“神筆馬良”的3D打印改變世界

蕭惑之

英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志認(rèn)為，以3D打印技術(shù)代表的數(shù)字化制造模式，是“第三次工業(yè)革命最具標(biāo)志性的生產(chǎn)工具”。《人民日?qǐng)?bào)·文化》也有報(bào)道指出“3D打印與傳統(tǒng)制造方式不同的特性，及其理論上‘無(wú)孔不入的打印可能，觸動(dòng)了科技界、產(chǎn)業(yè)界的敏感神經(jīng)”。如何對(duì)待顛覆制造傳統(tǒng)的3D打印之發(fā)展前景，應(yīng)志當(dāng)高遠(yuǎn)地有前瞻性的預(yù)判，以防止錯(cuò)失良機(jī)的重蹈覆轍——“起個(gè)大早，趕個(gè)晚集”。

創(chuàng)意啟迪——神筆馬良科幻想象成為現(xiàn)實(shí)

“神筆馬良”的神奇故事在中國(guó)家喻戶曉，如今卻成為現(xiàn)實(shí)。3D打印上世紀(jì)80年代誕生于美國(guó)。所謂3D打印技術(shù)，業(yè)界專家給出一個(gè)定義——“是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)圖，通過(guò)軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴射等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料材質(zhì)、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品”。與傳統(tǒng)的制造工藝相比，3D 打印技術(shù)最大的不同是“增材制造”，加工猶如涂脂抹粉，材料就像“墨水”， 一層一層疊加起來(lái)，“青山著意化為橋”，按照程序疊加成型。傳統(tǒng)的切削加工方法是“減材制造”，好比“鐵杵磨成繡花針”，按圖紙要求，去粗取精，減肥留骨，“精神可嘉”，卻極大地浪費(fèi)了原材料。

3D打印技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的制造方法，可謂“神思妙想，創(chuàng)意無(wú)限；運(yùn)用領(lǐng)域，無(wú)孔不入”。電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，極大地拓展了人類大腦的容量和功能，3D打印技術(shù)的指揮中心就是計(jì)算機(jī)。創(chuàng)意為魂，天馬行空，神筆潑墨，借助的是人類的“心之官”大腦；3D打印的軟件建模、三維截面、疊加成型等，借助的就是電腦。大腦與電腦的關(guān)系是主人與工具，正像那句名言，“給我一個(gè)支點(diǎn)和杠桿，我就可以撬動(dòng)地球”。人類的科技發(fā)展史告訴我們：大腦是統(tǒng)帥，電腦是工具，時(shí)下方興未艾的3D打印正是大腦運(yùn)用電腦創(chuàng)造出來(lái)的神奇。我們必須記住，“沒(méi)有大腦的人不過(guò)是城市的塑像”。

發(fā)展縱覽——3D打印技術(shù)的碩果令人驚愕

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外諸多的科學(xué)期刊和網(wǎng)站對(duì)“3D將打印引發(fā)革命性巨變”多有驚人的報(bào)道。諸如，為解決航天食品的供應(yīng)問(wèn)題，美國(guó)人提出3D打印航天食品的概念，并已經(jīng)制定出打印巧克力和比薩餅的方案。為解決軍艦零備件儲(chǔ)存過(guò)多擠占空間的問(wèn)題，擬采用3D打印機(jī)來(lái)替代，即隨時(shí)根據(jù)要求打印零件滿足需求。令人興奮的是，3D打印人造耳朵已經(jīng)不再成為新聞，更吸引眼球的是，美英等國(guó)的科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始3D打印肺葉組織、軟組織及骨骼和心臟器官的方案。

集萃媒體的報(bào)道，正在蘊(yùn)育或問(wèn)世的3D打印成果超出我們的想象。從生命科學(xué)的范疇看，“3D打印開(kāi)始治病救人”，主要研究的成果有：人類的胚胎干細(xì)胞、骨骼、人工耳、頭骨、皮膚、心臟、肺葉以及生物組織等。據(jù)悉，“北京時(shí)間2013年5月23日消息，美國(guó)科學(xué)家用3D打印技術(shù)制造了第一顆人類心臟”。從制造產(chǎn)品來(lái)看，主要科研成果有：設(shè)備及零備件、建筑及材料、模型及玩具、航模及無(wú)人機(jī)、汽車及航天器、各類珠寶首飾等都已問(wèn)世。據(jù)報(bào)道，世界第一款能使用的3D打印汽車已經(jīng)上路。從經(jīng)營(yíng)模式來(lái)看，3D打印技術(shù)將引領(lǐng)商業(yè)購(gòu)物場(chǎng)所的重大變革，可提供獨(dú)特的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，向著“輸送創(chuàng)意和設(shè)計(jì)而不單是產(chǎn)品”的方向而發(fā)展。從科研手段和影視教育來(lái)看，已經(jīng)達(dá)到了“意念致動(dòng)”出神入化的階段，如影隨形，真假莫辨，身臨其境。

中國(guó)緊跟世界潮流，也有不凡的表現(xiàn)。西安交大教授盧秉恒、北航教授王華明、清華教授孫偉、華南理工大教授楊永強(qiáng)等，都有成果問(wèn)世。據(jù)《北京晚報(bào)》的報(bào)道，“模具合格率陡增70%”、“飛機(jī)用合金結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)周期由兩年縮短為40天，費(fèi)用節(jié)省了90%”、“人工關(guān)節(jié)用電郵遞送”……當(dāng)然，業(yè)界專家坦誠(chéng)告訴國(guó)人，“我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展距離美國(guó)仍有很大差距”。

展望趨勢(shì)——必須改變慢一拍的思維定勢(shì)

綜觀世界3D打印技術(shù)發(fā)展的態(tài)勢(shì)，美國(guó)和歐盟處于領(lǐng)先地位。美國(guó)無(wú)論在技術(shù)還是在應(yīng)用上都占據(jù)領(lǐng)先地位，歐盟重視研發(fā)應(yīng)用，日本著力推廣應(yīng)用，中國(guó)按照自家思路緊隨其后“步步為營(yíng)”。據(jù)美國(guó)3D打印的研究報(bào)告顯示，“隨著汽車、航空航天、工業(yè)和醫(yī)療保健等領(lǐng)域市場(chǎng)需求的增加，有望從2011年的17億美元增長(zhǎng)至2017年的50億美元”。研究者認(rèn)為，中國(guó)的3D打印技術(shù)到目前為止，仍處在“高級(jí)玩具”階段，尚沒(méi)有出現(xiàn)成熟化的產(chǎn)業(yè)。不過(guò)，據(jù)世界著名的3D打印行業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)美國(guó)沃勒斯公司最新披露：2012年3D打印全球市場(chǎng)規(guī)模為22億美元，同比增長(zhǎng)了29%；其中3D 打印機(jī)的銷售量同比上升了25%，其中38%來(lái)自美國(guó)本土，8.5%來(lái)自中國(guó)。可見(jiàn)，中國(guó)3D打印機(jī)市場(chǎng)需求舉足輕重，但還是依賴美國(guó)。

中國(guó)3D打印技術(shù)業(yè)界專家對(duì)自家趕超發(fā)展引以自豪的用語(yǔ)多襲用套路——“發(fā)展3D打印技術(shù)，中國(guó)其實(shí)起步并不晚。這方面的研究在上個(gè)世紀(jì)80年代末就已開(kāi)始，研究力量集中在西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)和清華大學(xué)等高校。”而且這三家高等學(xué)府也有清晰的特色，清華大學(xué)側(cè)重于塑料堆積技術(shù)，西安交大以研究固化技術(shù)為重點(diǎn)，華中科技大學(xué)的優(yōu)勢(shì)在于激光粉末燒結(jié)技術(shù)。

人貴有自知之明。在肯定“我國(guó)生產(chǎn)的3D打印機(jī)裝備功能已經(jīng)接近國(guó)際先進(jìn)水平”的同時(shí)，也知曉自家的差距，主要體現(xiàn)在裝備的可靠性和材料的研發(fā)上。其實(shí)，這正是3D打印的關(guān)鍵肯綮，設(shè)備不穩(wěn)定即可靠性不達(dá)標(biāo)，材料遠(yuǎn)不如美國(guó)和德國(guó)豐富即“巧婦難為無(wú)米之炊”。“更大的差距體現(xiàn)在應(yīng)用上。”業(yè)界專家如是說(shuō)，“在國(guó)外，3D打印技術(shù)已經(jīng)在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生物醫(yī)療、航空航天，創(chuàng)意設(shè)計(jì)、影視教育等方面開(kāi)展應(yīng)用；而我們主要還局限在模具打印、文化創(chuàng)意等少數(shù)領(lǐng)域。”

“逆水行舟，不進(jìn)則退”。值得重視的是，隨著3D打印技術(shù)的飛快發(fā)展，美國(guó)專家預(yù)言，低端“桌面級(jí)的3D打印機(jī)”已經(jīng)接近飽和，面臨淘汰的局面。而這是我國(guó)當(dāng)前3D打印技術(shù)市場(chǎng)的著力點(diǎn)，難免要有邯鄲學(xué)步重蹈覆轍的悲劇上演。

“東施效顰”永遠(yuǎn)成不了美人。我們細(xì)讀中國(guó)3D打印領(lǐng)域一些專家的言論，總感到缺乏“霸氣”，矮化自己，看多困難，不思爭(zhēng)創(chuàng)，甘居“二流堂”的境界。談起3D打印的應(yīng)用，過(guò)度強(qiáng)調(diào)“無(wú)法替代傳統(tǒng)制造方式，成本、材料因素限制市場(chǎng)”；描繪現(xiàn)狀，僅看到“當(dāng)前打印人體器官還只是一種科學(xué)愿景”；展望前景，不如洋人看得真切，覬覦中國(guó)的3D打印市場(chǎng)不惜“棒殺”和“捧殺”。

奧巴馬在今年的國(guó)情咨文中，多次強(qiáng)調(diào)3D打印技術(shù)的重要性。聽(tīng)其言，觀其行。美國(guó)政府不僅已經(jīng)在俄亥俄州成立了首個(gè)制造創(chuàng)新中心，而且還有3個(gè)創(chuàng)新研究中心在籌建當(dāng)中，最終將會(huì)發(fā)展成一個(gè)3D打印制造業(yè)的全美網(wǎng)絡(luò)，成為全球新的高科技中心。這讓人聯(lián)想起克林頓執(zhí)政時(shí)期關(guān)于“信息高速公路”的豪言壯語(yǔ)，我們相信將有異曲同工之妙，只是克林頓的預(yù)言已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，奧巴馬的計(jì)劃正在落實(shí)中。

回憶上個(gè)世紀(jì)電腦的興發(fā)過(guò)程，很多人質(zhì)疑個(gè)人擁有電腦的必要性。但歷史證明，電腦終究這進(jìn)入了人們的生活，改變了世界。可以預(yù)見(jiàn)，3D打印技術(shù)也將復(fù)制這一過(guò)程。

恩格斯說(shuō)，“一個(gè)民族要站在科學(xué)的最高峰，就一刻也不能沒(méi)有理論思維”。我們深深地感到，發(fā)展中國(guó)的3D打印技術(shù)，需要“神筆馬良那樣的科幻思維”，需要錢(qián)學(xué)森那樣的愛(ài)國(guó)精神，需要美國(guó)政府那樣的超前思維，需要喬布斯那種咄咄逼人的“霸氣”，需要三星那種鍥而不舍的實(shí)干，更需要把國(guó)人的“理論自信”用在指導(dǎo)科學(xué)創(chuàng)新中。

盼美人兮，來(lái)自神州大地！