眾所周知，在世界范圍內，3D打印（或稱增材制造）技術的應用已經處于“常態化”水平。特別是在某些中高端領域，3D打印技術逐漸得到更加深層次的運用。例如，在航空工業領域，3D打印常被用來制造火箭發射燃燒室，航天器的發動機部件以及小型衛星部件等。

 

　　雖然有不少發達國家國內的3D打印產業的發展已經到了較為成熟的地步，但這并不代表其他國家也是如此。其主要原因在于，由于3D打印技術起步于美國，而且不少西方發達國家在早期就開始研究該產業，不僅建立了較為完善的產業發展體系，而且其制造業的發展程度較高，根基較穩。這些先天的條件都為其新型制造技術持續高速的發展奠定了強大的基礎。那么，談到這里，我國目前的3D打印產業出現了哪些問題？又該如何去解決？這些都是值得我們去深刻了解的問題。

 

　　我國3D打印產業三大短板

 

　　據中國工程院院士盧秉恒介紹，我國的增材制造研究起步于上世紀90年代中期，國外大規模研究源于80年代中期，這期間大致隔了10年。我國主要集中在工藝技術和設備軟件等技術自主開發，。早在2000年，西安交大率先研究利用3D打印技術制造個性化醫學內置物，是世界首例。在金屬的3D打印方面，我國的研究始于20世紀70年代，在大型飛機的結構件等方面也走在了前面。雖然我國在有些領域方面走在西方發達國家的前面，但總體來看，我國的3D打印還是與之有不小的差距。

 

　　首先，我國的3D打印沒有原創技術，我們并不掌握這些工藝的原始創新，我們只是做了一些表面上的工藝改進和具體應用領域的發展。3D打印起源于美國，又發展于歐美等發達國家，我們國內大多數都是將這些原創的技術生搬硬套過來，然后做成產品，不過也都只是表面上的修修改改，并沒有多少實質性的技術創新或者材料創新。這就導致了整個3D打印產業無論大小企業，之間的產品都是大致相同，因而出現產業發展遲滯的現象。另一方面，我們很多只是做3D打印技術的應用，雖然有很多應用領域還需要開發，但技術上的“無創新”狀態將會直接導致應用行業的發展“停滯”。

 

　　其次，我國的3D打印產業薄弱，產業規模太小。據統計，我國供應的設備，占世界總銷售量不到10%；相比之下，我國制造業在世界的份額為20%。一環扣一環，這不僅與我國的技術創新發展有關，更重要的就是我國材料產業根基薄弱，直接導致了3D打印技術的應用面積變小，產業規模變小。而且，我國3D打印真正走向市場也是最近幾年，還需要經過多年的發展以及探索，才能真正走上開放式發展的道路。

 

　　最后，也是最重要的一個問題，我國的3D打印產業沒有形成產業鏈，很多核心器件的供應、高檔器件材料、高強度的非金屬材料等還需要從國外進口。由于構成實用性工業級3D打印等設備的結構復雜，想要更加優異的設備性能，就必須結合高性能的核心部件，然而這些都是我國國內制造業一直存在的問題。

 

　　我國3D打印產業發展五大障礙

 

　　目前，航空航天行業已成為3D打印技術的率先受益者，通過使用3D打印技術和快速成型技術，可以降低航天器的生產成本。3D打印通過大量使用基于金屬粉末和絲材的高能束流增材制造技術生產飛機零件，從而實現結構的整體化，降低成本和周期，達到“快速反應，無模敏捷制造”的目的。同時，3D打印技術在醫學領域的新應用也層出不窮，不僅能夠打印醫療模型、醫療器械，還可以根據患者需要打印出相應的器官，精準指導手術。而且，國內3D打印牙齒、骨骼修復技術已經成熟，并在各大骨科醫院、口腔醫院快速普及；而3D打印細胞、軟組織、器官等方面的技術還需要進一步研發。國內3D打印在醫療領域的已有案例包括假肢、氣管支架、肝臟、牙齒等。

 

　　雖然我國3D打印產業的發展前景一片向好，但仍然存在著諸多難以逾越的障礙，這些問題都需要我們去重新梳理，進而找到較為正確的解決辦法，找到一條真正能讓3D打印產業健康發展的道路。

 

　　首要障礙就是3D打印打印耗材的瓶頸。眾所周知，耗材是目前制約3D打印技術廣泛應用的關鍵因素。目前已研發的材料主要有塑料、樹脂和金屬等，而3D打印技術要實現更多領域的應用，就需要開發出更多的可打印材料。為此，要根據材料特點深入研究加工、結構與材料之間的關系，開發質量測試程序和方法，建立材料性能數據的規范性標準等。在一些關鍵產業領域，尋找合適的材料也是一大挑戰。例如空客概念飛機的仿真結構，要求機身必須透明且有很高的硬度。為符合這些要求就需要研發新型的復合材料。目前對金屬材料進行3D打印的需求尤為迫切，如工具鋼、不銹鋼、鈦合金、鎳基合金、銀和金等，但目前這些打印技術尚未完全突破。

 

　　其次是打印機本身。世界上目前只有一種3D打印機能夠同時打印出多種材料的產品。由于3D打印工藝發展還不完善，快速成型零件的精度和表面質量大多不能滿足工程直接使用要求，只能做原型使用。3D打印產品由于采用疊加制造工藝，層與層之間連接得再緊密，目前也很難與傳統鍛件相媲美。但最近，華中科技大學的研發團隊研究出了“鑄鍛焊一體化3D打印技術”，雖很有前景，但真實的效果還需用時間來考量。

 

　　再者是3D打印的價格。目前，3D打印不具備規模經濟的優勢，價格方面的優勢尚不明顯。目前，1kg打印材料少則幾百元，多則要4萬元左右。因此，3D打印技術在一段時間里還無法全面取代傳統制造技術。但是在單件小批量、個性化訂制和網絡社區化生產方面，對于大多數產品來說，不管打印1件還是100件，價格都相差無幾，因而3D打印具有無可比擬的優勢。

 

　　然后就是知識產權保護和安全問題。3D打印技術的意義不僅在于改變資本和工作的分配模式，而且也在于它能改變知識產權的規則。該技術的出現使制造業的成功不再取決于生產規模，而取決于創意。然而，單靠創意也是很危險的，模仿者和創新者都能輕而易舉地在市場上快速推出新產品，極有可能就像當初的音樂領域一樣面臨盜版的威脅。這就是3D打印技術所面臨的知識產權保護問題。而且，近期也不斷曝出黑客對國際3D打印平臺的惡意入侵，這在未來都是需要認真審視的問題。

 

　　最后就是政策方面，3D技術的研發需要大量的政府投入或產業界的資金支撐。如在醫療領域，可能會因缺少食品和藥品監管部門的許可，造成許多臨床醫療產品應用的滯緩等。