3D system 公司是全球最大的3D打印公司，地處美國波士頓市郊，外觀雖不起眼，但給參觀者以實實在在的巨大心理衝擊。財政部稅政司調研員李旭鴻博士就是其中一位。2013年8月，赴美參加共青團中央、中國國際青年交流中心等組織的“青年領導人公共管理創新建設培訓項目”的李旭鴻，在此看到了被稱爲“萬能製造機”的家用和工業用3D打印機的工作過程，觸摸了3D打印的漢堡包、巧克力、吉他、甚至中國的青花瓷瓶，還觀察到全球的消費者透過互聯網可以上傳照片到公司，然後收到3D打印的人像玩偶……這家納斯達克上市公司，從2013年到2014年，市值增長900%。
3D打印正在重塑全球製造業競爭格局，將會對“世界工廠”中國的製造業以及外貿出口等產生怎樣的衝擊?中國應該制定什麼樣的發展3D技術和產業的戰略和政策?一種責任和使命讓他心潮澎湃。回國後，李旭鴻立即着手組建了跨學科、跨領域的研究團隊，歷時一年，出版《3生萬物—3D打印：第三次工業革命的引擎》一書，得到了有關方面高度肯定。全國政協副主席厲無畏教授、中國工程院盧秉恆院士、薛羣基院士、中國科技發展戰略研究院常務副院長王元作序，北京大學、財政部科研所、中央電視臺、微軟公司、北大縱橫專家等稱讚是綜合3D打印技術、生活、產業、戰略、政策和法律研究的開創性著作。1月18日，在北京字裏行間書店舉辦的《新常態、新技術、新變革3D打印產業發展高端沙龍》上，李旭鴻作爲3D打印研究專家，被“萬衆創業”點燃投資激情的人們圍住，諮詢各類3D打印話題。他不禁感嘆：國人對3D打印技術和產業如飢似渴的求知，以及追求共享3D打印財富的熱度超出了想象!
3D打印產業 一塊待挖掘的寶藏
李旭鴻的故事是中國3D產業熱中的一朵浪花。中國3D打印業界正在進入高度活躍期。與3D打印相關的新聞和概念頻頻出現在公衆視野中，越來越多的民衆開始瞭解3D打印，越來越多的企業家和創業者也聚焦此領域。股市也刮3D打印板塊風潮。大恆科技、鳳凰光學、中航重機、金運激光、利達光電、中海達等帶有3D打印概念的個股都表現不俗。
3D打印技術學名爲“增材製造”(Additive Manufacturing)，是在現代CAD/CAM技術、激光技術、計算機數控技術、精密伺服驅動技術以及新材料等技術的基礎上集成發展起來的一項數字化製造技術，採用“分層製造，逐層疊加”的原理由傳統制造的“去除法”轉變爲“增長法”，能將設計模型轉化爲三維實體，具有廣泛應用市場。
3D打印技術在藝術設計、航空航天、地理資訊、軍工、醫療和消費電子產品等多個領域都大有用武之地。有關資料表明，增材製造技術主要應用功能是功能模型、快速製造、裝配模型、快速模型原型、直接教具、金屬鑄造模型、展示模型、科研教育和工具模具模型，分別佔19%、15%、13%、12%、9%、8%、6%和3%。
權威報告《2014沃勒斯報告》數據顯示：2013年全球3D打印產品和服務市場增長34.9%，達到30.7億美元，這是3D打印行業最近17年來增長速度最高的一年。而過去26年的平均年增長率爲27%，最近三年的年複合增長率爲32.3%，顯示出爆發式增長態勢。
北京大學光華管理學院博士後劉江濤介紹，近年來，歐美髮達國家紛紛加大支援力度，推出發展增材製造技術的國家戰略和規劃。2012年，美國宣佈振興美國製造業的新舉措，投資10億美金幫助美國製造體系的改革，鼓勵優先發展增材製造爲代表的數字化製造技術;英國政府自2011年開始持續增大對增材製造技術的研發經費投入，目前已在多個大學建立了增材製造研究中心。德國建立了增材製造研究中心，主要研究和推動增材製造技術在航空航天領域中結構輕量化方面的應用。日本一直重視增材製造技術，研製和應用水平走在了亞洲前列。韓國已經發展增材製造作爲國家戰略，成立了部際工作機制，並計劃培訓1000萬3D打印技術和應用人才。
目前，在3D打印應用方面，消費商品和電子領域仍占主導地位，航空器製造和醫學應用是過去幾年增長最快的應用領域。
中國航空工業特種加工技術首席技術專家、北京航空製造工程研究所副總工程師鞏水利接受《經濟日報》記者採訪時介紹，目前3D打印技術開始用於航天航空等方面高性能零部件的直接製造。如英國製造了世界上第一架“3D打印”無人駕駛飛機。還用於高性能零件修復和再製造，如應用於戰鬥機機翼樑修復，航空發動機葉片修復等。也廣泛用於生物醫療中個性化結構的快速定製。比如，與生物醫療技術相結合，應用於牙齒、骨骼等“人體零部件”修復或植入手術中。在過去的10餘年，增材製造在生物醫療領域的應用比重約爲佔全部應用的15%。此外，與電子製造技術相融合，應用於有機發光二極管、薄膜太陽能電池、無芯片RFID標籤、柔性顯示器等微納尺度功能性器件的“三維打印”也方興未艾。
北京大學光華管理學院博士後張永升介紹，目前國際上3D打印行業出現三大趨勢：一是裝備向專業化發展。二是裝備從科研和工業高端型向大衆消費型拓展，促使增材製造技術從實驗室和工廠走向辦公室甚至是家庭。三是形成了相對完整的包含裝備製造、材料製備、軟件開發及應用服務等環節的完整產業鏈。
我國3D打印起步不晚，興起於上個世紀八九十年代。清華大學顏永年教授和西安交通大學、中國工程院院士盧秉恆教授是業內先驅。中國在3D打印產業領域大踏步前進，速度驚人。目前依託於若干高校和研究單位，在國家項目資助下研製成功了一批各具特色的系列增材製造裝備。代表性單位有：西安交通大學、華中科技大學、北京航空航天大學、中航工業北京航空製造工程研究所、西北工業大學、清華大學、華南理工大學、西北有色金屬研究院等。
目前，我國總體技術水平處於模型製作向零部件直接製造過渡，在直接製造高性能塑料和金屬零件方面發展非常快，局部甚至超過國外水平，但總體上還有非常大的提升空間。國內企業也日益重視3D打印技術創新應用。比如應用製作飛機風洞模型，輔助新型飛機結構的'創新設計與快速開發;用於汽車、家電和數碼等快速更新換代行業中新產品結構的快速驗證，如海爾等重要企業均建立了增材製造技術中心;爲發展輔助汽車發動機缸體缸蓋等複雜鑄件蠟型和砂型的快速製造，二汽、玉柴等相關企業均設立了專門的增材製造部門。北京大學光華管理學院博士後田惠敏介紹,在應用和產業方面，我國還沒有形成較完整的產業鏈;缺乏類似於國外的增材製造用材料、軟件及服務的產業鏈。
3D打印產業，風口在哪裏
一個業內專家形容3D產業：“這就像是在做一個拼圖，你看得到每一塊碎片，但要看到整個圖景尚須時間。”作爲一個帶有未來色彩的新技術，你能感受到3D打印產業的風來了，但是風口具體在哪裏，似乎不是那麼清晰。3D打印汽車、3D打印面板、心臟……這些神奇的應用在大衆媒體報道里層出不窮。但是我們身邊和3D打印相關的應用和商機都有哪些?李旭鴻認爲，風口就是“附加值”最大的地方，一個能讓“豬”飛起來的地方。風口在哪裏，尚需要摸索。
從3D打印產業鏈構成來看，產業鏈的上游包括精密機械、數控技術、資訊技術、材料科學和激光技術，產業鏈中游包括3D打印設備、打印材料的生產、產業鏈的下游主要有三維模型設計服務、打印服務和打印產品應用等。目前產業鏈上游的精密機械、資訊技術、數控技術、材料科學和激光技術的核心技術大多掌握在外國大公司手中。我國業內企業規模普遍較小，具有高校背景的3D打印企業大都專注於產業鏈的中游，從行業容量來看，未來3D打印行業上游材料和下游服務的空間較大，而中游3D打印機的空間相對較小。
北京大學光華管理學院博士後、工信部賽迪研究院張建倫認爲，從全景看，風口首先是3D打印機制造。在全球3D打印機市場中，美國3D Systems 和Stratasys公司兩家巨頭的工業級打印機出貨量，佔到全球市場份額的75%。截止2011年底，我國增材製造裝備使用量佔全球份額的9%，裝備產量僅佔世界總量的4%。說明有超過一半依賴於進口。
做爲“世界工廠”的中國，3D打印技術正在努力趕超。比如2015年1月分佈式3D打印平臺3D Hubs公司發佈的趨勢報告顯示：中國廠商太爾時代的一款3D打印機名列全球第10位，而在評分最高的3D打印機評比中，中國珠海西通電子的一款產品獲得第二名。李旭鴻認爲，依託中國現有的強大製造能力和綜合成本優勢，以及逐漸增強的創新能力以及廣闊市場，相信在不久的將來，中國本土的製造商們將會在這一領域具備非常強大的實力。
10年前，一臺3D打印機賣到十幾萬美元。如今一臺家用3D打印機價格國際市場上大約2000美元。未來五年，3D打印機價格將降低到400美元左右，從而可以真正實現3D打印的大衆化和產業化，我們每個人都可以共享3D打印技術的神奇。
北京原點智匯科技有限公司方案總監趙雪雁認可這個預測。她介紹其公司製造的“奧德萊”牌3D打印機，已經批量生產，年銷售額1000多萬。一臺長寬高分別爲24釐米、24釐米、26釐米的家用3D打印機，帶SD儲存卡，傻瓜式操作，售價11800元，目前公司客戶主要分佈在工業和藝術設計師羣體、教育、醫療、珠寶等領域。他們還和清華大學附屬中學合作，在學校建立“3D打印教育中心”。
此外，3D打印的產業瓶頸之一是耗材受限。雖然3D打印材料已經擴充到金屬、陶瓷、混凝土、玻璃、細胞、食品等，但仍然難以滿足市場對多種功能材料的需求。因此，3D打印耗材研發是一片藍海。3D打印不僅是一場製造革命，也是一場原材料革命。石油化工行業既能生產合成樹脂、塑料等3D打印所需要的原材料，同時石油機械、化工裝備的製造與修復也是3D打印的應用行業之一。因此，國際石化公司看到了3D打印材料市場帶來的巨大商機，紛紛介入3D打印行業：杜邦公司推出商業化樹脂用於3D打印;巴斯夫成立了全球3D打印研發部門;韓國LG公司與世界第二大3D打印公司Stratasys協商供應高附加合成樹脂ABS等。近日，中石化也宣佈進軍3D打印，加入逐鹿戰團。
除了打印技術和耗材研究，3D打印應用也是各路資本進軍的焦點。目前，我國增材製造應用涉及航空航天、汽車、模具、生物醫療、電子、建築等製造領域，也開始滲透到消費品、辦公、教育等大衆化領域。在高端民用方面，3D打印假牙在國內已成現實，不過目前價格尚貴，據瞭解，一顆鈦合金牙齒1萬多元。3D打印顱骨修復體，人體關節金屬修復體，也已獲臨牀應用。
而最爲大衆所熟悉的當屬“3D打印照相館”。不過，一位業內人士向記者講述他的迷惑：全球領先的3D打印公司紛紛將目光瞄準“打印出可以直接使用的工業零部件”，但中國3D打印設備公司則更願意把精力投入到“3D照相館”、售價幾千元的家庭玩具等業務拓展中。“這是因爲社會缺乏創新意識嗎?”在北京朝陽公園附近的藍色港灣，有一家3D照相館。記者進去看到店裏生意不是太火。店家用三維掃描儀對客戶進行全身掃描後，得到三維數據後進行建模，然後打印一個按比例縮小的15釐米高小人，價格爲2000元。價格貴是一方面，另一方面也不夠逼真，頭髮不是成絲狀而是成片狀。營業員表示，打印原材料貴，導致成本高，消費者需求量的確不大。北京創新紀元影像技術有限公司市場經理李婧敏表示，做3D影像，用三維掃描儀的技術路徑，成本高，運營效果普遍不理想。更有市場前景的是進階製衣應用等工業應用，3D打印的下游服務值得創造性挖掘。目前她們公司和中央美院合作探索藝術設計服務，已獲得創投公司的投資。
北京3D打印研究院副院長趙新接受記者採訪表示：基本上國內90%的3D打印機在打印模型。至於爲什麼要這麼打?打出來幹什麼?少有人關心。3D打印產業領軍人物盧秉恆院士認爲不能只做設備，而要把設備變成一種文化，爲文化服務。趙新深以爲是。他認爲在個性定製化時代，一定要加上文化創意，要透過3D打印來實現創造。目前，北京3D打印研究院正和國際工業設計協會現任主席、韓國設計大師李淳寅合作，建立“東方文化與3D打印國際研究中心”，以期聚焦3D打印技術在文化創意領域的應用研發及推廣。
可以說，中國3D打印技術目前正在從概念炒作的高峯階段轉向內在價值發掘階段，其技術還有待充分成熟，主流應用市場也有待進一步發掘和培育。