颠覆制造业初见端倪 3D打印取代汽车制造业？

虽然对第三次工业革命何时到来，国内各界仍普遍持谨慎态度。然而，3D打印、人工智能、新材料、新一代信息技术等一系列关键技术的成熟和产业化，都透露出新一轮工业革命并非空穴来风。

传统制造业的国际分工格局，正逐渐被新技术带来的分散化生产以及消费者多元化的需求打破。特别是2008年金融危机之后，那些走向产业空心化的国家深刻认识到制造业对于国民经济的重要性，遂寄望于新技术将制造业拉回。

增材制造技术，俗称3D打印，是利用计算机设计数据采用材料逐层堆积的方法制造实体零件的技术，其始于20世纪80年代的快速成形技术。目前，已经发展出激光烧结技术、熔融沉积成形技术、立体光刻技术、电子束熔炼技术、超声波固结技术、喷墨沉积技术等多种类型。而从严格意义上来说，喷墨沉积技术才是真正的3D打印。

相对于传统的材料去除(切削加工)技术，增材制造采用的是材料累加的制造方法，不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，而是利用三维设计数据在一台设备上可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件，解决了许多过去难以制造的复杂结构零件的成形问题。而且产品结构越复杂，制造效率越显著。

3D打印汽车

当前，中国正处于从“中国制造”向“中国创造”迈进的重要时期，同传统制造技术相比，增材制造技术能够让设计师在很大程度上从制造工艺及装备的约束中解放出来，更多关注产品的创意创新、功能性能。

增材制造技术还通过简化或省略传统制造中的工艺准备、试验等环节，使得产品设计、制造、检测高度一体化，能够显著缩短新产品研发周期和研发成本。因此，增材制造技术对于增强我国制造业自主创新能力具有重要意义。

作为一项新兴技术，增材制造技术的发展能够催生和培育增材制造设备与相关服务新产业，包括零部件委托加工、专业设计分析、软件开发等业务。发展增材制造技术有助于带动金属和功能材料制备、设计/控制软件开发、激光器/喷嘴等核心元部件研发，打破国外垄断。发展增材制造技术能够进一步推进网络化协同制造、定制化制造、专业化制造和绿色制造，促进高端装备制造、生物制造等产业发展。因此，发展增材制造是培育新兴产业、优化产业结构、促进产业升级的重要途径。

我国自20世纪90年代初开始推进增材制造技术研究，已经取得了一批基础研究和产业化成果，部分甚至处于世界领先水平。如西安交通大学开展了料光固化快速成形、金属熔敷制造、生物组织制造、陶瓷光固化成形研究，建立了快速制造国家工程研究中心;华中科技大学开展了叠层制造、选择性激光烧结、选择性激光熔化、激光近成形等技术研究;清华大学开展了多功能快速成形设备、熔融沉积制造设备、电子束制造设备、生物打印技术研究;北京隆源公司开展了激光选取烧结设备研究;中航625所开展了电子束成形制造研究，华南理工大学开展了激光金属烧结技术研究。特别是北京航空航天大学、西北工业大学开展的金属熔敷成形技术研究，在国际上首次全面突破了钛合金、超高强度钢等难加工大型复杂整体关键构件激光成形工艺和成套装备，目前已给我国提供飞机的大型零部件，如发动机隔框、起落架等，并且成本低、速度快，处于国际领先水平。湖南华曙高科技有限责任公司通过引进海外研发团队开发出选择性激光尼龙烧结设备，并首次实现对美国出口，这标志着我国在这项尖端装备制造领域取得了重大技术突破。

通过科研开发和设备产业化，目前中国已经改变了该类设备早期依赖进口的局面，并在全国建立了20多个服务中心，设备用户遍布医疗、航空航天、汽车、军工、模具、电子电器、造船等行业。2011年，我国增材制造产业市场规模近10亿元(不含军工市场)。随着我国制造业的整体升级和在医疗、航空航天、汽车、军工、消费电子产品、地理信息、艺术设计、模具等行业的推广应用，增材制造市场还将进一步扩大。

3D打印被誉为“第三次工业革命”，将会颠覆传统的制造业。近几年来，3D打印技术受到各国重视。美国在重振制造业和制造业回归的背景下，总统奥巴马在国情咨文中多次提到3D打印，美国将大力发展3D打印产业。

一、世界上第一辆"3D打印"的汽车

近段时间，3D 打印可以说是科技界非常热门的一个话题，而且不再仅仅是概念。3D 打印技术已经可以打印很多产品，现在Urbee公司已经用 3D
打印技术“打印”出了一辆汽车 Urbee 2。

据Wired报道，Urbee 2 是通过3D打印机“打印”出来的汽车，但目前主要还是组装，整个过程大概花了 2500
个小时。根据发布的视频显示，这辆汽车有 3 个轮子，前面两个，后面一个。大部分材料都是塑料，但是发动机和底盘是金属，整个汽车的重量为 1200
磅，不过目前这个汽车在美国被归类为摩托车。

Urbee 2 由 Kor Ecologic 公司旗下 Urbee 打造，主要由设计师 Jim Kor 所带领的团队设计。Kor Ecologic
主要专注于未来汽车领域 3D 打印技术，其目标是让每一公里的旅行尽量消耗最低的能耗，并且尽可能的使用接近现实汽车的材质来制造汽车。

这个汽车模型的成本大概在 5 万美元左右，Kor 称目前已经接到了 14 个订单。

二、汽车制造将来或让位“3D打印”

像鼠标一样的外形，三个轮子，混合动力，很难想象这是一款可以行驶的汽车，更不可思议的是，这款车绝大部分部件是“3D打印”出来的，他的制造者美国人JimKor声称将会量产这款名叫Urbee2的轿车。美国当地时间2月28日，KorEcologic公司通过视频网站发布了其研发的世界首款3D打印汽车Urbee2，并透露该车成本5万美元，已有14个订单。

而在国内最顶尖的汽车研发中心――坐落在上海金桥的通用汽车中国前瞻技术科研中心也实现了“打印”汽车，“打印”一辆模具车仅需一两天。

1、“打印车”材料多是塑料

Urbee2依靠3D打印技术“打印”外壳和零部件，研究人员的主要工作包括组装和调试，整个过程大概花了2500个小时。发布的视频显示，这辆汽车有3个轮子，除发动机和底盘是金属，用传统工艺生产，其余大部分材料都是塑料，整个汽车的重量为1200磅。

Urbee2项目负责人和高级设计师是JimKor，拥有35年的汽车等工业设计经验。传统汽车制造是生产出各部分然后再组装到一起，3D打印机能“打印”出单个的、一体式的汽车车身，再将其他部件填充进去。据称，新版本3D汽车需要50个零部件左右，而一辆标准设计的汽车需要成百上千的零部件。

2、“打印”模型车只一两天

3D技术对于汽车行业来说，并不陌生，在一些汽车企业，3D扫描、3D打印已经应用在前瞻的研发环节，并且大幅加快了新车开发。

在国内最顶尖的汽车研发中心――坐落在上海金桥的通用汽车中国前瞻技术科研中心，科研人员说，以往研发一款新车，制造一个零部件，光简单的开模就至少两三周，但现在利用3D技术，制作时间缩短到一两个小时。

在实验室，工作人员首先把实体的机构件(如车门内饰板)，放到蓝光区域内，旋转不同的角度，就可以在电脑上快速生成三维图。据技术人员介绍，生成模型的精度可达0.01毫米。对相关数据调整后，另一台类似于打印机的设备在原料上利用新数据制作新内饰门板，它在木料上按照既有数据切割、打磨，一两个小时后，新门板完成。

制作零部件用几个小时，制造一辆概念车也只需要一两天。通用汽车前瞻技术科研中心每年需要制作大量概念车，现在的概念车也利用3D技术打造。在研发中心的铣削室，研发人员正在利用3D技术制作EN-V电动联网概念车，“过去制作一台概念车，需要几个人，花几个月完成，现在只要完成设计，一两天内就可以看到非常精确的实体。”。

3、低成本汽车可“定制”

“一旦3D打印技术大量使用，汽车生产环节传统的制作模具的环节可以被完全替代，生产周期和成本有望大幅下降。”国内汽车业资深分析人士指出，在新车量产前，开发大量模具耗时、费钱，而如果利用3D打印制作模具，有望使汽车制造工艺做到又快又好。

对于一些小众需求，汽车企业也可以考虑。比如，消费者希望让自己新车门把手与众不同。现在这样的需求是不可能满足的，因为制作一个新把手就要开个新模具，其成本数十万元计，如果能够利用3D打印，那么成本只增加了一点点。

但是对于3D打印制作整辆轿车，一些专业人士也提出了不同的看法。“整辆车需要使用各种完成不同的材料，雨刷器的塑料就和中控台的塑料不同，而且还有大量的金属。”该分析人士指出，如果要打印整台车，打印机就要应对所有材料，使他们都能适应打印的过程，并使这些材料实现其功能。

三、3D打印迷局：市侩资本与远大梦想

从1986年首台3D打印机诞生算起，3D打印技术已有近三十年历史。但直到2012年，属于它的春天才姗姗来迟。

这一年4月，英国《经济学人》杂志发表封面文章，指出“第三次工业革命”的五大要素，3D打印位列其中，与智能软件、新材料、机器人和基于互联网的商业服务模式并肩而立。

从那时起，3D打印迎来新的机遇：媒体积极报道，政府表态扶持，而美国3D打印巨头3D
Systems、Stratasys和ExOne的股价狂飙突进，标志着资本市场的认可。

这是一个好的时代。过去一年间，3D
Systems的股价涨幅达200%%，Stratasys也上涨一倍;本月初登陆纳斯达克的ExOne首日大涨47%%，反映了华尔街对于3D打印概念的青睐。另一方面，美国总统奥巴马在国情咨文中要求把3D打印作为创新重点;中国工信部高官公开支持发展“增材制造技术”，与3D打印有关的战略规划正在研究制定中，有望于今年两会后公布。

这也是一个坏的时代。媒体和政府的热烈追捧，无法掩盖3D打印仍处于萌芽期的事实。尽管在医疗和工业领域，这种技术已经比较成熟，但在更广泛的民用级市场，它仍然属于小众玩物。

一个直观数据是：2012年，全球3D打印市场(包括相关材料)的规模仅为21亿美元;全球最大的3D打印机生产商Stratasys仅售出2万台产品，全行业销量也只有4.2万台。尽管3D打印机单价较高，但销售额微乎其微、市场培育不足仍是3D打印面临的最大困境。

而在股市方面，在近一年的持续上涨后，部分投资者已经开始谋求套现离场。今年1月，有人在著名财经网站Seeking
Alpha撰文称，3D打印概念股的上涨得益于“在正确的时间、正确的地点打出了正确的概念，但整个行业仍然很年轻”;而在上周，以做空中国概念股闻名的香橼将矛头指向3D
Systems，认为3D打印的概念已被过分炒作，有关公司的股价随即大跌。

赞誉与争议并存的3D打印，究竟是市侩资本精心设计的概念陷阱，还是能够改变全人类的又一个“阿波罗计划”?

1、理想：3D打印孕育无限未来

3D打印又被称为“增材制造”，是一种快速成型技术。与传统加工方式不同，它通过分层制造、逐层叠加的方式生产产品，特点是不需要模具，可以加工结构非常复杂的产品。简单地说，用户只需要通过CAD设计一个3D模型，并选择合适的材料，就能打印任何形状的物体。

高度的可定制性让3D打印拥有了许多优势。只需一份图纸，它就能够迅速生产模型或原型产品，在工业设计领域用途广泛。而由于3D打印的产品无需开模、切割、焊接等传统工艺的加工，成本也大大降低。

一个案例是中兴手机使用3
D打印机制造手机“手板”。“手板”是手机的初始模型，设计师会在拿到手板后再进行修改。按照传统模式，手板的制作由专业厂商完成，全手工制作，大约需要两周时间，成本超过3000元。而在采用3D
打印技术后，只需三四个小时就能造出手板，成本也不过几十元。

不过，3D打印的应用前景绝非仅限于此。在工业领域，3D打印可以用来生产飞机零部件，由于无需焊接、一体成型，利用这种技术生产的零件格外坚固;在医疗领域，有人打印出了可用于器官移植的人造骨骼和内脏;在民用领域，今年的巴黎时装周有多位设计师展出3D打印的服装，而在3D打印照相馆中打印个人肖像也已不是新闻。

2、现实：全民普及只是梦想

但在资本眼中，3D打印的前景并非一片光明。与其说是有望改变世界的新技术，倒不如说它只是股市炒作的好题材。

已有多家3D打印概念公司成功上市：美国有3D
Systems、Stratasys和ExOne，中国则有中航重机、海源机械、大族激光和华工科技等。这些股票的典型特征是很容易受到消息面的影响：Seeking
Alpha的负面评论和做空机构香橼的攻击导致美国3D打印“三巨头”股价大跌，而在今年1月中国工信部官员透露3D打印战略规划即将出台后，中航重机等个股涨势如潮。

这从一个侧面凸显了3D打印产业的脆弱。微软、苹果和谷歌等大型公司的股价主要受到季度业绩的影响，外界言论通常不会造成重大波动;而对于3D打印公司而言，资本和政策面的消息更加重要。华尔街的普遍看好曾让3D
Systems和Stratasys成为2012年的明星股，但一两条负面评价即足以导致其市值缩水10%%以上。而在中国市场，3D打印概念股也已成为了做空机构的关注重点。

资本的“逐利”属性，以及短线投资者的信心不足，让他们在面对3D打印这一新技术时暴露了市侩的一面，频繁的做多和做空导致相关个股大幅波动。不过，3D打印产业尚处幼年期，是股价“过山车”行情的根本原因。

按产品应用范围划分，3D打印主要分为工业级、医用级和民用级。其中，前两种级别的3D打印机精度很高，不仅可以打印塑料和树脂，还可以打印金属和高分子材料，能够生产航空航天所需的部件、医用人造牙齿和关节等，甚至包括人造器官。不过，这些设备价格高昂，每台达数十万美元，难以大规模推广。

而在民用级市场，3D打印技术的精度仅为毫米级，所使用的材料通常为塑料，只能用来制造模型和玩具，或是人偶等创意产品。此类3D打印机的售价约为数千美元，体积也更小，适合家庭使用。

不过，未来并不会出现一些人设想的“每家配备一台3D打印机”的情景。一个简单的类比是：普通2D打印机已经发展了三十多年，价格也早已降至数百元，但也没有实现人手一台。根本原因是，无论2D还是3D，打印机都还不是“刚需”，人们更喜欢在专业的打印店获得3D打印服务。

高端市场空间狭小，低端市场尚未成型，压缩了3D打印的想象空间。更令人担忧的是，3D打印的发展速度远不如人们想象的那么快：以Stratasys为例，2012年第三财季，该公司营收同比增长24%%，增速比第二财季下滑7个百分点。无论是绝对值还是长期趋势，3D打印公司的业绩都难以让资本市场感到兴奋，投资者也显得信心不足。

3、市侩资本 VS 远大理想

不过，3D打印的着眼点并不是当下，它的前景也未必像资本市场所描述的那样悲观。打印模型、人偶乃至机器零件都不能完全展现这种技术的全部潜力;如果能够把成本降到合理范围内，3D打印有望成为下一个“阿波罗计划”。

1961年，美国启动“阿波罗计划”，希望把人类送上月球。这项工程吸引了两万家企业、二百多所大学和八十多个科研机构的参与，总人数超过30万。它的投入/产出比高达1：14，催生3000多项高新技术。而在五十多年后，3D打印有望继承“阿波罗计划”的余晖，成为新的科技发展引擎。

3D打印技术的未来，绝非像美剧《生活大爆炸》所描述的那样，花费数千美元，却只能打印塑料哨子和人偶。例如，英国科学家正在筹划利用胚胎干细胞3D打印人体器官，而欧洲航天局更是希望借助这一技术建设月球基地。不过，按照规划，这些设想需要等待数十年才能变成现实。

另一方面，3D打印拓展了发明和创新的外延，降低了新产品的制造门槛。人们只需花费数万元购买一台民用级3D打印机，就可以把自己的想法变成现实。发明者将只需脑力劳动，无需学习传统制造业的各种工艺。“全民发明时代”已经显露曙光。

甚至有人认为，未来将出现“个人工厂”和“个人商店”。每个人都可以在家中生产独一无二的产品;而由于无需库存，也可以在家里销售。电商的概念也有可能被彻底改变：通过互联网销售的不再是终端产品，而只是经过加密的设计方案，产品将由用户自己在家中生产。

3D打印蹒跚前行，媒体和政府为之摇旗呐喊，而背后的推动力取决于它的概念能否维持投资者的信心。一个刚刚起步的行业能否健康地走下去，取决于能否跑赢时间、尽快成长，避免投资者忍无可忍、纷纷退场。华尔街和投资者的市侩或许让人厌恶，却也是科技圈难以直视的残酷真实。