胡爾于1986年申請(qǐng)了專利，并成立3D Systems公司。“30年前發(fā)明這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，我們覺得這對(duì)制造業(yè)來(lái)說是一個(gè)機(jī)會(huì)。”胡爾的合伙人、3D Systems公司總裁亞伯拉罕·雷切特勒(Abraham Reichental)對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者說，“現(xiàn)在，客戶比我們還要積極，推動(dòng)我們進(jìn)行適用性研究。五年前，大部分客戶購(gòu)買設(shè)備用于設(shè)計(jì)；從兩年前開始，有一半的客戶用在了直接制造上。”
3D打印不需要
模具，可以直接進(jìn)行樣品原型制造，因而大大縮短了從圖紙到實(shí)物的時(shí)間。任何形狀復(fù)雜的零件，都可以被分解為一系列二維制造的疊加。
這種快速制造的理念還衍生出多種不同的技術(shù)類型，除了SLA，常見的有熔融沉積造型(FDM)、選擇性激光
燒結(jié)(SLS)、三維打印(3DP)等，其基本工作原理都是逐層增加材料，最終形成物件，因此，這些技術(shù)都被通俗地稱作3D打印。
許多種“耗材”都可使用3D打印：沙子、人造
橡膠(26180,-65.00,-0.25%)、
塑料(10755,-280.00,-2.54%)、
金屬，甚至生物材料；3D打印的應(yīng)用范圍已經(jīng)滲入生物醫(yī)療、航空、汽車、工業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)行業(yè)，且仍在不斷拓寬。“就連美國(guó)海軍都購(gòu)買了90臺(tái)機(jī)器用于航空領(lǐng)域的研發(fā)。”雷切特勒說。
全世界的實(shí)驗(yàn)室里，正在實(shí)踐一些更具雄心的想法：
澳大利亞的研究人員加快了制造金屬零件的速度，試制出打印汽車金屬零部件的設(shè)備；
意大利的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)正開發(fā)用于特種建筑的3D打印機(jī)，計(jì)劃使用月球塵埃為材料，在月球上快速建造人類基地。
除了省去制造模具的成本以外，相比傳統(tǒng)制造工藝，3D打印對(duì)材料的利用率也驚人。美國(guó)F-22猛禽戰(zhàn)斗機(jī)大量使用鈦
合金結(jié)
構(gòu)件，如使用傳統(tǒng)的整體鍛造方法，最大的鈦合金整體加強(qiáng)框材料利用率不到4.9%，使用3D打印利用率接近100%。
3D打印技術(shù)通過對(duì)
金屬材料的燒結(jié)或
熔化，直接生成出金屬零部件的發(fā)展趨勢(shì)，讓傳統(tǒng)制造業(yè)感受到巨大壓力。“如果在金屬材料上得到廣泛應(yīng)用，3D打印就可能引領(lǐng)新一輪工業(yè)革命。”華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院教授張海鷗預(yù)測(cè)說。
中國(guó)研發(fā)曲折
顏永年的遺憾是，1988年錯(cuò)過了芝加哥的一次工業(yè)
展覽會(huì)，沒能親睹胡爾推出的世界第一臺(tái)的商用3D打印設(shè)備SLA250。同事帶回來(lái)一張SLA250宣傳頁(yè)，已令他唏噓不已。
與材料成型打了半輩子交道的顏永年，發(fā)現(xiàn)固有的知識(shí)被徹底顛覆，當(dāng)時(shí)在美國(guó)做訪問學(xué)者的他，迫切想一睹這臺(tái)機(jī)器的真容，無(wú)奈展覽已經(jīng)結(jié)束。
回國(guó)后，顏永年對(duì)3D打印念念不忘，相信這是未來(lái)制造業(yè)的重要趨勢(shì)。他安排學(xué)生開始做分層軟件的研究——進(jìn)行3D打印時(shí)，必須先用分層軟件將物件的數(shù)字三維模型進(jìn)行均等切分，然后分層輸出，分層打印。與此同時(shí)，顏永年發(fā)出很多封電子郵件，終于在1991年將美國(guó)德雷克賽爾大學(xué)教授杰克·卡布雷(Jack keverian)邀請(qǐng)到清華大學(xué)講學(xué)，隨后又到西安交通大學(xué)和上海交通大學(xué)[微博]等多所高校傳播“快速制造”的理念和技術(shù)。
中國(guó)3D打印研究的序幕由此拉開，像許多科研領(lǐng)域一樣，大學(xué)和科研院所比企業(yè)對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的潮流更為敏感，因而最先啟動(dòng)：清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)與北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司，以技術(shù)引進(jìn)為主，迅速形成了國(guó)內(nèi)“三校一企”的3D打印研究陣營(yíng)。
這一格局也映射出了中國(guó)科技創(chuàng)新的普遍現(xiàn)象：原發(fā)性的創(chuàng)新缺失，仍處于以跟蹤模仿和消化吸收引進(jìn)技術(shù)為主的階段。
上世紀(jì)90年代初，一臺(tái)3D打印設(shè)備價(jià)格100多萬(wàn)元，在清華任教的顏永年拿不出這筆錢。
在國(guó)內(nèi)，啟動(dòng)像3D打印這樣從零開始的技術(shù)研究難度很大，研究者必須給出充分的預(yù)期成果和應(yīng)用前景論證，更重要的是，要具備一定的前期研究基礎(chǔ)，否則，科技主管部門一般不會(huì)為之立項(xiàng)并給予相應(yīng)經(jīng)費(fèi)。
由于項(xiàng)目面臨諸多的不確定性，當(dāng)時(shí)顏永年也沒有說服學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)，將3D打印作為一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目來(lái)支持。而國(guó)內(nèi)企業(yè)大部分還在忙于追趕傳統(tǒng)制造業(yè)工藝和技術(shù)，亦難以顧及如此前沿的領(lǐng)域。
在這種情況下，課題組只好自己組建實(shí)驗(yàn)室。1992年，顏永年發(fā)動(dòng)課題組，截流了原本可作獎(jiǎng)金發(fā)放的經(jīng)費(fèi)，耗盡以前“科研收益的積蓄”，興建了一座簡(jiǎn)易的3D打印實(shí)驗(yàn)室。
幸運(yùn)的是，一家代理3D Systems產(chǎn)品的香港公司正期望獲得核心控制軟件的經(jīng)驗(yàn)，雙方各取所需，成立了中國(guó)第一家快速成型設(shè)備公司——北京殷華激光快速成型與模具技術(shù)有限公司(下稱北京殷華)。清華提供智力支持，香港公司提供一臺(tái)SLA250設(shè)備。與胡爾的機(jī)器失之交臂三年后，顏永年見到了真東西。
在取得初步研究成果后，課題組終于陸續(xù)獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家“863”計(jì)劃、國(guó)家攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。
然而，彼時(shí)這一產(chǎn)業(yè)在國(guó)外正經(jīng)歷低潮期，全球總產(chǎn)值在10億美元水平徘徊多年。經(jīng)過一段時(shí)間后，部委機(jī)構(gòu)的熱情漸冷，投入3D打印領(lǐng)域的研究經(jīng)費(fèi)大減，中國(guó)3D打印基礎(chǔ)研究放緩。2003年左右，顏永年也將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了國(guó)家當(dāng)時(shí)大力推動(dòng)的重型壓機(jī)領(lǐng)域，僅留下小部分研究力量繼續(xù)開發(fā)3D打印技術(shù)。
經(jīng)費(fèi)的減少，亦讓華中科技大學(xué)和西安交通大學(xué)的3D打印科研團(tuán)隊(duì)感到了寒意，好在其分別成立了校辦企業(yè)，經(jīng)營(yíng)收入反哺科研，研究得以延續(xù)。
九年之后，3D打印悄然成為2012年全球最熱門的科技名詞。
怠誤市場(chǎng)轉(zhuǎn)機(jī)
3D打印市場(chǎng)徘徊多年的主要原因在于：在工業(yè)級(jí)應(yīng)用上，這項(xiàng)技術(shù)仍欠缺
強(qiáng)度和
精度，而且，工業(yè)級(jí)設(shè)備和原材料比較昂貴，因此，在產(chǎn)業(yè)化初期，這項(xiàng)技術(shù)更為適合新產(chǎn)品的開發(fā)和小批量零件的生產(chǎn)。
摸索到這一方向的國(guó)外企業(yè)，開始將定位從高端、工業(yè)級(jí)客戶群體，擴(kuò)寬到那些追趕潮流的消費(fèi)者。正是對(duì)精度要求不高，但追求快捷、低成本的客戶群，促進(jìn)了其商業(yè)化的蓬勃發(fā)展。
近五年，全球有多家小型創(chuàng)業(yè)公司利用開源的計(jì)算機(jī)軟件，制造出可放在個(gè)人電腦桌上的3D打印機(jī)，并將價(jià)格降低至2000美元以下。利用這些開源技術(shù)，技術(shù)發(fā)燒友也能DIY出個(gè)性化的3D打印機(jī)。
胡爾和他的公司3D Systems在2012年5月就研發(fā)出一款新型打印機(jī)“立方體”(Cube)，打開了日常消費(fèi)市場(chǎng)。顧客無(wú)須學(xué)習(xí)復(fù)雜的3D設(shè)計(jì)軟件，便可直接打印如棋子、首飾、廚具等物品。這些日常用品本來(lái)多是在中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家加工生產(chǎn)。
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