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3D打印技術起源于上世紀八十年代初期，九十年代初期開始在美國、以色列得到應用。3D打印技術又稱 “快速成型技術”，是一種綜合計算機、激光、新材料、CAD/CAM集成等技術的全新制造技術。該技術的原理是通過CAD/CAM制圖技術或3D掃描儀將物品轉化為一組3D數據，然后用3D打印機開始逐層分切，針對分切的每一層構建，按層次打印。打印時，粉末耗材會一層一層地打印出來，層與層之間通過特殊的膠水進行粘合，并按照橫截面將圖案固定住，一層一層進行疊加，最終經過分層打印、層層粘合、逐層堆砌，一個完整的物品就被制造出來。
英國《經濟學人》雜志認為，這項技術將與數字化生產模式一起推動實現新的工業革命，將3D打印技術列為第三次技術革命范疇；美國《時代》周刊已將3D打印產業列為“美國十大增長最快的工業”。目前，很多國家已經在工業設計、智能制造（航天航空、軍工生產、機械制造、模具加工等）高等教育、藝術設計、醫療衛生（外科、骨科、牙科等）、建筑裝飾、兒童玩具等領域應用了3D打印技術，從事3D打印技術研發的科研單位和企業也正在將這一重要發明運用到生產實踐中，并改變著人類的生產方式。
一、國內及南京現狀。近年來，在國家科學技術部的支持下，我國已經在深圳、天津、上海、西安、南京、重慶等地建立一批向企業提供3D打印技術的服務機構，使我國3D打印技術的發展走上了專業化、市場化的軌道。在國內，目前已有華中科技大學、北京航空航天大學、西北工業大學開始在這方面進行了較多的研發，并在產業化方面邁出了一定的步伐。華中科技大學成功研制工業級的1.2米×1.2米快速制造裝備，這是世界上最大成形空間的此類裝備，超過德國EOS公司最大成形空間0.73米×0.38米和美國3D系統公司0.55米×0.55米的同類產品，使我國在快速制造領域達到世界領先水平。北京航空航天大學同我國主要飛機設計研究所等單位“產學研”緊密合作，瞄準大型飛機、航空發動機等國家重大戰略需求，歷經17年研究，在國際上首次全面突破了鈦合金、超高強度鋼等難加工大型復雜整體關鍵構件激光成形工藝、成套裝備和應用關鍵技術，使我國成為迄今世界上唯一掌握大型整體鈦合金關鍵構件激光成形技術并成功實現裝機工程應用的國家。國內的家電行業在3D打印技術的應用方面，走在了國內制造型企業前列。如廣東美的、科龍、江蘇的春蘭、小天鵝，青島的海爾等，都先后采用3D打印技術開發新產品。一些國內通訊巨頭企業例如華為、中興等公司也逐漸將3D打印技術引入到產品設計開發環節，使得公司對市場的響應效率、產品的競爭力提升了一個等級。
南京市目前已有兩家企業在3D打印技術的研發、推廣、應用方面處于國內外領先地位。位于南京經濟技術開發區的南京紫金立德公司與以色列的Solido Model Ltd公司合作，于2010年01月正式投產，在短短兩年時間里，已擁有專利技術11項，自主專利技術7項。其所采用的 LOM（分層疊加實體制造）技術在國內外處于領先地位，公司生產的三維立體打印機等產品全球壟斷，已經銷往： 美國、德國、法國、英國、意大利、澳大利亞、日本、韓國、以色列、香港、臺灣、中國等30多個國家和地區。寶巖公司的楊繼全博士從1996年開始做3D打印機的理論與技術研究，他研發的3D打印機曾經獲得過2008年度江蘇省科技進步二等獎。目前，該公司已經攻克了彩色3D打印機有多項關鍵技術，他們研發的彩色3D打印機只需要傳統加工方法10%到30%的工時以及20%到35%的成本，成型材料完全國產化并且無污染，但價格只有美國Z—Corp公司同類產品的一半左右。僅這一項技術，就擁有國家專利20項，其中發明專利5項，實用新型專利15項。
二、3D打印技術要成長為支柱新興產業所面臨的難題
總體上看，國內的政策環境利于3D打印產業的發展。中國正在遭遇人口紅利的逐漸退出但是貧富差距仍然較大的變革時代，經濟保持較快增長和提高生產力仍然是我國宏觀經濟發展的命題，制造業仍然是中國就業、財富創造的巨大經濟部門。而智能信息化、數字化制造、節能環保制造、創新創意產業將成就一批未來新興產業，這些產業將推動中國的經濟結構轉型升級，3D打印技術將在轉型升級中取到重要的關鍵技術作用。在制造業日趨國際化的情形下，“低創新產業+重大工程+巨資投入+資源消耗”的發展模式逐漸要被“創新+消費導向+節能減排”的發展模式替代，因此，創新創意、個性化、節約成本這些理念將會用于中國新產品、新項目的投資決策參考要素。3D打印技術作為一次重大的技術革命，已經成為共識，而3D打印技術的產業化無疑為我國新型工業化建設和促進傳統產業的升級將發揮十分重要的引領作用?？梢灶A見，3D打印技術將會助力中國當下較為弱勢的工業設計、工業裝備領域，在醫療技術、數碼娛樂、農業機械等關系民生的領域進一步快速發展。
對于一項新技術來所，10年或者20年是一個分水嶺，一般新技術就會變得非常成熟并被廣泛應用。未來的模具制造行業、機床行業、玩具行業、輕工產品行業或許都可能被淘汰出局，而取代他們的就是3D打印。當然，這需要一個過程，主要是人們適應和接受新事物的過程，也有產業自身完善成長的過程。目前，3D打印技術在國內的應用還不十分廣泛，設備安裝臺數不多，僅限于大型企業，要成長為新興支柱產業還有很長的路要走。主要的制約因素有以下幾方面：
（一）價格的制約。很多國內企業對新產品模型快速更新的需求還不是很迫切，有些還在不斷壓低設計成本。而3D打印技術是綜合計算機、激光、新材料、CAD/CAM集成等技術而形成的一種全新的制造技術，是高科技的產物，技術含量較高，所以，目前快設備的價格較貴，限制了3D打印技術的推廣應用。
（二）材料問題。目前市場上，3D打印的實物造型基本都是以朔料、橡膠類為主，因為這類材料容易被光固化技術所利用。由于材料技術開發的專門性，一般價格都比較貴，造成生產成本提高。因此，3D打印要進一步發展首先必須解決打印材料問題。
（三）功能單一?，F有3D打印機的成型系統都只能進行一種工藝成型，而且大多數只能用一種或少數幾種材料成型。這主要是因為快速成型技術的專利保護問題，各廠家只能生產自己開發的快速成型工藝成型設備，隨著技術的進步，這種保護體制已成為快速成型技術集成的障礙。
（四）成型精度和質量問題。由于3D打印軟件技術的研究還不成熟，目前生產的產品精度及表面質量大多不能滿足工程直接使用的需要，不能作為功能性零件，只能作原型使用。為提高成型件的精度和表面質量，必須改進成型工藝和快速成型軟件。
（五）軟件問題。隨著3D打印技術的不斷發展，軟件問題越來越突出，快速成型軟件系統不但是實現離散/堆積成型的重要環節，對成型速度，成型精度，零件表面質量等方面都有很大影響，軟件問題已成為3D打印技術發展的關鍵問題。
三、南京市培育3D打印產業的對策建議
黨的十八大報告明確提出要“推動戰略性新興產業、先進制造業健康發展”。江蘇歷來走在技術創新的前列，省委羅志軍書記在今年10月份視察南京的紫金立德公司時指出，3D打印技術將在未來的制造業、服務業領域發揮很好的推動作用，羅書記要求從創新驅動和科技進步方面考慮，給予相關的政策、資金和其他條件支持，使這個產業盡快發展起來。南京作為江蘇的省會、全國唯一的國家科技體制改革試點城市的省會，正面臨以創新驅動為核心戰略，以創新型經濟和服務型經濟為主攻方向的第三次重大歷史機遇。發展和培育3D打印產業，改造傳統制造業，提升產業結構，是南京堅持創新驅動道路、打造新興產業名城的重要突破口，有助于南京進一步發揮現有優勢，搶占新一輪發展先機。近兩年，南京市出臺了“1+8”政策文件、科技九條、321人才計劃等一系列突破性的政策，也為發展和培育3D產業營造了良好的環境。今后，可以從以下幾個方面著手進行探索：
（一）成立3D打印技術研發聯盟。2011年6月，美國總統奧巴馬宣布一項新政策，并向3D打印產業支出5億美元以提升美國在制造業上的領先地位。不久前，又投資4500萬美元用以建造一所新型制造業研究院，幫助新興創新行業發展，將其帶入主流行業。亞洲制造業協會聯合華中科技大學、北京航空航天大學、清華大學等權威科研機構和3D行業領先企業共同發起的中國3D打印技術產業聯盟正式宣告成立。南京市可以盡早考慮將3D打印技術納入新興產業發展規劃，在政策引導、資金支持方面給予扶持；組織成立政產學研聯盟，發揮南京師范大學、南京紫金立德、南京寶巖等走在3D技術研發、應用前列的高校、院所和企業的優勢，在該技術領域進行深入的研究推廣。鼓勵從事材料研究和生產的科研院所、企業參與該技術的研發過程，有針對性地從源頭上解決發展瓶頸問題。
（二）統籌發展與3D打印相關的產業。南京的軟件產業一直走在了全國前列，有條件在這方面探索如何有效地利用軟件產業發展優勢為3D打印提供軟件技術服務，從而提高3D打印的速度，成型精度、零件表面質量，解決制約該技術發展的關鍵問題，形成3D打印技術與軟件產業共贏發展的良好局面。美國3D打印服務企業Shapeways已擁有15萬個會員及超過6000個用戶，已為顧客打印過上百萬件產品。杭州的銘展公司也已經率先成為中國第一家 3D 打印服務公司，只要用戶提供 3D 數據，選擇建造材料，就可以將其設計變成實體。南京市目前還沒有企業開展此類業務，3D打印要發展成為成熟的產業，就需要培育一批提供配套服務的企業，為該產業發展增強動力。
（三）重視人才引進和技術的推廣應用。重視3D打印技術方面的人才儲備和培養，依托南京的321人才引進計劃，吸引海內外在3D打印技術方面有領先優勢的人才和項目落戶南京。對本土企業研發的3D打印產品，加大宣傳力度，提供首購首用等政策支持，允許在科技園區、科技創業特別社區等全市創新創業基地先行先試，拓展產業發展空間。
（四）建立知識產權保護制度。3D打印機的三維模型圖紙導入方式有兩種：一是通過與計算機連接從計算機導入三維設計圖；二是直接通過3D掃描儀將現成實物的立體模型掃入打印機。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，其知識產權的擁有者的利益很容易受到侵害，在知識產權領域進行的斗爭會更加激烈。南京作為全國知識產權示范城市，應該未雨綢繆，將3D打印技術的保護納入知識產權開發應用和保護體系當中，制定配套的保護方案，為3D打印技術的產業化提供良好的法制環境。
（作者單位：南京市科委）
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