3D打印技术能否催生第三次工业革命

历史经验反复证明，在全球经济陷入衰退之时，正是新经济萌芽和新技术诞生之时。之所以全球经济萎靡不振，表明传统的生产关系已经严重阻碍了生产力的发展，变革将成为生产关系新的动力。 第三次工业革命是否开始

今年以来，对第三次工业革命的探讨达到高潮。美国学者杰里米·里夫金在他的新书中称，互联网与新能源的结合，将会产生新一轮工业革命——这将是人类继19世纪的蒸汽机和20世纪的电气化之后的第三次“革命”。而英国经济学人最近指出：3D打印技术市场潜力巨大，势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。这些突破将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具，改由更加灵巧的电脑软件主宰，这便是第三次工业革命到来的标志。 哪种观点更为准确，我们还无法定论。但是，无论是里夫金主张的新能源与互联网结合，还是经济学人主张的3D打印技术，他们都有一个共同特点：都是绿色产业，都是新兴产业，他们的技术目前还并不完全成熟，但是他们的市场空间非常巨大，对传统产业的改造和提升具有积极的意义和作用。

究竟谁能够引领第三次工业革命？目前我们要下这个结论，显得时机过早。首先，我们无法预知未来，我们能够做的只是通过各种科技创新手段改造我们的现状，共同创造未来。也就是说，很多新材料、 1

新技术、新工艺的出现我们都无法事先下一个结论，我们对世界的认识和对未来的把握都还处于一个相对模糊的状态。但是通过实践，我们可以逐步发现他们的价值。就如前两次工业革命，一开始我们并不知道这就是新一轮工业革命的开始。

不少新技术的确给我们带来了巨大的改变，但是它仅仅是一场深刻的技术革命，未必能够带来工业革命那么强大的磁场力量。应该说互联网产业，是现代科技中效果最为明显的一场革命，对我们传统生产方式、生活方式带来了巨大的改变。尽管有科学家认为我们的第三次革命已经从互联网革命开始了，但是并未形成共识。反对者认为互联网只是生产方式和生活方式的一种工具而已。而且前几年的互联网泡沫说明这个产业的生命力是有限的。

但是，我们认为，互联网是否带动了第三次工业革命，还需要继续观察。互联网对人类的贡献才刚刚开始，人类对互联网（广义来讲，应该是信息技术）的认知和使用还停留在一个刚刚起步的阶段。

我们对互联网的深度应用，以及与传统产业的结合才刚刚开始。或许，未来某一天，人们会改变自己的观点，可能一致认同互联网（信息技术）催生了第三次工业革命。

因此，我们对第三次工业革命的判断不能做到事前知晓，而应该是事后总结和发现。至于第三次工业革命是否已经开始，或者何时开始，我们目前还无法准确预测，最终结论还有待我们继续观察。 2

3D打印技术能否引领第三次工业革命

首先我们来认识什么是3D打印技术，以及3D打印技术对传统产业带来哪些革命性的颠覆。其次，我们再看3D打印技术究竟是一场技术革命还是一场真正的工业革命。

3D打印技术又称“三维打印技术”或“快速制造技术”，也有学者认为是“增材技术”，是指通过可以“打印”出真实物体的3D打印机，采用分层加工、迭加成形的方式逐层增加材料来生成3D实体。而“打印机”与我们传统使用的平面打印机是不一样的，3D打印是立体打印。

之所以使用“打印”一词，其原理与传统打印机是相似的，都是通过电脑操作来完成。但是本质上还是有许多区别。传统打印机里面装的是墨粉，而3D打印机里面则是一个庞大的材料系统。这个系统里面是根据产品需要而配备各种高技术的新材料。

3D打印机是一个庞大的系统工程，涉及到软件开发与应用、新材料，还涉及到打印装备、自动化控制系统，不是传统打印机看起来那么简单。

3D打印技术最突出的优点是无需模具就能够成型，也不需要机械加工，就能直接从设计好的计算机图形数据中生成任何形状的物体。而传统的制造业最核心的一个环节就是要造模，很多高端产品能够设计出来，最大的困难是生产不出来成品，原因就出在造模环节，且耗时很长。而3D打印机则跨越了造模这个环节。

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值得科学家兴奋的是，只要你能够设计出来，你就能够通过3D打印技术打印出任何你想要的产品。

现在，我们不用怀疑，3D打印技术是否被神话，无论国内还是国外，从事3D打印技术研发的科研单位和企业已经成功地将这一重要发明运用到生产实践中，并改变了我们的生产方式。美国3D打印服务企业Shapeways已拥有15万个会员及超过6000个用户，已为顾客打印过上百万件产品，其打印材质包括陶瓷，塑料和钢化玻璃等30余种材料。

以色列3D打印系统提供商Objet 3D打印机的彪马公司，其运动鞋模型生产时间可缩短四分之三。而捷豹、路虎等汽车生产商则表示其所用环氧树脂基复合材料所制部件中已有超过三分之一通过3D打印机生产。

不仅国外3D打印技术一片火热，国内也早已启航。目前，华中科技大学、北京航空航天大学、西北工业大学的研发实力最强，并在产业化方面迈出了一定的步伐。

华中科技大学快速制造中心的史玉升研究团队先后获得国家科学技术进步奖和国家发明奖，在“大工作面粉床预热温度场均匀控制装置及方法”和“高强度大型激光烧结制件的粉末材料制备及成形工艺”等影响大型复杂制件整体成形的关键技术方面取得了重大突破，成功研制工业级的1.2米×1.2米快速制造装备，这是世界上最大成形空间的此类装备，超过德国EOS公司最大成形空间0.73米×0.38米和美国3D系统公司0.55米×0.55米的同类产品，使我国在快速制造 4

领域达到世界领先水平。

北京航空航天大学材料学院的王华明教授从20xx年开始研究被形象地称之为“生长成形”的激光快速成形技术，到20xx年，第一个激光合成零件实实在在地装上了飞机，使我国成为继美国之后世界上第二个掌握飞机钛合金结构件激光快速成形工程技术并实现装机应用的国家。过去两三年才能做好的复杂大件，现在几天就能完成，而且只要两三个人操作。

3D打印技术已经成功地将传统复杂的生产工艺简单化，将材料领域的疑难问题程序化，并开始渗透到我们生产、生活的方方面面。

过去工业化最大的成就就是通过机械化，实现了规模化大生产。而我们今天的3D打印技术则将规模化大生产可能演变为若干个体，打破集约化生产的传统模式。只要一台3D打印机，我们就可以在家里生产任何我们需要的东西，而且可以不断变化款式、样式。那么，未来某些领域我们的服务对象可能就变成自己，自己既是生产商，也是顾客。不过，按照社会分工将愈来愈细分的趋势，每个人还是会回到各自的工作体系中，干自己的事情。绝大多数产品还是由专业的厂家来完成，不过新的生产方式已经发生了重大改变，传统的生产制造业将面临一次长时间的“洗牌”。

有专家认为，未来我们的模具制造行业、机床行业、玩具行业、轻工产品行业或许都可能被淘汰出局，而取代他们的就是3D打印机。当然，这需要一个过程，主要是人们适应和接受新事物的过程，也有产业自身完善成长的过程。不过10年，20年是一个分水岭。一般新 5

技术就会变得非常成熟起来，并被广泛应用。

由于我国没有完成工业化，传统的粗放式的工业发展模式已经严重阻碍了生产力发展，产业升级和结构调整成为一项长期的艰巨任务。而3D打印技术的产业化无疑为我国新型工业化建设和促进传统产业的升级将发挥十分重要的引领作用。

至于3D打印技术是否能够推动第三次工业革命，我们认为并不重要。3D打印技术作为一次重大的技术革命，已经成为共识。 3D打印技术带给我们哪些机遇

作为全球制造业领域的一次颠覆性的技术革命，对产业的带动和辐射作用不可小觑，它对我们经济社会的影响是巨大的，只是目前我们对它的认识还不完全清楚，但是一旦大家都看明白了，巨大能量发挥出来了，可能我们就失去了最好的先机。

想起几年前大家对物联网的认识还不清晰的时候，无锡市政府却走在了前面，他们通过引进领军人才，建立无锡物联网产业研究院，使无锡市在物联网领域迈出实质性步伐，逐渐得到中央的高度重视，将地方战略上升为国家战略，成为全国的物联网示范基地。现在，国家的物联网研发基地、工信部的物联网研发基地，几大电信运营商的物联网研发基地全都放在无锡，我们可以肯定的是，物联网这个产业虽然目前还不能完全产业化，预计未来五到十年，物联网这个产业逐步成熟起来以后，对经济和社会的贡献将是数千万亿级。对无锡市当地GDP的贡献也将是革命性的。

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我们始终认为，一个地方经济的发展关键是培养龙头产业和龙头企业，形成具有绝对优势的产业集群。机会不是每天都有，当别人已经形成气候的时候，你再去追，始终都会落在别人后面。

今天，四川省正在全力打造天府新区，将天府新区建设为先进制造业园区和高端产业集聚区。从天府新区未来发展定位来看，这是非常准确和明智的选择，我们必须以高端制造业为依托来引进和培育其他高端服务业。而高端制造业可以从两个方面来分析，一是成熟的产业，如精密机床（数字机床）、轨道交通（高铁产业）、航空航天、海洋装备等。二是新兴产业，如3D打印技术、工业机器人、新一代信息技术（含物联网产业）、生物工程等。

根据四川所处的区位特点和产业特点，我们认为，成熟的高端制造业里面，应该重点引进和发展精密机床、航空航天配套产业，而海洋装备因为有许多局限性，所以不应该作为重点。而新兴产业领域则应重点抓住3D打印技术、工业机器人、生物工程、新一代信息技术。即使不能引进一批具有标志性的高端产业项目，也不应盲目地引进一些科技含量并不具有明显优势的传统产业，应该将这样的产业引入地市产业园，避免地市产业空心化。

当前，天府新区最有希望做成全国产业龙头的高端制造业项目，我认为是3D打印技术，现在虽然已经有一些省份开始涉足，但是并没有上升到一个战略高度去培育和发展。天府新区应该清晰地认识到3D打印技术这个新兴产业潜在的巨大能量，现在是发展这个产业最好的时机。

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天府新区必须尽快启动这一宏伟计划，引进龙头产业和龙头企业，才具有很好的示范带动作用。3D打印技术是高端制造，智能制造的核心产业。我们一定要借鉴无锡市政府培育物联网产业的经验，尽快引进3D打印行业的领军人物和领先企业入住天府新区，并尽快上升为国家战略，巩固天府新区在3D打印技术的全国性研发基地的地位和作用。

作为一项重大的，具有标志性的新兴产业的引进和培育，需要我们创新思维，以战略高度认识新事物，接纳新事物，并在政策、资金、人才、技术等多方面给予配套扶持。

诚然，机会不是每天都有，我们要想跨越式发展，就必须学会抢抓各种机会，而且能够把握住机会，我们才有希望实现超越，才能够站得更高，看得更远。如今，天府新区要打造为先进制造业高地，单靠引进成熟的企业和产业是不可能实现这个目标的，必须下大功夫在扶持和培育新技术、新产业上率先闯出一条路子。

3D打印技术，机不可失！

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第二篇：3D打印与第三次工业革命

以下为中国工程院院士、中国工程物理研究院研究员徐志磊演讲实录： 徐志磊：非常高兴今天到这样一个会场来参加3D打印联盟的成立会，因为我接触这个机会大概有比较长的时间，但是我没有参与这个行业里面的工作。在演讲以前我先讲一个故事，很早以前我就听说过一个故事，德国人到美国去参观，美国给他展示福特公司的汽车制造厂，他说我这个零部件进去汽车就出来，每分钟一辆，美国的成就就是福特公司的大规模生产，这好像是在世界大战前后。德国人就说，你可以把这个材料用零部件进去，变成汽车出来，那么你们也可以让牛进去，牛罐头出来这样的一个大规模生产线。他说我们德国可以做一个这样的生产线，我们把罐头送进去，牛跑出来，那个时候好像是一种笑话，但是现在就变得有可能实现的一种发展趋势了，我想3D打印就能解决罐头进去牛出来。

下面我非常简单的介绍一下，关于3D打印的话很长，不是简单一段时间就能讲清楚的，我只能挑选一点东西给大家作一个简单的介绍。这个就是从80年代开始到90年代中间，那个时候它不叫3D打印，我们在中国叫快速成型。所以，这个从20年到30年的时间里，并不是因为我们的技术没有发展到这个水平，而是整个科学技术本身没有发展到这个水平，我的理解是这样的，因为现在来说，用激光打印来做零件，特别是下面这个地方，发展得比较快主要是因为刚才前面都说了，叫做个体化设计、个体化设计，网络时代，我们20年前还没有网络时代的时候，不可能发展得那么快，3D打印的发展主要取决于计算机的能力，材料制造能力，另外就是网络的能力，使得它能够很快地发展起来。

现在，我们有兴趣的几件事情，我这里介绍一下，这是一个侧面，就像刚才说的冰山上的一角，就是技术上有可能做的事情，而且对我们的工艺体系有帮助的，就是微孔泡沫金属材料开发，用3D打印的办法制造金属泡沫材料。金属泡沫材料过去有很多办法做，比如说用发泡剂和金属冶炼放在一起来做，但是那时候这种发泡剂密度很不均匀，有开孔的，也有闭孔的，不好做，现在用3D打印技术来做这样的材料，可以做很好的发泡剂，这种金属发泡剂的用处很大，可以用在过滤等方面。这个就是做成的图象，图象的发泡结构比较均匀。这个我们也在公司里做成一些零件，将来准备做一些高精密机床的着层，这个方面我们做了一些工作。另外，微泡结构还可以做很多的事情，用3D打印做一种框架，里面是组织结构的，然后可以填充其他的材料进去，就变成非常有用的东西。

另外，关于合金来做，刚才已经介绍很多了，有很多优点，加工的柔性度比较高，集成了贵重金属的材料应用。这样的话，就可以在国防工业里面做很多有用的东西，我想对于国防工业采用金属，用3D打印技术来做，可能是一个很好的方面。因为国防工业用的材料或者零部件，它的数量不是特别的大，当然，即使是飞机，也不是成千上万，也就是上百、上千就这么大了，它这个零件适合用3D打印来做，精度很高，结构也很复杂，而批量不是很大，如果用传统的技术来做，可能它的生产条件、设备、代价就很高。比如说波音公司，或者像美国的F35、F22，里面有多少零件是用3D打印做的，估计还是有的。比如说德国的奔驰、宝马，有一些零部件已经开始使用3D打印来做了。

这个就是航空工业用得比较多，我们一起来的专家有些是北航出来的，他们很理解，这个东西做得比较多，我这里也会详细介绍。在航空工业也好、航空航

天，还有其他的军事工业来说，3D打印大概是最容易进入与发展的一个方向，是很快就可以产生效益的方向，这是很重要的。特殊的材料，比如像铝合金、铍合金，现在也正在开发这方面的3D打印材料，这是它们性能的一些图纸。

还有一些非金属材料在生物上面用的PEK的塑料，钢性能的非金属材料，用这个来做就做得蛮好，生物结构材料里面用得还是相当可以的。现在还有一个重要的东西，就是还是先在实验室阶段，美国国家实验室他们用微光固化的材料做一种复合的材料结构，使得这个材料变成可以设计的，可以设计出一种原来没有这个材料的，我们现在把它用人工的方法来合成、设计这种新的材料。比如说两种不同的材料融合在一起，用3D打印两个喷嘴复合一个材料出来，这种技术在大学也是可以开发的。

这个图我特别感兴趣，也非常有意思，他用塑料的设计做一个结构，可以用非金属材料能够做到重量比较轻、结构强度比较高，能够在一定程度上跟金属材料的强度进行比较。这种他用自己设计的八角形的航架结构来设计新材料，将来不管对于航空行业还是其他行业，这个都是非常有意义的，现在还处于研究阶段。

因为3D打印的方法很多，可以有立体结构，有也可以用可控的电泳沉积进去，把材料一层一层积上去，因此他们用喷墨打印的出来来做一个微结构的技术，各自之间的距离是1微米的水平，也希望我们国家能够从学校里面从这个领域去开发很多微结构的材料，这也是一个材料科学的问题。

这个图是用铝框架，做的时候是铝的，把氧化铜装进去，本身铝合金是一种燃烧，带有可以起爆炸药的性能的，铜合金放进去以后，它就可以做成非常好的

复合型武器材料。这个是美国的一个实验室做的，有了3D打印以后，他们就可以设计一些新的完全没有人知道的材料。

前面已经很多专家讲过了，我们还是面临很多的问题和挑战，挑战主要是精度和效率，因为我们现在看到展示台上的所有材料，塑料材料精度在0.1毫米左右，表面光滑度也不是很高，这个东西当然有很高的前景。但是真正要作为机械工程的零部件来说，它的精度是很不够的，所以，我们希望能够争取把金属材料的精度能够做到0.01，或者10个微米、20个微米，40个微米也可以用，希望能够做到这个水平，这有可能变成用3D打印直接做零件，而不是翻模具重新来搞。

另外一个，你要把这个精度分辨得极高以后，它必然带来的问题就是效率比较低，在精度和效率中间要深化研究这个问题。再一点，比如说烧结也好、熔化也好，又跟物理性能有很大的关系，如果它还来不及熔化、来不及凝固，也来不及两个微克的时间，能够很好的融合，或者是扩散融合，直接融合，这个物理过程是非常矛盾的，所以我们正好需要在这个领域里面开展很多科学研究来解决这类问题。还有就是做出来的零件，本身能不能达到原来的强度和水平，这也是一个很大的挑战。

第三个挑战，并不是传统的3D打印材料里面都可以拿过来用，因此有必要开发更好的材料，能不能用3D打印来做，这样的话，这个范围应用就很多，真正的高精度、高强度的材料做起来难度也很大，因为一次3D打印做出来以后，还有长期应用、疲劳应用等等问题，还有一段过程。关于成型的范围，有的又要很大，又要很薄。下面是工艺稳定性，真正做到零部件的生产，难度非常大。

这个问题就是第三次工业革命，我们现在看到的，能够想到的，像美国公司来给我介绍情况，看起来是非常有前途的，但是我们需要解决问题相当多。因此除了我们的产能联盟，除了我们的公司能够在市场上占有一席之地，我想我们的大学、研究所更多的精力应该去研究这个里面的光源、材料、制造零部件的3D打印设备，这些也是非常重要的，这是我们提出来的，不然我们怎么能够体现3D打印用到第三次工业革命，关于第三次工业革命是不是完全能够实现，这有待于我们很重要的大家的努力，3D打印就是在第三次工业革命之内重要的一个环节，也是重要的领域，希望我们共同来攻关。

谢谢大家！