?    隨著經濟全球化和知識化進程日趨加快，制造業已從單純的工業時代的離散型傳統制造向全球化時代的綠色、智能型先進制造業轉變。作為一項可能使全球制造業面目一新的新興技術和第三次工業革命的重要標志，3D 打印制造技術發展迅速，并廣受重視。3D 打印制造技術可能從根本上改變全球供應鏈，徹底影響全球制造業的生產方式，并對當前我國產業發展和結構轉型造成深刻影響。

1 第三次工業革命與3D 打印制造技術

　　第三次工業革命也被稱作新工業革命，美國著名未來學家杰里米·里夫金( Jeremy Ｒifkin) 所著《第三次工業革命: 新經濟模式如何改變世界》一書中稱，互聯網與新能源的結合將會產生新一輪工業革命，使全球技術要素和市場要素配置方式發生革命性變化，這將是人類繼19 世紀的蒸汽機和20世紀的電氣化之后的第三次工業革命。第三次工業革命以光電效應和信息網絡理論為基礎，以“綠色能源”和“云技術”為基本標志。它將會深刻影響經濟的生產方式，重組產業格局和競爭格局; 它也將深刻改變人們的生活方式和社會組織形式，并帶動一系列的變革。第三次工業革命具有把綠色能源作為“血液系統”、把信息網絡作為“神經中樞”、把“三維制造” ( 3D 打印) 作為生產模式的突破口、把“分布式”作為格局的重組特征。

　　3D 打印制造技術是指依據計算機的三維設計和三維計算，通過軟件和數控系統將特制功能材料逐層堆積固化的成形制造技術，與過去通過零件拼裝及切割、焊接技術制造產品的傳統制造業有很大不同。它起源于上世紀80 年代出現的快速原型制造技術，也被稱之為堆積制造、增材制造、增量制造，是生產模式在制造業發生的巨大變化，是一種全新的制造方式。2012 年英國《經濟學人》雜志在《第三次工業革命》一文，以及由胡迪·利普森( Hod Lipson) 等所著《3D 打印: 從想象到現實》一書中，都將3D 打印制造技術作為第三次工業革命的重要標志，并指出盡管仍有待完善，但3D 打印技術市場潛力巨大，作為傳統制造業向智能化、數字化制造業不斷演進的階段，其勢必成為引領未來制造業趨勢的眾多突破之一，并推動新業態、新模式、新機制、新技術和新領軍人物的異軍突起。

2 國際3D 打印制造技術發展的趨勢

　　2. 1 各國重視3D 打印制造技術的研發，美歐處于領先地位

　　美國在2009 年發布添加制造技術發展路線圖，在2011 年出臺“先進制造伙伴關系計劃”，2012 年奧巴馬在卡內基梅隆大學宣布創立美國“制造創新國家網絡”計劃，由美國聯邦政府和工業部門共同出資10 億美元，遴選出制造領域15 項前沿性、前瞻性的制造技術，成立15 個制造創新中心，以全面提升美國制造業競爭力。經過5 個多月的論證，“增材制造技術”被確定為首個制造業創新中心主題，并建立了“國家增材制造創新研究院”，同時在全國600 個國家實驗室推動3D 打印技術的研發，意在未來的10 年時間替代世界50%左右的傳統產品。歐洲研究人員和企業領導者也將添加制造技術視作一種重要的新興技術，大學、企業和政府之間建立了多個添加制造技術聯盟，有些甚至是跨國的聯盟。此外，澳大利亞近期制定了金屬3D 打印技術路線，南非正在扶持基于激光的大型3D 打印機的開發。

　　2. 2 3D 打印制造技術的工藝裝備從高端昂貴向產品系列化、專業化、普及化方向發展，行業巨頭正在加速崛起

　　裝備是3D 打印制造技術的核心之一，目前歐美及日本在該領域處于世界領先水平，同時國際3D 打印裝備制造業正處于迅速的兼并與整合過程中。在全球3D 打印機行業，美國3D Systems 和Stratasys 兩家公司的產品占據了絕大多數市場份額，其中3DSystems 公司是全世界最大的快速成型設備開發公司，于2011 年11 月收購了3D 打印技術的最早發明者和最初專利擁有者Z Corporation 公司; Stratasys 公司于2011 年宣布與美國惠普公司合作生產3D 打印機，2012 年4 月與以色列著名3D 打印系統提供商Objet 宣布合并。在此領域具有較強技術實力和特色的企業/研發團隊還有瑞典的Arcam 公司( 三維金屬直接制造) 、德國的EOS 公司( 激光束三維制造)和荷蘭的Shapeways 公司( 基于客戶定制需求制造) 等。

　　2. 3 3D 打印制造技術的產業鏈形態正在形成，未來發展潛力巨大

　　隨著信息、材料和生物領域技術的快速發展，3D 打印制造技術已在航空、航天、汽車、生物、電子等領域的器件制造過程中進行了驗證性應用。據美國專門從事添加制造技術的技術咨詢服務協會Wohlers發布的《Wohlers Ｒeport 2011》統計，全球3D 打印產業產值在1988—2010 年間保持著26%的年均增長速度，2010 年3D 打印制造的全球產業規模為20 億美元左右; 并預計到2020 年，市場規模將達到108 億美元。就全球的裝機數量而言，北美和歐洲分別占全球裝機數量的43% 和30%，亞太地區占23%。目前全球3D 打印制造技術發展速度較快，歐美國家已經逐步形成了包含材料制備、相關軟件、工藝、裝備、管理及創意服務和應用的相關產業鏈。預計在未來10 年，3D 打印制造技術的應用范圍不斷擴大，產業規模將會較快增長。

3 我國3D 打印制造技術發展現狀

　　3. 1 我國已形成3D 打印制造技術的研發力量，并研發了3D 打印的相關工藝和裝備

　　20 多年來，我國在多項科研計劃中對3D 打印制造技術進行了持續支持，建成了華中科技大學材料成形與模具技術國家重點實驗室、西安交通大學快速制造國家工程研究中心，形成初步研發基礎。其中，華中科技大學的選擇性激光燒結技術在玉柴、東風汽車等公司的發動機鋼鐵缸蓋等復雜鑄件蠟模和砂型快速制造中進行了應用，提升了企業發動機的自主研發能力; 西安交通大學利用光固化成形方法制作飛機風洞模型，促進了飛機創新設計與開發;北京航空航天大學和西北工業大學利用激光燒結成形技術制造出鈦合金飛機大型結構件，在C919 機頭的樣機/樣件中得到了應用，并且北京航空航天大學王華明團隊研發的“飛機鈦合金大型復雜整體構件激光成形”技術成果獲得2012 年國家科技發明一等獎，代表著增材制造技術和重大裝備高性能關鍵金屬構件制造技術的國際戰略競爭制高點。

　　3. 2 我國成立3D 打印技術產業聯盟和技術創新中心，推動3D 打印技術在我國的產業化、市場化進程我國工業和信息化部積極推動3D 打印技術的產業化，并著手制定3D 打印技術發展路線圖和中長期發展戰略，推動3D 打印技術規范與標準制定。為推動我國3D 打印技術產業化、市場化進程，促進3D打印技術與傳統制造技術的有機結合，2012 年10月，亞洲制造業協會聯合華中科技大學、北京航空航天大學、清華大學等科研機構及相關企業成立“中國3D 打印技術產業聯盟”，從平臺、標準、投融資等方面推進我國的3D 打印技術產業化。2013年3 月，中國3D 打印技術創新中心在南京成立，為積聚3D 打印技術上下游資源，引進和培育3D 打印技術及其產業化打下了良好的基礎。

　　3. 3 我國在3D 打印制造技術研究開發和應用方面與國外還存在一定差距

　　截止2012 年底，全球大約1 /4 的3D 打印設備都在亞洲使用，其中，日本約占亞洲的一半，中國約占1 /4。這個趨勢表明，3D 打印產品價值鏈的低端已經向亞洲移動，主要是3D 打印技術的應用，而非創新。同時，在我國整個3D 打印產業缺少龍頭產業的帶動作用，整體產業體量較小。另一方面，中國制造業還處于粗放形式，各個環節對3D 打印技術帶來的沖擊認識不足。此外，在裝備制造和工藝控制方面，工藝控制、工藝穩定性、核心元器件等關鍵技術及產品有待突破; 在材料制備方面，材料特性研究、材料制備裝備開發有待加強; 在科研和產業化的組織方面，以企業為主體、產學研用相結合的組織模式需進一步完善。

4 3D 打印制造技術對世界經濟的影響

　　當前規模經濟是制造業的典型特征，制造以規模化大生產方式進行，需要大量的固定工廠和設備投資，但是資源的制約、成本的提升使得規模經濟的優勢下降。而現實中，由于物聯網和云計算的發展，能源與信息共同驅動經濟發展，分布式成為新興模式的代表，從分布式能源到云計算、從工業機器人到3D 打印，這些都是分布式的具體應用，而通過分布式之后重新組合的規模經濟提升了資源利用率，降低了成本開銷，可以說是下一次工業革命的基本形態。

　　4. 1 3D 打印制造技術有可能從各個方面徹底影響全球制造業，使工廠化生產轉向社會化生產，大規模批量生產轉向本地化、個性化定制生產3D 打印技術是個體化的最好體現，也是制造業可以采用的生產方式，它不是在某一個地方生產產品后再運至世界各地，而是能夠通過互聯網即時發送設計圖，并在需求所在地制造產品，拋棄了工廠大規模制造的雷同形式，具有個性化、小型化、節約化的特點。其真正革命之處在于它能在世界各地生產個性化的定制產品，設計和生產環節被不同時間和空間細分，從而呈現出社會化特征，而且設計和制造過程的聯系將更加緊密。今后，制造一個產品并不難，難的是誰能夠設計出來，這種設計變成一種個性化互動式的，變成創新與市場聯動，市場需要什么就設計什么，或者是設計新的產品很快被市場接受，不僅大規模壟斷的生產模式會發生改變，需求多樣化、生產制造多樣化，而且精密制造會深入到千家萬戶，任何人都可以享受到精密制造的產品，它全面超越了傳統集中型的生產體系結構。

　　4. 2 3D 打印制造技術將創造新的商業模式，并改變現有產業結構

　　目前，3D 打印技術已經在工業設計、模具制造等諸多領域得到廣泛應用，展現出廣闊的應用前景。隨著大規模批量生產轉向本地化、個性化定制生產，3D 打印不僅會減少交通和物流成本，還會大幅降低固定資產投資，減少產品碳足跡和碳排放。3D 打印可以使“及時生產方式”取代“及時物流”，使商業流程更節省成本并且更便捷，這有可能從根本上改變全球供應鏈，造成工作崗位的重新分布，并改變企業與用戶之間的互動方式。這意味著一些制造業可以遠離低成本勞動力聚集地，重返更靠近消費者的地方。這些變化都在不同程度上改變了經濟模式，成為未來新的經濟增長點。

　　4. 3 3D 打印制造技術可能會帶來巨大的市場機遇，并成為未來經濟增長的重要源泉

　　3D 打印技術帶來的機遇是巨大的，它會成為經濟增長的重要源泉，可能使就業崗位向歐美發達國家回流。通過大量減少全球貨物運輸，使用可持續的新材料，它也會帶來顯著的環境效益; 能大幅減少制造業的資本成本，使企業家更加輕松地推出新創意; 能根據客戶及環境的需求定制產品，使客戶擁有前所未有的選擇度。據分析，未來最重要、最有希望的3D 打印市場包括: 設計( 全球性的數字化設計市場，通用設計圖和定制設計服務) 、家用三維打印( 從數字化設計目錄直接打印家用簡單物品，材料供應和三維打印機維修服務) 、定制生產服務( 零售、生產與定制服務相融合) 、三維打印機( 生產與服務) 和材料( 開發新材料，從以石油為原料的丙烯酸塑料向更加可持續和更高質量的材料轉變)

　　4. 4 3D 打印制造技術實現成熟產業化的目標還需要較長時間去克服技術、經濟和社會層面的種種挑戰

　　3D 打印技術有可能是未來一二十年里最具顛覆性的技術之一，但是將新技術轉化為新市場、新增長和新就業的過程是復雜的，有一系列的非技術障礙需要克服，包括從消費者信任的建立到有效的標準。而且，3D 打印技術生產過程慢，難以快速生產大批量產品，而未來復制有形產品的成本會更低，這有可能會打消企業開展3D 打印研發和設計的積極性，需要大力激勵企業在設計和申請專利的創意上進行投資，加強知識產權保護。此外，3D 打印引起的顛覆性效果很可能因行業而異，如在服裝、工藝品和生活消費品等價值相對較低的制造業，3D 打印制造技術在近期內能夠與大批量生產方式競爭; 而更加復雜的制造業部門則可能不會輕易地拋棄生產裝配線，如在汽車行業，3D 打印會在零部件制造中發揮作用，但不大可能終結大規模生產方式。

5 3D 打印制造技術對我國結構轉型的影響

　　5. 1 3D 打印制造技術對我國傳統制造業造成較大壓力

　　第三次工業革命帶來的數字化制造旨在降低產品成本，基于3D 打印技術和互聯網平臺的全球云制造模式將體現出更廉價、更快捷并且更綠色環保的優勢，我國廉價勞動力的優勢將隨之消失; 同時，3D 打印的廣泛應用使得整個產品研發過程都可以在企業內部進行，這將使研發周期縮短并且很好地保護了設計方案，然而，對于大量依靠模仿而生存且缺乏原創設計力量的中國微小企業來說這非常不利。面對第三次工業革命的挑戰，在3D 打印制造技術成熟之前，規模制造型企業、以勞動力和大型設備等為依托的傳統制造業地位還會存續一段時間，但隨著制造業數字化進程加速，不具備創新能力的企業將面臨淘汰。除了當前我國經濟發展的資源、環境、人力成本都在上升這一因素外，金融危機之后，發達國家提出的“再工業化”計劃也將導致我國低端產業面臨著巨大壓力。

　　5. 2 3D 打印制造技術可以推動我國結構轉型調整步伐，提升制造業水平

　　在全球產業分工協作中，我國被定義為“制造者”而不是產品的“設計者”，是“工業大國”而非“工業強國”。由于我國沒有完成工業現代化，傳統的粗放式的工業發展模式已經嚴重阻礙了生產力發展，產業升級和結構轉型調整成為一項長期的艱巨任務。低端制造在技術不斷發展的今天面臨成本上升、利潤微薄的巨大壓力，因此中國必須要實施產業結構轉型調整來扭轉不利局面。盡管3D 打印制造技術會給我國經濟帶來一些負面影響，但是該技術被認為是第三次工業革命的重要標志，是高端制造業實現的重要手段之一。產業結構轉型調整已經在國家層面得到重視，而在實際操作中由于各地區情況不同，進展緩慢。3D 打印技術的不斷成熟，能夠加速中國產業結構轉型調整的步伐，提升制造業水平，3D 打印技術的產業化可以為我國新型工業化、城鎮化建設和促進傳統產業的升級、優化產業結構發揮十分重要的引領作用。

6 我國3D 打印制造技術和產業未來發展建議

　　3D 打印制造技術事關我國跟上第三次工業革命的步伐，關乎國家工業實力的提升和國防重大裝備制造能力的提高，為使我國保持在這一技術領域的領先優勢，我國必須高度重視對3D 打印制造技術的支持和引導，鼓勵3D 打印制造技術的發展和推廣應用。為此，建議:

　　(1) 加強對3D 打印制造技術及產業創新工作的頂層設計，制定推進我國3D 打印技術開發應用的國家戰略。立足現有基礎，瞄準國際前沿，把握產業技術發展方向，加強發展戰略研究，針對我國制造業發展的重大需求和我國工業轉型升級、發展智能制造業的時機，制定我國未來10—15 年的3D 打印制造技術發展路線路，對3D 打印產業進行規劃和引導，找到我國3D 打印產業的定位，實現3D 打印產業的良性發展。

　　(2) 協同國家科研計劃開展3D 打印制造技術的研發，帶動我國制造業的換代升級。推動國家科研計劃的緊密結合，加強對3D 打印制造技術的基礎理論研究、技術創新研究和推廣應用的有機銜接。國家應制定專門的科技戰略，鼓勵在有條件的大學、國家實驗室、企業工程中心加強研究和才人培養。聚焦航空航天、汽車模具、生物醫療、電子制造等行業，重點支持在關鍵技術領域開展技術攻關，大力推動先進技術的推廣和應用，以此帶動我國制造業的全面更新、改造、換代和升級，加快產業結構的調整。

　　(3) 加快培養3D 打印制造時代的勞動力和創新領軍人才，充分滿足未來制造業發展對人才的需求。3D 打印制造時代，全球制造業呈現分布式、網絡化和扁平化的特征，對勞動力和人才的素質和能力以及如何培養人才的教育體系提出了新的要求。一方面，需要加快對3D 打印制造技術研發及產業發展領軍人才、復合型人才的引進和培養，提高產業的自主創新能力; 另一方面，注重培養第三次工業革命和3D 打印制造時代的勞動者及創新領軍人才。該時代的勞動者標志是通過網絡獲得優質資源，具備大數據時代的自學習、自組織和知識加工能力，并實現開發新的商業運行模式和技術運行組織體系，促進產業可持續發展。

　　(4) 探索3D 打印制造技術成果轉移轉化和產業化新機制，促進產業鏈、創新鏈和價值鏈的相互融合與發展完善。一個產業的興起不僅需要技術突破，還需要各個方面經濟技術條件的配套和支持，包括市場培育、專業技術服務、基礎設施建設、相關產業的發展等; 此外，要想使整個產業充滿活力，還要構建靈活、完整的價值鏈，使得任何一個環節都可以創造價值并實現價值，順利實現企業的進入和退出，大大激發各類投資主體和企業的進入，使得技術創新和產業鏈的形成得以順利完成。在3D 打印制造技術創新的組織過程中，需進一步圍繞3D 打印的材料制備、設計、軟件、工藝、裝備、管理及創意服務和應用的相關產業鏈部署創新鏈，加強產學研用相結合，突出企業研發的主體地位，積極支持建立產學研用相結合的3D 打印制造技術創新聯盟，聚焦國內3D 打印制造技術研發優勢力量，共享資源，協同創新，加速科技成果的轉移轉化和產業化，營造支撐3D 打印制造技術及產業又好又快發展的良好環境，推進3D 打印技術創新體系建設，全面提升3D 打印的產品價值鏈。