１、引言

“３Ｄ打印”學名為“快速成型技術”（ＲａｐｉｄＰｒｏｔｏｔｙｐｅ），也稱為“增材制造技術”（Ａｄｄｍａｔｅ——ｒｉａｌｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ），又稱“快速原型制造（ＲａｐｉｄＰｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ”，也簡稱ＲＰＭ技術。３Ｄ打印技術誕生于２０世紀８０年代后期，它是基于材料堆積法的一種高新制造技術，被認為是近３０年來制造領域中的一個最重大的成果。近期，著名的英國《經濟學人》雜志描述３Ｄ打印技術的前景是一種新型的生產方式，甚至能夠促成第三次工業革命。

３Ｄ打印技術是在現代ＣＡＤ／ＣＡＭ技術、機械工程、分層制造技術、激光技術、計算機數控技術、精密伺服驅動技術以及新材料技術的基礎上集成發展起來的。不同種類的快速成型系統因所用成形材料不同，成形原理和系統特點也各不相同。但是，它們的基本原理都是一樣的，那就是“分層制造，逐層疊加”，類似于數學上的積分過程。形象地講，快速成形系統就像是一臺“立體打印機”，因此得名為“３Ｄ打印機”。

３Ｄ打印技術是一項革命性技術。３Ｄ打印制造不需在工廠進行操作，也就意味著無需機械加工或者任何模具。這毫無疑問將大大縮短產品的研制周期，提高生產效率并降低生產所需的人力資源成本。以目前加式制造的發展情況判斷，３Ｄ打印機之后，必將是社會制造的迅猛發展。

簡單地說，“社會制造”就是利用３Ｄ打印、網絡技術和社會媒體，通過眾包等方式讓社會民眾充分參與產品的全生命制造過程，實現個性化、實時化、經濟化的生產和消費模式。因此，社會制造必將極大地刺激社會需求，同時有效地提升整個社會的參與程度，其直接結果就是社會就業率的大幅度提高，而傳統的企業將轉變為能主動感知并且響應用戶大規模個性化需求的智能企業。３Ｄ打印技術必將改變人類未來的生產與生活方式。

２、３Ｄ打印技術的基本概念

３Ｄ打印機出現在２０世紀９０年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等技術的快速成型裝置。它與普通噴墨打印機工作原理基本相同，打印機內裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦互相連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。這種打印技術稱為３Ｄ立體打印技術。３Ｄ打印技術實際上是一系列快速原型成型技術的統稱，其基本原理都是疊層制造，由快速原型機在Ｘ——Ｙ平面內通過掃描形式形成工件的截面形狀，而在Ｚ坐標間斷地作層面厚度的位移，最終形成三維制件。設計出三維圖形，無需模具即可整體成形，這就是“３Ｄ打印”名字的由來。由于成品是增加材料、逐漸鋪陳所得，即每次只鋪一層，因此，３Ｄ打印技術又被稱為“增材制造技術”。

３Ｄ打印技術是一系列技術的組合，即通過一臺機器逐次添加物層的方式來制造一個物品，其組合由計算機輔助設計（ＣＡＤ）、激光成型、擠出機，或能一次打印一層物質的打印機針頭構成。增材制造能一次性生成復雜的幾何物體，它的內部可以有空腔或活動部件，而傳統的機械不能勝任以這種方式進行制造。

３Ｄ打印技術已經在消費品、汽車工業及航空工業等領域部分獲得應用。它對于制造新奇廉價的物品很合適，但對于生產大體積、低價格并且有足夠強度的部件而言，它的能力有限。據估計，到２０３０年，增材制造有望取代一些傳統的規模化生產企業，導致大量擁有現代生產能力的本地化微工廠出現，有效縮短生產周期，簡化供應鏈。在這一過程中，發展中國家將是主要受益者，因為增材制造相對于傳統制造而言，其對工業基礎建設的要求更低。理論上來說，當３Ｄ打印技術成熟后隨著打印材料的添加的不同，可以打印任何東西，包括人體器官（原料是細胞）、房子（原料是建筑材料）、機械（原料是金屬）等，并且可以按照你想要的一模一樣打印出來，只要你在計算機里把要打印的東西的形狀等設置好就可以了。

人們可以想象，未來也許可以只給月球或火星上發射一個計算機，３Ｄ打印機和建筑材料，３Ｄ打印機即可打印出月球基地，然后宇航員再上去居住就可以了；如果人生病了，某個器官要換掉，無需找匹配的器官源，只要在患者身上取一些干細胞進行培養成為打印原料，然后打印出一個一模一樣的器官進行移植就可以了，而且沒有免疫并發癥；高樓大廈也不需要那么多人了，只需要一個大型３Ｄ打印機，一個計算機，把建筑材料比如水泥，金屬加入，然后自動打印，樓房就建起來了……

３、３Ｄ打印發展簡史

３Ｄ打印技術的胚芽源于１８世紀西歐的雕塑藝術，１９世紀在北美被重視。隨著２０世紀計算機和網絡技術的發展，３Ｄ打印技術才真正誕生，并由于條件的成熟而得到飛速的發展；１９８６年，ＣｈａｒｌｅｓＨｕｌｌ開發了第一臺商業３Ｄ印刷機；１９９３年，麻省理工學院獲３Ｄ印刷技術專利；１９９５年，美國ＺＣｏｒｐ公司從麻省理工學院獲得唯一授權并開始開發３Ｄ打印機；２００５年，市場上首個高清晰彩色３Ｄ打印機ＳｐｅｃｔｒｕｍＺ５１０由ＺＣｏｒｐ公司研制成功；２０１０年１１月，世界上第一輛由３Ｄ打印機打印而成的汽車Ｕｒｂｅｅ問世；２０１１年６月６日，發布了全球第一款３Ｄ打印的比基尼（泳衣，襯衫）；２０１１年７月，英國研究人員開發出世界上第一臺３Ｄ巧克力打印機；２０１１年８月，南安普敦大學的工程師們開發出世界上第一架３Ｄ打印的飛機；２０１２年１１月，蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用３Ｄ打印機打印出人造肝臟組織；３Ｄ打印技術的本質在于個性化需求的創意設計理念。因而３Ｄ打印技術的發展，體現了人性的完善和完美過程。

４、３Ｄ打印過程原理

每一層的打印過程可分為兩步：首先，在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。其次，是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結。在沒有特殊膠水的區域仍然保持松散狀態。這樣，在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環利用。

打印耗材由傳統的墨水、紙張轉變為特殊膠水、粉末，當然膠水和粉末都是經過處理的特殊材料，不僅對固化反應速度有要求，對于模型強度以及“打印”分辨率都有直接影響。３Ｄ打印技術能夠實現６００ｄｐｉ分辨率，每層厚度只有０。０１ｍｍ，即使模型表面有文字或圖片也能夠清晰打印。比較先進的產品可以實現每小時２５ｍｍ高度的垂直速率，相比早期產品有１０倍提升，而且可以利用有色膠水實現彩色打印，色彩深度高達２４位。

由于打印精度高，打印出的模型品質自然不錯。除了可以表現出外形曲線上的設計，結構以及運動部件也不在話下。如果用來打印機械裝配圖，齒輪、軸承、拉桿等都可以正常活動，而腔體、溝槽等形態特征位置準確，甚至可以滿足裝配要求，打印出的實體還可通過打磨、鉆孔、電鍍等方式進一步加工。同時粉末材料不限于砂型材料，還有彈性伸縮、高性能復合、熔模鑄造等其它材料，可供選擇。

３Ｄ打印技術與傳統的工業制造方法的最大區別：“增材制造”與“減材制造”。

３Ｄ打印機，顧名思義，用它打印出來的物品并非平面的紙張，而是一個立體固態物體。首先將一項設計物品通過３ＤＣＡＤ（３Ｄ計算機輔助設計）軟件轉化為３Ｄ數據，然后再根據這些數據進行逐層分切打印。在打印過程中，層層打印出來的切片會不斷疊加，最終形成一個完整的立體物品。簡單說來，３Ｄ打印就相當于做“加法”。

傳統打印機與３Ｄ打印機最大的區別在于耗材不同——前者使用墨粉，后者使用的則是一些可以發生固化反應的材料，如樹脂、塑料、陶瓷、金屬等等。

傳統的工業制造方法多是減材制造，即在整塊材料的基礎上去除多余部分，將剩下的部分制成產品。而作為“增材制造”的３Ｄ打印技術，則是按照設計圖，精確制出每一層平面后再進行累加，所以在生產過程幾乎不會產生任何廢棄物。

５、３Ｄ打印技術的優點

３Ｄ打印技術的魅力在于它不需要在工廠操作，桌面打印機可以打印出小物品，而且，人們可以將其放在辦公室一角、商店甚至房子里；而自行車車架、汽車方向盤甚至飛機零件等大物品，則需要更大的打印機和更大的放置空間。３Ｄ打印技術最突出的優點是無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產品的研制周期，提高生產率和降低生產成本。與傳統技術相比，３Ｄ打印技術還擁有如下優勢：通過摒棄生產線而降低了成本；大幅減少了材料浪費；而且，它還可以制造出傳統生產技術無法制造出的外形，讓人們可以更有效地設計出飛機機翼或熱交換器；另外，在具有良好設計概念和設計過程的情況下，３Ｄ打印技術還可以簡化生產制造過程，快速有效又廉價地生產出單個物品。由于不需要生產線，它降低了生產成本，也極大地減少了材料的浪費。同時，它還能夠制造特殊形狀的物品，制造大型薄壁件、鈦合金等難加工、易熱成型等零件，而傳統方法卻很難做到。

３Ｄ打印技術還有其他重要的優點。從傳統制造技術而言，大多數金屬和塑料零件是為了生產而設計的，這就意味著它們會非常笨重，并且含有與制造有關但與其功能無關的剩余物。３Ｄ打印技術不是這樣的。在３Ｄ打印技術中，原材料只為生產所需要的產品，借用３Ｄ打印技術，它生產出來的零件更加精細輕盈。當材料沒有了生產限制后，就能以最優化的方式來實現其功能，因此，與機器制造出的零件相比，打印出來的產品的重量要輕６０％，并且同樣堅固。

總之，３Ｄ打印技術主要有以下優點：

（ａ）制造快速３Ｄ打印技術是并行工程中進行復雜原型或者零件制造的有效手段，能使產品設計和模具生產同步進行，從而提高企業研發效率，縮短產品設計周期，極大降低了新品開發的成本及風險，對于外形尺寸較小，特異形的產品尤其適用。

（ｂ）ＣＡＤ／ＣＡＭ技術的集成快速成型技術集成ＣＡＤ、ＣＡＭ、激光技術、數控技術、化工、材料工程等多項技術，使得設計制造一體化的概念完美實現。

（ｃ）完全再現三維效果經過快速成型制造完成的零部件，完全真實的再現三維造型，無論外表面的異形曲面還是內腔的異形孔，都可以真實準確的完成造型，不再需要再借助外部設備進行修復。

（ｄ）材料種類繁多到目前為止，各類３Ｄ打印機設備上所使用的材料種類有很多，樹脂、尼龍、塑料、石蠟、紙以及金屬或陶瓷的粉末，能滿足絕大多數產品對材料的機械性能需求。

（ｅ）創造顯著的經濟效益與傳統機械加工方式比較，開發成本上節約１０倍以上，同樣，快速成型技術縮短了企業的產品開發周期，使的在新品開發過程中出現反復修改設計方案的問題大大減少，也消除了修改模具的問題，創造的經濟效益十分明顯。

（ｆ）應用行業領域廣３Ｄ打印技術經過這些年來的發展，在技術上已形成了一套體系，同樣，可應用的行業也逐漸擴大，從產品設計到模具設計與制造，材料工程、醫學研究、文化藝術、建筑工程等等都逐漸的使用３Ｄ打印技術，使得３Ｄ打印技術有著廣闊的前景。

６、３Ｄ打印技術的應用領域

３Ｄ打印技術如今已在許多領域得到應用，人們用它來制造服裝、建筑模型、汽車制造業、醫療模具加工、巧克力食品以至航空航天器部件……“３Ｄ打印”在飛機、核電、火電等行業所使用的重型機械、高端精密機械裝備上，傳統的焊接和零部件加固的方法使得部件之間的連接并不牢固，但是使用３Ｄ打印技術，出來的產品自然無縫連接結構之間的穩固性和連接強度要遠遠高于傳統方法。２０１１年８月，英國南安普敦大學的工程師設計并試飛了世界上第一架“打印”出來的飛機。這架飛機的外殼由一款專門打印尼龍材質的３Ｄ激光打印機一層層疊印而成，相當輕便。

據報道，有輛名為“Ｕｒｂｅｅ”的汽車，部分采用３Ｄ打印技術制造。“Ｕｒｂｅｅ”橙紅色車身，３個輪子、雙座位，扁長圓的外形顯得小巧可愛，很有未來感，底盤為不銹鋼制成，包括玻璃嵌板在內的所有外部組件都是通過Ｓｔｒａｔａｓｙｓ公司的大型３Ｄ打印設備生產。用電力和汽油作為混合動力，百公里耗油１。１７Ｌ，單缸發動機制動功率只有５８８４Ｗ（８馬力），車速可達１００——１１０ｋｍ／ｈ。

人們已經使用３Ｄ打印技術打印出了燈罩、身體器官、珠寶、根據球員腳型定制的足球靴、賽車零件、固態電池以及為個人定制的手機、小提琴等，有些人甚至使用該技術制造出了機械設備。

３Ｄ打印機的應用領域也在隨著技術進步而不斷擴展。美國科學家已經研發出了能打印皮膚、軟骨、骨頭和身體其他器官的三維“生物打印機”。人們還使用３Ｄ打印機來制造雕塑并修復雕塑，制造由塑料和聚合物制成的三維物體并打印出了食品。

３Ｄ打印技術排除了使用工具加工、機械加工和手工加工，而且改動技術細節的效率極高。在英國，相同的技術被戈登·默里設計公司用來幫助制造前衛的Ｔ。２５型城市“生態汽車”，這款汽車已于２０１０年７月面世。

隸屬于歐洲宇航防務集團（ＥＡＤＳ）的一個科研小組正致力于利用３Ｄ打印技術打印出飛機的整個機翼。截止２０１１年３月研究者已使用三維打印技術制造出了飛機起落架的支架和其他飛機零件。

２０１３年５月６日，美國支持３Ｄ打印槍械的非營利團體“分布式防御”（ＤｅｆｅｎｓｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ）稱，世界第一支由３Ｄ打印的手槍已測試成功。這支手槍是在ＳｔｒａｔａｓｙｓＤｉｍｅｎｓｉｏｎＳＳＴ３Ｄ打印機上打印的。它由１６個部分組成，其中１５個部分是３Ｄ打印的，最后那個部分是一枚普通的任何五金店里都有的釘子。它的主體部分完全是用塑料制造的，只有撞針是金屬。

據美國ＣＮＥＴ網２０１３年１１月８日報道，美國一家公司制造的全球首款３Ｄ金屬手槍已試射成功。顯然，這比此前的３Ｄ塑料板手槍棒很多！手槍的設計出自經典的１９１１式手槍，制作中使用了現成的彈簧和彈匣。還使用了包括激光燒結和研磨金屬等多種技術，用３３種不銹鋼和合金制成。據悉，制作這支手槍的３Ｄ打印機價格在５０萬美元以上。這是全球首支利用３Ｄ技術打印出來的金屬槍。

這里順便說明一下，在傳統的戰斗機制造流程當中，需要進行長期的投入來制造水壓成型設備。１９８４年，美國開發出從數字數據打印出３Ｄ物體的技術，并在２年后開發出第一臺商業３Ｄ打印機。美國空軍一下子就被這種新技術吸引，他們認為，如果將這種技術用在武器制造上，產生的威力將是驚人的。在航空工業上廣泛被使用的一種金屬是鈦，它的密度只有鋼鐵的一半，強度卻遠勝于絕大多數合金，如果通過激光將鈦熔化并一層層噴出飛機來，無疑將大大提高美國戰機的制造速度。為此，１９８５年，在五角大樓主導下，美國秘密開始了鈦合金激光成形技術研究。不過，由于在制造過程中鈦合金變形、斷裂的技術難題無法解決，美國始終無法生產高強度、大尺寸的激光成形鈦合金構件。２００５年，美國從事鈦合金激光成型制造業務的商業公司Ａｅｒｏｍｅｔ由于始終無法生產出性能滿足主承力要求的大尺寸復雜鈦合金構件，沒能實現有價值的市場應用而倒閉。美國的其他國家實驗室也無法攻克這一難題，只能進行小尺寸鈦合金部件的打印或進行鈦合金零件表面修復。目前美國仍然只能使用水壓機來進行這種構件的生產。

中國的鈦合金激光成形技術起步較晚，直到１９９５年美國解密其研發計劃３年后才開始投入研究。早期基本屬于跟隨美國的學習階段，不過卻后來居上，其中，中航激光技術團隊取得的成就最為顯著。早在２０００年前后，中航激光技術團隊就已開始投入“３Ｄ激光焊接快速成型技術”研發，解決了多項世界技術難題、生產出結構復雜、尺寸達到４ｍ量級、性能滿足主承力結構要求的產品。

中國３Ｄ打印技術在航空領域已領先世界。中國航母艦載機殲——１５項目率先采用了數字化協同設計理念：三維數字化設計改變了設計流程，提高了試制效率；五級成熟度管理模式，沖破設計和制造的組織壁壘，而這與３Ｄ打印技術關系緊密。鈦合金和Ｍ１００鋼的３Ｄ打印技術已應用于新機試制過程，主要是主承力部分。于２０１２年１０月至１１月首飛成功的中國航母艦載機殲——１５機型，已廣泛使用了３Ｄ打印技術制造鈦合金主承力部分，包括整個前起落架。中國航母艦載機殲——１５總設計師孫聰透露，中國軍工迅速發展的秘密是得益于領先世界的３Ｄ打印技術。中國新一代戰機殲——２０、殲——３１已普遍使用３Ｄ打印技術。中國的鈦合金激光成形技術已具備了使用激光成形超過１２ｍ２的復雜鈦合金構件的技術和能力，成為目前世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構件制造、應用的國家。在３Ｄ打印技術的支持下，“鶻鷹”的改進版能成為中國下一代艦載機。

３Ｄ打印的應用范圍之廣超乎人們的想象。理論上說，幾乎只要存在的東西都可以通過３Ｄ打印機復制出來。隨著技術的不斷成熟，３Ｄ打印技術有望在以下幾個行業中得到廣泛應用：

１）傳統制造業：３Ｄ打印無論是在成本、速度和精確度上都遠勝于傳統制造技術。３Ｄ打印技術本身非常適合大規模生產。汽車行業在進行安全性測試等工作時，會將一些非關鍵部件用３Ｄ打印的產品替代，在追求效率的同時降低成本。

２）科學研究：美國德雷塞爾大學的研究人員通過對化石進行３Ｄ掃描，利用３Ｄ打印技術做出了適合研究的３Ｄ模型，不但保留了原化石所有的外在特征，同時還做了比例縮減，更適合研究。

３）醫療行業：在外科手術中，３Ｄ打印技術可為需要器官移植的患者“量身打造”所需器官，無需擔心排異反應。而打印一個人體心臟瓣膜，只需要價值１０美元的高分子材料。

４）文物保護：博物館里常常會用很多復雜的替代品來保護原始作品不受環境或意外事件的傷害，同時復制品也能將藝術或文物的影響擴大到更多更遠的人。

５）建筑設計行業：在建筑行業里，工程師和設計師們已經逐漸開始使用３Ｄ打印機打印的建筑模型，這種方法快速、成本低、環保，同時制作精美，完全合乎設計者的要求，同時又能節省大量材料。

６）配件、飾品行業：這是最廣闊的一個市場。在未來不管是你的個性筆筒，還是有你半身浮雕的手機外殼，抑或是你和愛人擁有的世界上獨一無二的戒指，都有可能是通過３Ｄ打印機打印出來的。甚至不用等到未來，現在就可以實現。３Ｄ打印技術很好地滿足了配件飾品消費者個性化多樣化的需求。目前國內外已經有一些公司開始為消費者提供個性化３Ｄ打印服務。現在，３Ｄ打印技術成熟應用的一個典型例子就是３Ｄ照相館了，國內主要城市都已出現了它們的身影，不過投資額較高。

７）食品產業：就是“打印”食品。研究人員已經開始嘗試打印巧克力了。或許在不久的將來，很多看起來一模一樣的食品就是用食品３Ｄ打印機“打印”出來的。當然，到那時可能人工制作的食品會貴很多倍。盡管全球３Ｄ打吉印通 發水平較為領先的仍為美國、德國、日本等傳統工業強國，但北京航空航天大學、清華大學、華中科技大學、西安交通大學４所高校的研發實力不可輕視，有的部分技術已躋身世界一流水平。

７、３Ｄ打印技術的廣泛影響

近期，英國《經濟學人》雜志在《第三次工業革命》一文中，把３Ｄ打印技術作為第三次工業革命的重要標志之一，引發了世人對３Ｄ打印的強烈關注。

３Ｄ打印技術帶來的變化或將改變制造業的經濟面貌。許多人認為，這項技術將讓商業完全去中心化，逆轉伴隨著工業化到來的城市化進程，人們將不再需要工廠，屆時，每個村莊都將擁有一個由打印機組成的制造廠，制造所需的物品。３Ｄ打印技術減少了對工廠工人的需求，削減低成本、低工資國家的優勢，因而會同時增加發達國家與發展中國家的生產能力。

３Ｄ打印技術給物流公司帶來的威脅是明顯的。有人就提出了這種可能性：當公司能夠在需求產品的地方打印出急需的零部件時，為什么還要從國外空運呢？

雖然３Ｄ打印處于起步階段，但是３Ｄ打印市場已呈現出欣欣向榮的場景。據《國際增材制造行業發展報告》統計，２０１１年３Ｄ打印在全球的直接產值已經達到１７。１４億美元，比前一年增長了２９。１％。據預測，到２０１５年，市場規模將達３７億美元。據波士頓ＬｕｘｅＲｅｓｅａｒｃｈ研究公司預測，到２０２５年，３Ｄ打印市場的市值將從現在的７。７７億美元猛增到８４億美元。其中大多數增長是由商業應用驅動的，尤其是在醫藥、汽車和航空領域。目前３Ｄ打印技術在美國已經產業化。據介紹，我國在３Ｄ打印方面起步較晚，在技術方面與美國差距明顯，距離大規模商用并為相關公司帶來實際收益尚需時日。

美國總統奧巴馬２０１３年２月１２日在“２０１３年國情咨文”中說：“去年（２０１２年），我們在俄亥俄州揚斯敦市成立了國內首家制造業創新研究所。一個曾經倒閉的倉庫現在成了世界一流的工藝實驗室，那里的新式工人正在制造３Ｄ打印設備，這將為制造業帶來革命性的變化，利用它我們幾乎可以制造所有的東西。這種事情在這個城市發生不是沒有原因的。因此，今晚，我宣布我們將成立另外３家制造業研發中心，這些企業將與國防部、能源部合作，將被全球化進程遺忘的地區變成全球高科技行業的中心。我也請求本屆國會協助建成一個由１５個類似研發中心的組成的研發網絡，保證下一次制造業革命出現在美國。”

《經濟學人》雜志指出：現今產業鏈已逐漸走入第三次工業革命，制造邁向數字化，也就是“３Ｄ打印服務（３ＤＰｒｉｎｔｉｎｇＳｅｒｖｉｃｅ）”，把產品原型印（制造）出來，其影響范圍預計將會超出制造產業。３Ｄ打印革命的最大價值，不是制造，而是服務。３Ｄ打印技術必將改變人類未來的生產與生活方式。

英國《經濟學人》雜志曾指出，在３Ｄ打印技術得到廣泛應用的情況下，制造業也許不再運用工廠這種將人力、資金、設備等生產要素大規模集中化的生產方式，而是轉變為一種以３Ｄ打印機為基礎、更加靈活、所需投入更少的生產方式。《經濟學人》將這種趨勢稱之為“社會化制造”，并認為這種新型的生產方式，有望促成第三次工業革命。

奧巴馬政府將３Ｄ打印、機器人、人工智能視為重振美國制造業的３個重要支柱，認為可以憑借這些技術使制造業“重歸美國”。《時代》周刊也將３Ｄ打印產業列為“美國十大增長最快的工業”。目前，３Ｄ打印最適合小批量、個性化的產品生產，并處在由日用消費品、醫療器械向汽車、航空、軍事等領域快速滲透的階段。一般認為，３Ｄ打印技術將在互聯網和新材料、新能源相結合基礎上產生的世界第三次工業革命中扮演重要角色。新工業革命將使全球技術要素和市場要素配置方式發生革命性變化。

８、３Ｄ打印技術面臨的問題現

在３Ｄ打印技術的精度約為０。１ｍｍ，而且３Ｄ打印機本身的售價偏高，不過，隨著技術的進步和成本的降低，一臺普通３Ｄ打印機的成本有望比１９８５年的激光打印機還要低。

生物３Ｄ打印機也面臨著諸多挑戰，其中之一是其打印出的器官如何與身體其他器官尤其是大的組織更好地結合，因為任何打印出來的器官或身體組織都需要同身體的血管相連，而這可能非常難于實現。一旦克服了這個技術障礙，在未來幾十年內，生物打印技術將成為一項標準技術。

當然，要實現３Ｄ打印技術的大規模使用，還有不少挑戰。首先是打印材料，它根據打印商品的不同，需要各種特殊種類的金屬、塑料以及陶瓷等，成本比較高。另外，對于一些結構比較復雜的產品，通過３Ｄ打印技術制造會比較慢一些。而就打印飛機而言，找到合適的材料也是一大挑戰。空客概念飛機的仿真結構現在還沒有找到合適的材料，因為機身必須透明、且有很強的硬度，符合這些特質需要合成材料。

產權保護：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，單靠創意也不夠，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。因此，競爭優勢可能將前所未有地變得比以前更短。

一旦物品能用數字文件來描述，它們就會變得很容易復制和傳播，當然，盜版也會變得更加猖獗。當一個新玩具的草圖或一雙鞋的設計方案在網上流傳時，其知識產權的擁有者會失去更多，因此，人們在知識產權領域進行的斗爭會更加激烈。并且隨著開源軟件、新的非商業模式的出現，３Ｄ打印技術需要比目前更加嚴謹還是更加寬松的法規還有待驗證。

稅務問題：過去稅務局、海關對交易征稅都是基于商品的價值。如果將來貨物的制造模式都是通過購買３Ｄ打印機和“耗材”，從網上下載設計文件（大多數將是免費的），自行打印出所需的物品，那么傳統的征稅模式將難以為繼。未來的稅基將很可能從增值稅、消費稅轉向個人所得稅和營業稅。

９、結束語

總之，３Ｄ打印技術的到來，將意味著我們人人都能成為制造家。世界各地、各處都能成為制造工廠，全民制造的時代正在向我們招手。它同時也意味著各種行業將面臨巨大變革，傳統制造業和服務業之間的界限將變得越來越模糊。３Ｄ打印將重塑制造業。隨著大企業對３Ｄ制造的興趣日益濃厚，原材料成本就會隨著下降，同時打印機技術也會不斷改進。

在不久的將來，３Ｄ打印技術將走進千家萬戶。這是制造能力的大眾化。有了３Ｄ打印機后，人人都可以通過數碼設計制造出各種想象中的物體，或者借用不管來自世界哪個角落的某種設計。只需要按一個按鈕，３Ｄ打印機就可以用一層層的塑料或其它材質，把你設計的物品在你眼前“打印”出來。１０年前的科幻小說情節如今已經成為現實。事實上，能讓我們的電腦打印紙質文檔的點矩陣打印機，還是不久之前才發明出來的，而現在３Ｄ打印機又以同樣的方式，使我們夢想的各種物體都能呈現在我們眼前。有了３Ｄ打印機的魔力，人人都是制造商，唯一能限制我們的，就是我們的想象力。３Ｄ打印技術必將開創一個全民制造的嶄新時代。

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