3D打印技术已经在新产品开发、生物医疗、航空航天，创意设计、影视教育等方面开展应用；而我们主要还局限在模具打印、文化创意等少数领域。”

“逆水行舟，不进则退”。值得重视的是，随着3D打印技术的飞快发展，美国专家预言，低端“桌面级的3D打印机”已经接近饱和，面临淘汰的局面。而这是我国当前3D打印技术市场的着力点，难免要有邯郸学步重蹈覆辙的悲剧上演。

“东施效颦”永远成不了美人。我们细读中国3D打印领域一些专家的言论，总感到缺乏“霸气”，矮化自己，看多困难，不思争创，甘居“二流堂”的境界。谈起3D打印的应用，过度强调“无法替代传统制造方式，成本、材料因素限制市场”；描绘现状，仅看到“当前打印人体器官还只是一种科学愿景”；展望前景，不如洋人看得真切，觊觎中国的3D打印市场不惜“棒杀”和“捧杀”。

奥巴马在今年的国情咨文中，多次强调3D打印技术的重要性。听其言，观其行。美国政府不仅已经在俄亥俄州成立了首个制造创新中心，而且还有3个创新研究中心在筹建当中，最终将会发展成一个3D打印制造业的全美网络，成为全球新的高科技中心。这让人联想起克林顿执政时期关于“信息高速公路”的豪言壮语，我们相信将有异曲同工之妙，只是克林顿的预言已经成为现实，奥巴马的计划正在落实中。

回忆上个世纪电脑的兴发过程，很多人质疑个人拥有电脑的必要性。但历史证明，电脑终究这进入了人们的生活，改变了世界。可以预见，3D打印技术也将复制这一过程。

恩格斯说，“一个民族要站在科学的最高峰，就一刻也不能没有理论思维”。我们深深地感到，发展中国的3D打印技术，需要“神笔马良那样的科幻思维”，需要钱学森那样的爱国精神，需要美国政府那样的超前思维，需要乔布斯那种咄咄逼人的“霸气”，需要三星那种锲而不舍的实干，更需要把国人的“理论自信”用在指导科学创新中。

盼美人兮，来自神州大地！