“上上個世紀的思想，上個世紀的技術，這個世紀的市場”。

202*年4月2日，“天兵科技”旗下的“天龍二號”液體火箭首發(fā)成功，在此之前20年的時間，包括SpaceX的獵鷹一號在內(nèi)，已經(jīng)有*款液體火箭首發(fā)折戟，天龍二號終結了民營航天液體火箭首發(fā)即失敗的魔咒。

天龍二號之所以能平步上青云，必然借力了“天火11”發(fā)動機的東風，這款推力110噸的發(fā)動機是國內(nèi)尺寸最大的*D打印金屬發(fā)動機，*D金屬打印制成的零部件占到了總零部件的*0%以上，包括燃氣發(fā)生器、推力室等核心部件。

相較于傳統(tǒng)減材制造工藝，降低了*0%的成本，制造周期也壓縮到了原來的五分之一，而且部件精密度高，銜接咬合緊密，發(fā)動機推質(zhì)比達到100以上，短周期、低成本、高質(zhì)量，這些都是商業(yè)航天從可能到現(xiàn)實的基礎。

而這已經(jīng)不是*D打印第一次讓航天人驚喜，2020年馬斯克給出的獵鷹*單次商業(yè)報價就已經(jīng)低到了6*00萬美元的白菜價，要知道1*年之前，波音的德爾塔4重型運載火箭的發(fā)射單價高達4億美元。

獵鷹的成功離不開Relativity Space自己開發(fā)的Stargate*D打印機，成功把Aeon1發(fā)動機的零件從幾千個簡化到百余個，制造周期從六個月壓縮到1個月，*D打印的工業(yè)化生產(chǎn)實現(xiàn)了對傳統(tǒng)航天手工作坊式制造的降維打擊。

不過*D打印并不是回到未來的技術，早在1**2年法國人Blanther提出用層疊成型的方法制作地圖沙盤，這一年可以看作增材制造技術元年，1*7*年東京大學的中川威雄發(fā)明疊層模型造型法，并且制造出了實用的注塑模等工具，1**4年美國人查爾斯·胡爾開啟了*D打印的商業(yè)化進程，從此*D打印產(chǎn)業(yè)化進程開始狂飆。

《三體》的歌者文明用二向箔把地球從三維變成了二維，*D打印是讓模型從二維上升到三維。

我們熟知的打印是二維的，打印某個圖案，激光排版后覆蓋一層油墨，平面打印就算是完成了，可是如果按照圖案要求，持續(xù)覆蓋多層油墨直到凸起，得到的就是立體圖案，把平面圖案換成立體模件，油墨換成特種材料，就可以簡單理解為*D打印。

*D打印更準確的叫法是增材制造，材料逐層累加形成所需要的形狀，傳統(tǒng)是依賴刨、磨、鉆等工具的將多余材料去除的減材制造，增材制造的優(yōu)勢在于可以實現(xiàn)復雜零件的一次成型，還能減少原料浪費，更關鍵的是數(shù)字技術擺脫了對模具的依賴，縮短了設計驗證周期。

模具被稱為工業(yè)之母，開模不僅成本高昂，精度要求高，樂高積木的精度來自丹麥先進的精密機械加工，如果模具不符合產(chǎn)品要求就會完全失去經(jīng)濟價值，沉沒成本高昂，傳統(tǒng)模具制造需要經(jīng)歷從設計、加工到調(diào)整共計1*道程序，但是*D打印設計生產(chǎn)靈活，貼合模具多品種、小批量地生產(chǎn)特征，我們每天都喝的百事可樂，它包裝的模具使用傳統(tǒng)方法加工需要6周，成本1萬美元，*D打印只需要12個小時，成本**0美元。

模具市場的潛力不止于此，新能源汽車的迅速崛起，車型迭代快，模具復雜度高，模具需求穩(wěn)定，過去五年我國模具市場穩(wěn)定在*000億元上下，并且新能源多是國產(chǎn)品牌，模具訂單會大量沉淀在國內(nèi)，以寶馬、奔馳為代表的傳統(tǒng)汽車已經(jīng)廣泛采用了*D打印來開模，只要國內(nèi)*D打印供應商技術到位，不愁拿不到訂單。

在軍工生產(chǎn)中，*D打印也在快速普及，尤其是我國空軍機隊迅速迭代，大批“7爺”需要迭代更新殲16甚至殲20，無人機機隊也在迅速擴充，外貿(mào)動力強勁，沙特、阿聯(lián)酋等中東國家已經(jīng)訂購了超過*00架翼龍無人機，翼龍包括電機冷卻管在內(nèi)的*個核心零部件是*D打印的手筆，輕量化、高原材料利用率以及靈活的生產(chǎn)計劃，完美適應了昂貴同時數(shù)量有限的航空零部件生產(chǎn)特點，中信證券預計到2040年，軍工生產(chǎn)的市場規(guī)模大概在1.2萬億左右。

不只是工業(yè)級產(chǎn)品，消費級產(chǎn)品更是增長潛力巨大，口腔醫(yī)療花費驚人，種一顆牙的開銷高達*萬，以至于我國6*——74歲的老人里，缺牙率達到*6%，種植的假牙要緊密貼合人體軟硬組織，對設計和生產(chǎn)的精度要求高，導致成本居高不下，*D打印可以結合患者口腔結構生成數(shù)字模型，快速定制高精密義齒，可以大幅度降低種牙的成本，2021年全球口腔醫(yī)療市場1427億美元，而*D打印的滲透率不到2%，隨著*D打印產(chǎn)業(yè)化程度提高，Stratview 預計 2026 年全球口腔增材市場規(guī)模將達到 *6 億美元。

增材制造便宜好用又靈活，美國人為了降低生產(chǎn)成本也把眼光投向了中國的*D打印，2022年6月美國北卡羅來納州的三家火箭公司將核心零部件交由中國*D打印制造，202*年*月全球*D打印龍頭企業(yè)*DSystems因為委托中國加工而泄露敏感數(shù)據(jù)，被處以4*4萬美元的罰款，在生產(chǎn)價格上，同規(guī)格產(chǎn)品，美國*D打印打印零部件價格為1美元/克，中國則是1人民幣。

我們是世界工廠，但是擁有性價比最高的全工業(yè)體系，并不意味著全產(chǎn)業(yè)鏈條的技術自主，曾經(jīng)我國的*D打印也面臨被卡脖子的風險。

增材制造已經(jīng)是工業(yè)強國都希望搶占的科技高地，早在201*年11月，特朗普時期第一批出口限制清單的備忘錄里就看到了*D打印，同時期美國科學技術委員會發(fā)布的《先進制造業(yè)美國領導力戰(zhàn)略》中就明確指出，增材制造是確保美國制造業(yè)先進地位的的戰(zhàn)略技術,歐盟也不落人后，第七框架計劃為60個*D打印項目提供了共計2.2*億歐元的資金支持。

打印材料和打印設備是*D打印最核心的內(nèi)容，增材制造，相當于材料層疊并且迅速熔融燒結，對精準度和穩(wěn)定性要求很高，一般采用激光融化，常見的有選擇性激光燒結、選擇性激光融化等技術，成材種類多、產(chǎn)品用途廣，但是材料仍然是依靠粘合劑固定，無法制作關鍵的承重結構，使用時間過長后存在變形風險。

之后的選擇性激光融化技術直接對金屬粉末進行高溫熔結，采用的激光束功率更高，成型的金屬部件致密度接近100%，抗拉性能甚至優(yōu)于鑄造部件，為了能夠打印尺寸更大的零部件，更新的定向能量積淀技術也出現(xiàn)了，不依賴惰性氣體壓力室，使得*D打印可以隨時進行，設計自由度也更加靈活。

打印設備研發(fā)有門檻，但是我國起步并不晚，1**6年*D打印巨頭Systems的技術總監(jiān)就是中國留學生徐小曙博士，1**2年西安交大的盧秉恒教授首創(chuàng)了紫外光快速成型設備，但是美國產(chǎn)業(yè)化進程快，EOS等美國企業(yè)在專利壁壘的保護下，迅速對打印設備形成了壟斷，拿走了*D打印市場超過一半的份額。

主流技術的專利申請時間集中在1***年以前，按照20到*0年不等的專利保護時間，意味著*D打印設備的專利壁壘近些年會被正式打破，從2002年開始，22*項*D打印的專利到期，比如隨著FDM（燒融成型法）技術的解禁，F(xiàn)DM打印機打印機的價格降到了原來的十分之一。

并且涌現(xiàn)了大量新廠家，華曙高科、鉑力特等中資企業(yè)已經(jīng)抓緊入場，產(chǎn)業(yè)鏈條已經(jīng)基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化，憑借人類歷史上最大的工業(yè)國家所提供的市場，頭部企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)盈利，楚江新材憑借國際先進的等離子制粉技術，打破國外壟斷，利潤從2014年的0.*億飆升到201*年的4.0*億。

現(xiàn)在的主要問題回到了上游的原材料，增材制造對原材料性能要求高，全球化合物的種類有上億種，能夠用于增材制造的只有千余種，主要是金屬以及高分子粉末或者樹脂，在技術壁壘層面，金屬材料最難攻克，也是單價最高的大類原材料，2021年金屬粉末市場規(guī)模達到了4.7億美元，廣泛應用于航天、醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)，使用數(shù)量最多的材料是高分子粉末，而光敏樹脂憑借留灰率低等優(yōu)點，在消費級產(chǎn)品的制造商有很大的應用空間。

我國目前也是以非金屬材料為主，國產(chǎn)替代進程比較順利，金屬材料方面，鉑力特現(xiàn)有年產(chǎn)能*00噸，并且有計劃擴產(chǎn)近一倍，而非金屬材料則有華曙高科提供*00噸的年產(chǎn)能，威拉里的產(chǎn)量高達1000噸。

今非昔比，201*年美國人在討論是否限制*D打印出口，2020年中國商務部將*D打印列入禁止出口名單。

從專利來源看，截止到2021年，*D打印行業(yè)全球2*%的專利屬于中國，從201*年開始中國在*D打印領域的專利申請量超過了美國，2020年中國專利申請1**72件，美國則下降到了6**2件，美國的優(yōu)勢在于存量，長期的科研積累的家底不可忽視，全球*D打印專利申請數(shù)量前十的單位中惠普和通用電氣位列榜首和探花，西安交通大學和華中科技大學在一眾企業(yè)中躋身而出，成為中國*D打印的技術領頭羊。

核心科技是買不來的，芯片產(chǎn)業(yè)的教訓刻骨銘心，我國的*D打印能夠挺直腰板離不開盧秉恒，中國工程院院士，西安交大教授，中國*D打印之父。

“我想考北大，搞航天，今天回顧一下幸虧學機械制造”，那時候的大學生就是儲備干部，但是盧秉恒教授大學畢業(yè)后去工廠當了五年的車床工人和六年的技術主任，就是這在工廠的十一年，讓盧秉恒教授對模具、機械和制造工藝產(chǎn)生了不一樣的體悟，不再是理論派，而是實干家。

博士畢業(yè)后出國學習交流，參觀汽車企業(yè)時，流水線上無數(shù)個機械臂沒有讓盧教授印象深刻，一臺*D打印設備卻引發(fā)了莫大的興趣，憑借著在工廠和高校搞了幾十年機械的敏銳直覺，盧教授認為*D打印所代表的增材制造是對延續(xù)了上千年減材制造工藝的顛覆，中國必須要有自己的*D打印。

1**6年我國的外匯儲備只有20.*6億美元，而當時引進一個*D打印的激光器就要十幾萬美元，核心技術也買不來，盧秉恒教授牽頭從“0”開始，一步步探索科技原理，最終在1**7年制造出了中國自己的*D打印原型機。

二十年前，盧教授還在追趕國外的腳步，二十年后已經(jīng)開始引領增材制造的科技前沿，盧教授已經(jīng)不滿足*D打印，4D打印加入時間維度，也就是利用智能材料，打印出可以隨著時間變化的零部件，對于電流或者磁場等外界環(huán)境的變化會做出反應，讓零部件變成活的；甚至于提出了*D打印的概念，打印出的部件不只是形狀變化，功能也會改變，典型的例子是人造器官，讓人造心臟、人造骨骼等可以和人這個有機體共生，成為人的一部分，盧教授好像不只是院士，更是一個魔術師。

中國人距離填飽肚子不過二十年，倉廩足而知榮辱，衣食足而知禮節(jié)，在過去我們沒有更多的精力去投入到科研當中，所以過去的兩個世紀，能夠看到了科技突破幾乎都是外國人的名字，我們一直在追趕，現(xiàn)在經(jīng)濟發(fā)展有錢給科學家了，2022年我國科研投入突破了*萬億，基礎科學、尖端技術乃至于產(chǎn)業(yè)化都需要時間才能看出成果。

從織毛衣到大飛機，中國的*D打印就是產(chǎn)業(yè)升級的例子，起步階段抓住機會，并沒有落后太多，院士牽頭吃透科技原理，就等待著合適的市場需求爆發(fā)，甚至于*D打印設備禁止出口，輪到我們卡外國人的脖子了，我們也可以去做高端產(chǎn)業(yè)，去做高端品牌，吉印通202*一直在發(fā)生。