在電視媒體的報道中，3D打印似乎簡化成了一臺臺可以放在桌面上的打印機，它們以塑料為材質(zhì)，打出各種小模型、小玩具。其實，3D打印目前真正直接用于制造業(yè)的，是遠離日常生活的重工業(yè)領(lǐng)域，比如航空航天、核電設(shè)備等。

12月3日，在上海舉行的“3D打印技術(shù)與未來”高峰論壇上，有中國3D打印之父之稱的中國工程院院士盧秉恒稱，3D打印作為科技專項，其重點突破的領(lǐng)域應(yīng)該是航空航天產(chǎn)品高效研制、醫(yī)學(xué)組織器官定制化制造，以及汽車、微納器件。而這里面，航空航天又為重中之重。

盧秉恒透露，上述建議作為中國增材制造（即俗稱的“3D打印”）發(fā)展戰(zhàn)略的一部分，已經(jīng)由中國科學(xué)院院士路甬祥及中國工程院院長周濟領(lǐng)銜制定，并提交給了高層領(lǐng)導(dǎo)。

目前，中國在將3D打印技術(shù)運用于航空航天領(lǐng)域上走在了全球的前列。

“百分之八九十的企業(yè)會死掉”

3D打印，其實就是增材制造。目前關(guān)于其定義形形色色。清華大學(xué)機械工程系教授、先進成形制造教育部重點實驗室副主任林峰給出的解釋是：如果是傳統(tǒng)的加工方式，是通過增加制造工具和機床的加工維數(shù)，從最早的三軸聯(lián)動、四軸聯(lián)動到五軸聯(lián)動，聯(lián)動的軸數(shù)越來越多，以應(yīng)對零件復(fù)雜程度的越來越提高。這是一種增維制造的方法。而三維打印是一種降維制造過程，它把三維零件結(jié)構(gòu)的加工過程先離散成一系列二維的片層，然后堆疊起來，最后完成三維結(jié)構(gòu)成型。它把零件的復(fù)雜程度簡化了。所以降維制造或是分層制造，是它最明顯的特點。

“離散-堆積原理是三維打印的基本原理。”林峰說。

離散的過程把三維的零件沿一個方向切成一片一片，就像微積分中的“微分”過程。在每一個片層里面，可以進一步離散，變成一條條線段。每條線段中又可以進一步離散，變成一個個點。最后把它連起來形成一種低維的型體，點線面。這是在計算機中處理的數(shù)據(jù)過程。然后在設(shè)備的物理環(huán)境中再把這些點線面疊在一起，形成三維的實體零件，這是一個堆積的過程。離散和堆積兩個環(huán)節(jié)在三維打印里缺一不可。像蓋房子，就是一個堆積的過程，但是不把它稱為三維打印，因為它不在計算機離散數(shù)據(jù)的控制下，而是在人為操作下運行。

目前，國內(nèi)凡是掛上3D打印招牌的，都會迎來資本市場的熱炒。對此，卓越集團董事長、軟銀賽富投資合伙人陸豪提出了冷思考：互聯(lián)網(wǎng)時代早期，只要觸網(wǎng)的都會拉升，現(xiàn)在的3D打印也是，百分之八九十會死掉，剩下百分之二三十才是真正做到有應(yīng)用方案和收益的。

在陸豪看來，只有找到了真正適合3D打印特征的應(yīng)用，才能具備價值。

而重工、醫(yī)療以及建筑等，是最有可能的。

主力應(yīng)用航空制造

北京航空航天大學(xué)材料學(xué)院材料加工工程系主任、材料加工工程學(xué)科責(zé)任教授王華明，是3D打印航空科技領(lǐng)域的引領(lǐng)者。其帶領(lǐng)的團隊在國際上首次突破了飛機鈦合金等大型主承力構(gòu)件激光成形工藝、裝備和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)。

在3日的論壇上，王華明就航空與3D打印結(jié)合，舉了中國C919大型客機的例子。該機型的機頭駕駛室的主風(fēng)擋窗框，就運用了他們的激光3D打印技術(shù)。“商飛如果從國外訂貨，周期至少兩年，僅模具費用就需要1300萬元人民幣。當(dāng)時工期還剩55天，商飛找到我們，時間很緊，但我們還是完成了，而成本僅為120萬元。”

憑借“飛機鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”，王華明今年獲得了國家技術(shù)發(fā)明一等獎。今年9月，中共中央政治局就創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，來到中關(guān)村集體調(diào)研學(xué)習(xí)，其第一站便是3D打印，作為領(lǐng)軍人物，王華明向中共中央總書記習(xí)近平作了15分鐘的匯報。

航空制造之所以與鈦合金有著不解之緣，是因為鈦合金具有密度低、比強度高、屈強比高、耐蝕性及高溫力學(xué)性能好等突出特點。其在航空裝備中用量越來越大，而且主要被用作各種機身加強框、梁、接頭等飛機大型關(guān)鍵主承力結(jié)構(gòu)件。

可查資料顯示，波音公司和空客公司研制的新一代民用客機(787、380)中，鈦合金用量已由第三代(747、300）的不到4%上升到9%以上，第三代殲擊機中鈦合金結(jié)構(gòu)件用量由F-16的約3%增加到了F18、蘇-27的15%以上，而第四代殲擊機F-22中鈦合金結(jié)構(gòu)件用量已占機身結(jié)構(gòu)總重量的41%。大型整體鈦合金結(jié)構(gòu)件用量的高低，已成為衡量飛機等國防裝備技術(shù)先進性的重要標(biāo)志之一。

但是，由于受鈦合金本性的影響，采用“鍛造+機械加工”等傳統(tǒng)技術(shù)制造這些大型復(fù)雜鈦合金關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，不僅需要大型鈦合金鑄錠熔鑄與制坯、萬噸級以上重型液壓鍛造工業(yè)裝備，而且制造工序繁多、工藝復(fù)雜，需要大型鈦合金鑄錠真空熔鑄、大規(guī)格鍛坯制備、大型鍛造模具加工等，零件機械加工余量很大、材料利用率低(一般小于5%～10％)、數(shù)控加工時間長、制造成本高、生產(chǎn)周期長。

而高性能金屬結(jié)構(gòu)件激光熔化沉積“近凈成形”制造技術(shù)，利用快速原型制造的基本原理，以金屬粉末(或絲材)為原材料，通過高能激光束對金屬原材料的逐層熔化堆積，直接由零件CAD模型一步完成全致密、高性能、大型復(fù)雜金屬零件的“近終成形”制造，是一種具有“變革性”意義的數(shù)字化、短周期、低成本、先進“近凈成形”制造新技術(shù)，在航空、航天等國防裝備研制與生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

“根據(jù)其結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料制備、構(gòu)件制造一體化的特點，3D打印對于設(shè)計復(fù)雜、超復(fù)雜的大型乃至超大型結(jié)構(gòu)，有著低成本、短流程、快速數(shù)字制造的特點。”王華明稱，“有了3D打印后，一些超大超復(fù)雜的產(chǎn)品制造就成為了可能，這便解放了設(shè)計師，使他們可以大膽設(shè)計。”