從細胞到建筑無所不能? 三維打印如何走得更遠

【技術(shù)】從細胞到建筑，三維打印無所不能

19日，2014世界三維打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會暨世界三維打印技術(shù)博覽會在青島開幕。在各個展廳，有用三維打印技術(shù)打印出來的衣服、項鏈、兔子玩偶等，也有用于裝備制造業(yè)的機器零部件，還有應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的牙齒、骨骼……甚至有一家企業(yè)成功研制出三維生物打印機，可以進行“細胞打印”。

據(jù)該企業(yè)董事長王紅介紹，該打印機可以同時打印多種細胞及復(fù)合基質(zhì)，細胞成活率達到92%，在一周之前打印輸出的脂肪干細胞和眼角膜基質(zhì)細胞已經(jīng)連續(xù)培養(yǎng)9天，并成功傳代3次，至今保持活性。細胞打印是“生物制造”的技術(shù)基石，也使得“組織工程器官移植”成為可能。

世界最大的三維建筑打印機、世界第一臺真人蠟像三維打印機、亞洲第一臺工業(yè)級全彩樹脂三維打印機，19日也正式在本次大會亮相。據(jù)介紹，這三項三維打印技術(shù)的世界和亞洲的“新紀錄”，全部屬于青島一家公司的技術(shù)研發(fā)團隊的自主創(chuàng)新。這臺世界上最大的三維建筑打印機將打印完成一座長、寬、高各12米的仿天壇中國古典建筑。“隨著建筑打印技術(shù)的成熟，以后的房子可能就是打印出來的了。”具體負責該項目的工程師介紹。

本次大會由世界三維打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、中國三維打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、青島市政府共同主辦，青島國家高新區(qū)承辦。

【應(yīng)用】中國還局限于少數(shù)領(lǐng)域

三維打印是以計算機三維設(shè)計模型為藍本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、電子束等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實體產(chǎn)品。這也決定了根據(jù)其打印材料和應(yīng)用方向的不同，會產(chǎn)生一些更垂直的發(fā)展領(lǐng)域。

據(jù)世界三維打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長羅軍介紹，目前，三維打印機基本分為三大類：一是大眾消費級（桌面級），多用于工業(yè)設(shè)計、工藝設(shè)計、珠寶、玩具、文化創(chuàng)意等領(lǐng)域。二是工業(yè)級，一方面是原型制造，主要用于模具、模型等行業(yè)；另一方面則是產(chǎn)品直接制造，包括大型金屬結(jié)構(gòu)件的直接制造和精密金屬零部件的直接制造。三是生物工程級，如打印牙齒、骨骼修復(fù)、細胞、器官、軟組織等。

羅軍說，從應(yīng)用領(lǐng)域來看，在歐洲和美國，三維打印的普及程度遠比中國要高。2012年，世界三維打印行業(yè)的產(chǎn)值是120億—130億元，而國內(nèi)大概為10億元；2013年，世界三維打印行業(yè)的產(chǎn)值大概在200億元，國內(nèi)大概為20億元；與國外相比，國內(nèi)市場規(guī)模十分有限。

中國的三維打印技術(shù)發(fā)展水平也與國外存在一定差距。據(jù)介紹，目前，在設(shè)備生產(chǎn)方面，中國生產(chǎn)的三維打印機裝備功能已經(jīng)接近國際同行水平，差距主要體現(xiàn)在裝備的可靠性和材料研發(fā)上。羅軍舉例說，國內(nèi)部分三維打印機的關(guān)鍵器件如激光頭等需從外國進口。此外，中國在材料質(zhì)量和品種上還遠不如美國、德國豐富，許多用于研發(fā)的實驗材料仍需進口。

更大的差距還體現(xiàn)在應(yīng)用上。在國外，三維打印技術(shù)已經(jīng)在新產(chǎn)品開發(fā)、生物醫(yī)療、航空航天等方面有較多應(yīng)用，而中國還局限于模具模型、文化創(chuàng)意產(chǎn)品等少數(shù)領(lǐng)域。

【市場】單純產(chǎn)銷設(shè)備的商業(yè)模式待改變

中國涉足三維打印技術(shù)的研究可上溯到上世紀90年代，但僅僅從近幾年開始，三維打印才被公眾所了解。在清華大學(xué)教授顏永年看來，這與缺乏成熟的商業(yè)模式有關(guān)。

顏永年說，三維打印行業(yè)依然沿用了傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)商業(yè)模式的老路——生產(chǎn)設(shè)備賣設(shè)備，先把設(shè)備生產(chǎn)出來、推銷出去，而不管市場和用戶的需求。

羅軍認為，三維打印一定要從應(yīng)用入手，抓住用戶的需求，以需求來帶動應(yīng)用。產(chǎn)業(yè)行業(yè)的需求，能進一步推動三維打印技術(shù)的改進和完善。

除了商業(yè)模式需要改變，三維打印所需要的材料瓶頸也急需突破。目前，業(yè)界對設(shè)備、硬件、軟件的研究比較多，而對于材料的研究還比較少。材料問題已經(jīng)成為三維打印發(fā)展的主要障礙之一。

此外，三維打印技術(shù)的發(fā)展，也可能引發(fā)安全性問題。據(jù)介紹，理論上，從工藝品到飛機零部件，從能發(fā)射子彈的手槍到能吃的蛋糕，三維打印都可以實現(xiàn)，而且打印所需的材料也不盡相同。這可能會引發(fā)一系列安全問題。雖然目前來看，利用三維打印技術(shù)打印出槍支，在某種程度上還是個噱頭，但并不排除能打印出其他危害人體安全的工具，由此引發(fā)的社會問題需要注意。哪些可以做，哪些不可以做，需要由法律來界定，防患于未然，使行業(yè)發(fā)展更規(guī)范。

【發(fā)展】搭建服務(wù)平臺，培育應(yīng)用市場

顏永年說，發(fā)展三維打印行業(yè)，要特別注意解決工藝、材料、人才等問題，要更加注重產(chǎn)品的應(yīng)用。

如何進一步推動三維打印技術(shù)的應(yīng)用和普及？目前，世界三維打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、中國三維打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等組織正在著手搭建三維在線商務(wù)平臺，利用云端服務(wù)理念，整合聯(lián)盟成員資源，把會員企業(yè)公司網(wǎng)站各自分散的電子商務(wù)功能集中整合到三維在線網(wǎng)站，搭建社區(qū)服務(wù)平臺，形成合力。

政府如何扶持和引導(dǎo)三維打印技術(shù)的發(fā)展？青島市委常委、青島國家高新區(qū)黨工委書記陳飛認為，政府除了從規(guī)劃、政策上引導(dǎo)之外，在推進三維打印技術(shù)的產(chǎn)學(xué)研一體化上，應(yīng)該為企業(yè)搭建服務(wù)平臺，培育好三維打印技術(shù)的應(yīng)用市場，來推進三維打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。