右圖為3D打印機 左圖為“打出”的骷髏頭
這不是想象，而是正在濟南高新區齊魯軟件園內發生著的事實，是3D打印機帶來的“奇跡”，它不僅能“打印”出玩具，未來還能“打印”衣服、飛機。甚至有人放言，它可能引領第三次工業革命。
在濟南，這一新鮮事物正進入決策者視野。近日，濟南市經濟信息委員會已對此行業完成調研形成報告上報，一些濟南企業也已試水3D打印機。
3D打印之便
打印建模從2個月降至10分鐘
在濟南高新區齊魯軟件園內，一臺3D打印機正將塑料線熔融后，一層層覆蓋在模型上，10分鐘左右，一個寫有個性字的白色鑰匙扣成型。在研發者馮旭明看來，其原理并不復雜。
據介紹，最初的技術是計算機先將3D模型分層掃描并切分成很多的薄層，而后3D打印機會像普通打印機一樣，把每一個薄層打印出來，只是不打印在紙上，而打印在一些能夠快速成型的塑料、陶瓷等材料粉末上。墨盒里裝的也不再是墨，而是特殊的膠水。一層層膠水將粉末粘結成需要的形狀，當所有的薄片都被打印出來之后，一個物體就成型了。
這項技術已有30年歷史，主要制造由塑料、樹脂、石蠟、陶瓷等材料組成的原型樣件或模型，可以縮短新產品研制周期，降低研發和制造成本。
馮旭明的一位客戶是做個性工藝品制造生意的。如果按照傳統制作模式，從設計到建模再到制造，至少兩個月的時間，關鍵是這些工藝品多小批量生產，“自己建模型制作太浪費。”如今，他可以直接設計好三維圖，“打印”出工藝品。
在山東大學興隆山校區的一間實驗室內，也陳列著大大小小3D打印出的零件或模型。每一個零件背后都有一個“不可思議”。實驗室管理者吳濤告訴記者，他們曾用3D打印機解決了口腔手術中普遍遇到的難題。
據介紹，由于口腔內部可視性差，醫生切開皮膚、肌肉，暴露手術部位后，往往依然無法對需要切除的患處精確下刀。面對這種情況，他們用3D打印機做出患者手術部位模型后，只需將模型安放上去，模型間有一條直線接縫，手術刀沿直線接縫游走，切下手術導板的同時，也精確切除了患處。
或成為磨具機床行業“掘墓人”
“只要能設計出來，就能打印出來。”華中科技大學快速制造中心教授史玉升對3D打印技術如此詮釋。近日，史玉升團隊成功開發出世界最大激光快速制造裝備，成形空間1.2米×1.2米、基于粉末床的激光燒結快速制造裝備，使我國在這一領域達到世界領先水平。
正如史玉升所說，3D打印技術的出現給人們帶來不少驚喜。
2011年，英國科學家利用3D打印技術打印了一輛可以騎行的尼龍材料自行車，重量只有普通鋼鋁材質的1/3，但堅固度不遜色；同年，英國某大學打印了一架最高時速可達100英里/小時的無人駕駛小飛機；今年，美國一家時尚工作室打印出了無須縫制的比基尼泳衣，圖案美觀、結實、防水，已在網上銷售。
記者在豆瓣網一個3D打印機愛好者小站看到，不少愛好者利用自己的打印機打印出不少個性飾品或工藝品。
據了解，隨著各種打印材料研制成功，“3D打印”技術已應用于珠寶、玩具、工具、衣服等行業，甚至可以直接打印人體骨骼、假肢、鮮肉。業內人士透露，3D打印機在國內企業級裝機量在400臺左右，2010年以來年增速均70%左右，市場規模超過1億元。目前麥道、IBM、Apple、豐田、濰柴、海信、重汽等企業均在應用。
有人預言，未來模具制造行業、機床行業、輕工產品行業都有可能被淘汰出局，取而代之的是3D打印機。
3D打印之熱
奧巴馬撥3000萬美元“力挺”
其實早在1994年我國就開始研究“3D打印”。1995年，北京隆源公司、華中科技大學先后研制出根據不同原理成型的快速成型機。目前北京殷華依托清華大學等高校，先后對“3D打印設備”實行了產業化運作。部分公司生產的便攜式桌面3D打印機的價格已具備國際競爭力，成功進入歐美市場。
另外，一些中小企業成為國外“3D打印”設備的代理商，經銷全套打印設備、成型軟件和特種材料。還有一些中小企業購買了國內外各類“3D打印”設備，專門為相關企業的研發、生產提供服務。其中，廣東省工業設計中心、杭州先臨快速成型技術有限公司等企業，設立了“3D打印”服務中心。
放眼全球，各國也在爭搶市場。2012年8月，美國總統奧巴馬撥款3000萬美元，在俄亥俄州建立了國家級3D打印添加劑工業研究中心，并計劃第一步投入5億美元用于3D打印，以確保美國制造業不繼續轉移到中國和印度。
濟南已有2家企業“吃螃蟹”
在競爭日益白熱化的3D打印機大潮中，濟南也能分一杯羹。
馮旭明是濟南人，原本從事機器人研制工作，可在制作過程中，有些小零件難以找到，就需要像3D打印機這樣的設備將他的想象變成現實。
他回憶說，第一次了解到3D打印機是2007年在深圳。當時他看到一個工藝復雜的藥瓶用3D打印機制作，只用40個小時，“如果開發模具的話，至少要3-5個月”。
被震撼的他開始關注3D打印。隨后，他花了幾年時間，研制出了熔融層積成型3D打印機，原理是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時三維噴頭在計算機的控制下，根據截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面。
這種3D打印機成型材料種類多、成型件強度高，主要適用于成型小塑料件。目前，其研制的第三代機YesRapX原型機已完成。“2012年，賣出去30臺左右。”馮旭明說主要客戶群體有模具加工類、藝術品創作類、教學類、零件生產類和個人愛好類。
今年2月，馮旭明找到投資人，成立濟南亞盈科技信息有限公司，下一步將研制精度更高的SLS3D打印機。
山東大學機械工程學院、材料工程學院等多位教授也從2005年開始研究“3D打印”課題，“當時發現，很多青島的制造企業都對3D打印機有需求”。
山大華天軟件則憑借擁有自主版權的高端CAD/CAM軟件優勢，依托山東大學于近期開展了快速原型制造技術與裝備項目的研究，目標是實現快速原型制造關鍵技術攻關及關鍵設備的產業化。“軟件與硬件的對接，以及信息安全性是目前要攻克的難題。”一位業內人士透露。
3D打印之惑
產業化只是個美夢？
濟南魯得貝車燈股份有限公司主要生產卡車車燈，他們制造模具耗資巨大。尤其近年各汽車廠商頻繁更換車的前臉造型，這讓其研發成本不斷增加。但得知3D打印機可生產模具時，他們提出了質疑，“3D打印機打印出的模具，可能并不能適應我們的硬度需求”。
山東大學從事3D打印研究的吳濤也提出了同樣的看法，3D打印機要真正實現產業化，代替傳統的制造產業，至少從現在看來，還是“美夢”。至少還要邁過材料、性能、價格和制造速度等多道坎。
“沒有好的材料，一切都是想象。”吳濤說，現在粉末打印材料能加工成零件的主要是塑料、樹脂，陶瓷、金屬等比較有限，而陶瓷、金屬加工所需溫度非常高，目前技術也不成熟。
“關鍵是現在一次只能‘打印’一種材料，不能將不同的材料混在一起‘打印’。”吳濤說，現有“3D打印”技術只能生產由一種材料組成的零件，再組裝成成品，“一次性直接生產汽車、飛機的說法，目前還不現實”。
其次是價格。雖然3D打印機的價格在不斷下降，但很多打印材料還需從國外進口，且價格昂貴。
再就是制造速度。如果新研發一個新產品，單件小批量生產，用“3D打印”肯定比傳統開發模具生產要快，但如果批量生產，“3D打印”速度要慢得多。
另外還有性能。業內人士坦言，由于“3D打印”采用層層疊加工藝，層和層之間的粘結再緊密，也無法和傳統模具整體澆鑄的零件相媲美；同時，每一層的厚度再薄外表面也仍需打磨才能滿足精度要求。
工信部將扶植發展
企業上了馬，還需扶一程。
日前，工信部副部長蘇波在2012年增材制造技術國際論壇暨第六屆全國增材制造技術(即“3D打印”)學術會議上表示，工信部將推動“3D打印”產業化，“3D打印”路線圖和中長期發展戰略即將制定。他還表示，要加大對增材制造技術研發和產業化的支持力度，研究制定支持增材制造產業發展的專項財稅政策。
這一消息讓在濟南做3D打印機銷售的劉道峰吃了一顆定心丸。他所在的美資公司主要從國外引進3D打印設備在國內銷售。該公司創始人是一位在濰坊從事軟件工作的美籍工程師，看好濰坊高新區的電子產業集群，因此在該地“落腳”成立公司，“我們的銷售范圍是整個山東省”。
提到3D打印機產業化，他說，現在不管是3D打印機耗材還是配件，他們都要從國外進口，主要是因為在山東沒有配套的供貨鏈，“現在南方多地都建立了專業產業園”。理想的模式是形成產業集群，有研發生產耗材的，有提供配件的，也有提供相關服務的企業。
此前，濟南市經信委發布的關于3D打印企業的報告中，也認可了劉道峰的說法，并提出大力支持產學結合。
