在一臺封閉式的大型機器盒中，激光將產(chǎn)品需要的粉末材料以每小時1厘米的厚度進行橫斷面燒結(jié)，層層燒結(jié)，疊加“打印”產(chǎn)品的各橫截面，最終形成成型產(chǎn)品。這便是“神秘”的3D打印機的工作全流程。

　　由于產(chǎn)品按照三維數(shù)據(jù)模型，由材料層層疊加“燒結(jié)”或“黏合”而成，整個產(chǎn)品生產(chǎn)不受任何復雜結(jié)構和生產(chǎn)工藝限制，任何空間結(jié)構復雜的產(chǎn)品，在3D打印機面前都是同樣的程序生產(chǎn)。

　　憑借這樣的突破，3D打印對工業(yè)研發(fā)、設計前端帶來革命性改變，設計人員不再受以往“設計可實現(xiàn)性”局限，任何復雜“怪異”的設想、設計都能夠通過3D打印變成現(xiàn)實。

　　由于設想能夠無限地走進產(chǎn)品現(xiàn)實，研發(fā)設計人員也不用耗費巨資開模，3D打印已陸續(xù)走進人們熟知的生產(chǎn)、生活領域：從手板制造到玩具工藝品、汽車、航空航天、生物醫(yī)療領域，甚至日常的照相館也能見到3D打印的應用。據(jù)不完整統(tǒng)計，全球3D打印市場產(chǎn)值每年正以30%的速度在增長。

　　在國內(nèi)，包括南京、青島、成都、昆山等多個城市都在爭先挖掘3D打印人才，爭奪3D打印新市場。今年5月底，廣州也將迎來國際3D打印知名科學家、美國3D system前技術總監(jiān)、美籍華人科學家許小曙博士，他將帶領3D打印團隊在南沙成立廣州南沙3D打印創(chuàng)新研究院。

　　3D打印時代已到來，廣州如何拔得頭籌、搶占新技術產(chǎn)業(yè)的制高點？“尋找廣州經(jīng)濟領頭羊”第二期走進3D打印，從微觀樣本探尋廣州經(jīng)濟新變化。

　　南方日報記者 黃少宏 實習生 呂政樺

　　研發(fā)革命3D打印時代到來

　　無拼接的傳動軸、類似象牙雕刻的9層鏤空套球、結(jié)構復雜的無人機機翼、發(fā)動機進氣歧管、氣缸蓋樣板、埃菲爾鐵塔模型……這些琳瑯滿目的產(chǎn)品，都是世界“SLS（3D打印家族中的一種技術）”之父、廣州南沙3D打印創(chuàng)新研究院院長許小曙設計的3D打印機生產(chǎn)出來的。

　　廣州南沙3D打印創(chuàng)新研究院院長助理劉一展向記者展示了其中的傳動軸，“這些產(chǎn)品的所有齒輪、旋鈕都不是組裝出來的，也沒有焊接，全部是一次性打印出來的。”令人嘆為觀止的是，類似象牙雕刻的9層鏤空套球，是在最核心的小球之外連續(xù)套著一層又一層的大球，且每一層都是鏤空的。“利用傳統(tǒng)手工藝雕刻必須花幾十年才能完成的一個產(chǎn)品，用3D打印僅需要3個小時就能完成。”

　　事實上，不僅僅是降低時間成本，3D打印還突破了設計人員的思想“天花板”。從事3D打印的廣州網(wǎng)能產(chǎn)品設計公司負責人鄧以翔指出，3D打印的魅力在于讓人們的創(chuàng)新能力大大提高，讓個人Idea變成現(xiàn)實。

　　“無論在工業(yè)領域還是消費領域，這項技術帶給了人們?nèi)碌睦砟钆c技術手段，原來受制于傳統(tǒng)制造方式的設計理念獲得了全新的實現(xiàn)途徑。”許小曙指出，3D打印技術讓設計人員的創(chuàng)造力得到更充分的釋放。

　　“以前給一臺洗衣機開模，要耗費上百萬元。”許小曙舉例說，由于開模耗費巨大，一旦開發(fā)出來不符合要求損失非常大，工業(yè)設計人員往往很謹慎；而他們用3D打印技術為國內(nèi)家電制造龍頭企業(yè)制作了一臺洗衣機樣機，僅僅花費了六萬多元，設計人員的創(chuàng)意不用耗費巨資就可以進行測試使用，也就可以放開腦筋嘗試各種不同的想法。

　　不獨如此，對于內(nèi)部結(jié)構復雜的產(chǎn)品，3D打印也有其優(yōu)勢。據(jù)介紹，進氣歧管是發(fā)動機中結(jié)構最復雜的部件之一，該部件的傳統(tǒng)開發(fā)流程大約需要經(jīng)過4個月的時間。長沙理工大學方程式賽車利用許小曙研發(fā)的工業(yè)級3D打印機，制作出發(fā)動機進氣歧管原型部件，耗時僅需48小時。測力試驗證明，零件的力度、準確度和耐久性均未出現(xiàn)任何問題，而發(fā)動機效率增加了10%。

　　“我們已經(jīng)和許多醫(yī)院在外科手術上進行了合作”，許小曙談到了3D打印對醫(yī)療領域的影響，他們已經(jīng)成功完成30余例外科手術，3D打印把CT掃描的二維影像轉(zhuǎn)變成三維實體，外科醫(yī)生在實體模型上設計手術方案，如固定支架的形狀和位置，螺釘?shù)奈恢谩㈤L短等一些關鍵的技術參數(shù)，并且可以利用打印出來的實體，模擬手術過程，并驗證手術方案的實際效果。

　　“采用3D打印技術可以將手術的時間縮短1/3以上，手術后的恢復時間減少一半，一些復雜的手術以前要數(shù)十年以上經(jīng)驗的外科醫(yī)生才可以完成，而使用3D打印技術以后，年輕醫(yī)生也能成功實施這類復雜的手術了。”

　　產(chǎn)業(yè)新軍精密制造業(yè)新力量

　　由于擁有傳統(tǒng)制造業(yè)所不具備的優(yōu)勢，3D打印技術更有利于創(chuàng)意落地，從而被看成第三次工業(yè)革命的使者。加之其污染低、對勞動力依附程度低，歐美國家也視之為爭取制造業(yè)回流的“法寶”。

　　“一個以3D打印技術為核心，包含信息、材料、光電、控制等各個上游領域，及航空航天、汽車、醫(yī)療、精密機械、創(chuàng)意文化等眾多下游應用領域的新產(chǎn)業(yè)群快速萌生起來，成為世界經(jīng)濟中一個新的價值產(chǎn)生源。”

　　許小曙指出，3D打印技術是從數(shù)據(jù)模型直接制造三維實體，省略了占據(jù)傳統(tǒng)制造大部分成本的“開模”環(huán)節(jié)，具有便捷、柔性、快速等眾多優(yōu)點。其突出特點是，將大批量無差異化的生產(chǎn)轉(zhuǎn)化為個性化、差異化的快速生產(chǎn)。這種變革能讓每個人都能參與其中，并快速獲得自己的設計和構思實物，擺脫空間形狀、加工手段、成本帶來的限制。

　　“因此，3D打印技術完全可能將私人訂制服務帶入一個新的發(fā)展階段，因為它從技術、經(jīng)濟的角度為這個領域提供了可行的實現(xiàn)手段。”而由于一臺3D打印機可以打印許多形狀，它可以像工匠一樣每次做出不同形狀的物品。相較于傳統(tǒng)制造業(yè)，3D打印省去了培訓機械師或購置新設備的成本。這意味著，隨著技術的發(fā)展，低成本定制服務將成為未來的發(fā)展趨勢。

　　按照這種發(fā)展趨勢，許小曙預計，將來集中式的生產(chǎn)將逐步轉(zhuǎn)變成為分布式制造，在網(wǎng)上購買個性化定制商品的設計文件后，人們就可以在附近的3D打印店打印出來。

　　事實上，由于3D打印技術的加入，這種個性化、小批量生產(chǎn)已經(jīng)高精尖技術領域初現(xiàn)端倪了。據(jù)介紹，航空航天、大型武器等裝備制造業(yè)，零部件種類多、形狀復雜且性能要求高，需要進行反復測試。3D打印在這樣一些小批量、個性化的產(chǎn)品領域，除了在研制速度上具有優(yōu)勢外，甚至能直接加工出特殊、復雜的形狀，簡化裝備的結(jié)構設計并進行使用。“像利用3D打印可以打印飛機的一些零部件，并且可以實現(xiàn)減重、省油的效果。”從事3D打印的大業(yè)激光企業(yè)負責人陳玹如是指出。

　　許小曙向記者展示了一款他們用SLS工藝打印的無人飛機尾翼。飛機的尾翼內(nèi)部安裝了空速管，一端與飛機中部的測速裝置相連，另一端則與外部相連，若用傳統(tǒng)工藝來制造，尾翼要一分為二，中間空速管填入后，再將兩部分合一，既影響速度的測量，又制造不夠精細，不可靠且工藝復雜。#p#分頁標題#e#

　　“通過3D打印可以將整個尾翼一體打印出來，一次性解決所有的問題，這是其他工藝無法達到的水平。”據(jù)介紹，將與南沙3D打印創(chuàng)新研究院形成產(chǎn)業(yè)鏈對接的生產(chǎn)企業(yè)——華曙高科，已經(jīng)與高校合作打印出多款無人飛機，今年還將在珠海航展上亮相。

　　廣州探索布局3D打印產(chǎn)業(yè)園

　　有報告預測，到2017年，全球3D打印的市場份額將達到50億美元。而國內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)在近一兩年內(nèi)也進入了爆發(fā)式增長，廣州有一家企業(yè)今年一季度售出的3D打印機已經(jīng)和2013年度一樣多，產(chǎn)值近千萬元。

　　除了企業(yè)自發(fā)進軍3D打印市場，各地政府也躍躍欲試。值得注意的是，在3D打印技術的發(fā)展熱潮中，廣州同國內(nèi)不少城市一樣，也逐步開啟了自己的探索步伐。鄧以翔透露，目前廣州已經(jīng)就3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展展開了調(diào)研，并提出了打造3D打印產(chǎn)業(yè)園的設想。

　　南沙新區(qū)也開始展開了這方面的探索。早在2013年9月，廣州南沙區(qū)經(jīng)貿(mào)科技和信息化局，已就南沙新區(qū)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃項目進行公開招標：借外腦邀請相關咨詢公司，就3D打印技術、應用、產(chǎn)業(yè)及方向做論證，合理利用各種資源，將南沙打造成為3D產(chǎn)業(yè)發(fā)展的集聚地。

　　在這一背景之下，廣州南沙3D打印創(chuàng)新研究院將落戶南沙。3D打印創(chuàng)新研究院是非盈利組織，旨在提供更加符合市場實際需求的研究成果。該研究院的院長許小曙決定憑自身在國際3D打印行業(yè)的影響力，搶占核心技術、產(chǎn)業(yè)、人才，使南沙快速形成國際3D打印核心技術人才的聚集效應，同時實施3D打印科研產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化項目，在這些基礎上，最終建立一個擁有自主核心技術、能參與國際市場競爭的3D打印研發(fā)產(chǎn)業(yè)聚集中心。

　　許小曙告訴記者，研究院將引進一批國際資深專家，第一期已經(jīng)確定聘用的3名專家分別來自美國3D打印行業(yè)龍頭企業(yè)3Dsystems公司和歐洲TNO研究院等機構，都有20年以上從業(yè)經(jīng)驗，專門從事應用型研究，從而確保研究成果能夠直接應用于市場。

       同時，廣州南沙3D打印創(chuàng)新研究院還將到美國南加州大學、歐洲TNO研究院物色3D打印研究初步成果。“這些是原理性研究，其成果要投放到市場還必須經(jīng)過進一步轉(zhuǎn)化，否則商業(yè)公司無法直接應用，也不敢投資。”許小曙將帶領南沙3D打印創(chuàng)新研究院的研發(fā)團隊，對這些初步成果做進一步研究，轉(zhuǎn)化成為有著旺盛市場需求的產(chǎn)品。經(jīng)過這一項轉(zhuǎn)化，可能價值僅有2000美元的初步成果就可能躍升為價值數(shù)百萬元的項目。

　　此外，3D打印創(chuàng)新研究院還計劃與國際知名的化工企業(yè)合作研發(fā)新型的3D打印材料及相應的打印設備、軟件。許小曙透露，研究院研究范圍還包括光學儀器、三維成像以及醫(yī)學生物領域的項目。力爭在一年后產(chǎn)生第一個3D打印產(chǎn)品，而一年半內(nèi)爭取建立第一個3D打印工廠。上述項目都將落戶南沙。這意味著，3D打印創(chuàng)新研究院將成為一個孵化器，圍繞著研究院將有一批3D打印企業(yè)，從而在南沙形成3D打印產(chǎn)業(yè)園區(qū)。