主题：【原创】3D printing讨论的很火么，我再多说几句 -- puma2011

这几天葡萄写了一系列关于3D printing的帖子，掀起了关于3D printing的大讨论，并指出3D pringing将会引发新一轮的生产方式的变革。因为以前接触过这个技术的缘故，对3D printing有些了解。我不自量力，在这里给大家讲讲这个技术。

首先讲点历史，到目前为止人类的生产制造方法主要是“top-down”(自上而下)。也就是说，我要生产一个锤子，我先要冶金产出钢铁，然后切削，打磨，最后制成产品，这个过程大家都很熟悉了。大约几十年前，有天才人物突发奇想，自然界的制造过程不完全是top-down，相反很多东西都是“bottom-up”(自下而上）。比如说生物，如人就是从一个受精卵慢慢发育而成。既然自然界有这样的生产过程，为什么人类的生产制造过程不能模拟呢？具体提出这一思想的人现在已经不可考，但这个概念在1989年的Foresight Institute被正式用于区别molecular manufacturing(分子水平的制造）。而80年代发现的Fullerene(足球烯C60)和后来的碳纳米管(CNT)，更加使得这个概念大火起来——因为C60和CNT是真正意义上的人类控制分子水平的制造。科学界的想法就是如果可以分子水平上人工控制分子原子的排列组合，那么几乎一切的特殊材料都可以设计和制造出来，并且按照想要的功能制造最终产品。 bottom up这个概念火了很长一段时间，很多著名大学和研究中心作了不错的工作，最常见的一个基本方法是使用AFM（atomic force microscopy)的探针一个一个的排列原子或者分子成为各种结构，如IBM三个字母等等。基于此还有其他很多衍生方法，但万变不离其宗。可是我们可以想见这个生产方式几乎就是科研人员的爱好，几乎不可能有什么宏观的影响——因为这个是一个串行过程。

当然天才还是很多的，面对这个困境，有人提出来要向生物学习，因为生物的发育过程没有用afm探针来排列。甚至晶体的生长过程也根本不需要探针就能很规则。于是一个新概念被提出来，叫做“self-assembly”(自组织），或者“self-organize”。具体的概念我不说了，不过自组织的关键在于“自”，也就是说通过某种外界控制，这些微结构会自发组织起来。这个领域何纳米材料领域结合起来，现在还是方兴未艾，没有什么大的成果。

说到这里，我们来回顾一下葡萄给我们描绘的3D printing的远景：一台机器，把各种原料加进去，然后电脑上3D 模型直接连到打印机上，产品就被打出来了，这样的机器将会极大地提高生产效率，并且改变生产方式。大家看看，是不是和上面说的分子水平的制造得远景很相似？

这并不奇怪。因为3D printing实际上是molecular manufacturing的宏观模拟。3D printing背后的思想很简单，两条：1. 在分子水平上做东西很困难，那么我们就把尺度加大，把building block作到微米级别，但还是从小往大堆；2. 柔性制造。学过机械工程的朋友对此肯定不陌生，其实说的就是能在一定范围内灵活的调整多种工件的成批高效生产，并能及时地改变产品以满足市场需求。这两个做起来就相对容易多了。近20年计算机技术的大发展使得计算机辅助设计和模拟大大进步，MEMS技术和传感器技术使得精确控制成为可能，激光技术使得局部的加热方便起来，那么对于某些特定材料的3D打印也就成为了可能。

puma2011:就3D printing 而言我几乎没有朝大规模工业

我在这个帖子里面简述了3D printing的一些相关技术，在此不再赘述。我想要再次重复的是，3D printing有一些很好的应用，尤其是一些形状复杂或者小批量需要定制的产品，以及对材料的工况要求不太过分的情况， 3D printing是非常有用的。河里有人对3D printing 批判，往往从成本和精度方向考虑，我觉得批错了方向。技术的持续进步会解决精度问题，而成本问题自然有精明的商人来帮助解决。当然，小规模和scale effect/learning effect是矛盾的，但我有信心这两个问题能得到解决。我要反对的是葡萄描绘的远景。包括3D printing打印人体组织器官，改变人类的生产方式等等。这些革命性的冲击，3D printing的技术显然是不够的，还有待于上述molecular manufacturing出现革命性的突破。

此外，哪怕是稍微相对复杂的应用，目前3D printing也有非常大的局限性。主要的原因就是材料的限制。德国人搞得激光加粉末冶金（DLMS）是目前世界上3D printing领域里面最成功的，确实能使得各种合金材料的使用都变成可能。但由于其加工方式的局限，绝无可能得到发动机如F110用的单晶叶片。我甚至谨慎的怀疑其他合金材料制件的整体一致性，由于热应力以及材料分层接触面的缺陷的缘故。我手中没有测试资料，所以无法验证猜想。DMLS做出了蒸汽轮机的叶片，但我还没听说有哪家使用的，遑论航空发动机。

葡萄在这个帖子里面说了几个事情：

葡萄:中航的成就是在C919承重件上用这个技术做到了

1. 而清华大学和华中科技大学，都已经利用这个技术实现了发动机领域开发应用。其中该技术让我国某款发动机器件的研制时间缩短了约19周。

这个说法只能蒙外行。发动机上的器件何止上万。工况不同，要求完全不一样。你举的这个例子虽然有可能是事实，但对你的论点完全没有支撑。因为很多人质疑的不是3D printing的应用，只是质疑的是你描绘的图景。

2. 中航的成就是在C919承重件上用这个技术做到了4米*3米*2米的大件成型并通过了国家验收。

你不妨说出来是哪个大型件。如果我猜的不错的话，你这个例子根本是扯淡。鄙人的同事回国参加C919计划的人不少，我可以很容易验证你的话。btw, 我可以很明确的说，德国人在慕尼黑的DMLS的工作区间是250mm*250mm*185mm，你也许可以告诉我4*3*2的工作件是如何做出来的。当然，神州大地上处处有奇迹，比如昨天的打黑英雄今天就变成了贪污犯。所以我也只敢猜猜，还有请葡萄明确告知是哪个大型件。

最后，谈谈我对科技树的看法。我倾向于同意葡萄的部分说法，科技的发展会颠覆国家之间竞争的势态。但问题是搞科技是烧钱。过去60年中国的科技水平有了翻天覆地的变化，举国体制功不可没。但问题是过去的经验不适合未来。以前我们落后，所以瞄着领先的人追赶，山寨，我们60年可以走别人300年的路。但现在国内外的水平相差不多，没有谁领先我们30年可以任中国去模仿，这个时候举国体制的科技政策就有了大问题。因为资源有限，加上举国体制，所以突破的方向正确与否就非常关键。我前文所说的葡萄你这样的人掌管科技资源会带来灾难，说得就是这个角度。葡萄你自然是不服的，否则你就不会说什么“但是，做技术政策方向的人已经肯定这个是未来技术应用的方向之一”。我在这里说句狂妄自大的话，我还真不觉得国家973首席专家都是大牛，他们认定的事情不见得不能质疑。

不过你有句话我是同意的，时间会证明一切。就是不知道你描绘的前景中有没有加上一个时间限制？

就是这种技术会使非工业国家更容易工业化，而不是葡萄说的更难。

因为原来需要一个完整的配套来满足工业体系和科研体系的需要，如果3D打印机真的成熟的话，一台或几台3D打印机就可以满足这些要求了。

而培养一个体系，明显要比维护几台3D打印机难得的多。

技术越进步，越难于垄断，越有利于技术扩散，而不是相反。而资本主义的根本问题就是总是企图维持自己的技术垄断，逆潮流而动，所以屡屡危机。

所谓1994年的技术储备，连个实用的打印机键盘打不出来

不管什么成本

居然被当作新产业革命的标志

不是为了骗钱，世上有几个傻瓜政客真信这个

没有必要这种语气来说，就算你有认识的人在做c919，就算973的人不是牛人。

其实你也未必是牛人，对吧？何必。

这两段话的关键之处，也就是老兄、葡萄和大家分歧的地方，在于这个“用”字。什么叫“用”？什么叫用某技术做成某工件？这个得具体情况具体分析。“用”可能是直接利“用”，也可以是间接地“用”，可能是全部采用，也可以是局部使用，这其中的分别还是很大的。

先说发动机，直接打印金属机械零件，特别是发动机用的高性能零件，目前是根本做不到的，在可以预见的将来也看不出有这个前景，无论从成本、精度、材料还是批量上都是天差地远。不过这不等于就不能“用”3D打印技术，估计所谓“用”，是在研发中间，“用”3D打印出设计原型的塑料模型进行试装配等用途，或者用3D打印蜡模用于铸造。在开发设计过程中，要得到测试零件，特别是腔体类零件，3D打印的优势是明显的。单看原文，可能会让人理解成直接“用”3D打印出发动机，其实这是一种误解，仔细看看，人家说的是“利用”这项技术缩短“研制”时间，可见这离制造还远着呢。

第二个所谓“用这个技术做到了4米*3米*2米的大件成型”，这其中可能也有类似的误解。会不会是在制造之前“用”这个技术制作了3D模型，以方便研究制造工艺？另一种可能是在工件的局部用3D打印技术造出普通工艺难以实现的部分，或者可能是在制造过程中用3D打印出某个辅助的工装，这些都可以叫“用”，但远远不是直接完整地制造工件。当然，以上都是猜测的，了解内情的童鞋不妨给说说。

其实除了成本和精度，3D打印还面临很多致命问题，包括温度漂移、热变形、内应力消除、空间精密定位等等。这都是所有制造方式需要面临的共同，如果能解决的话，同样能极大地提高去除式加工方法的精度和效能。如果能借3D打印的东风，把力气投在这些方面，提高的是整个制造业的基础水平，也是一件大好事。

航大型整体钛合金构件激光成型，用于c919的机头。

根据网上的论文，北航解决了我前面提出的钛合金激光成型中的“内部缺陷和热应力”的问题，并已经用于C919。倘若此事为真，那么国内在这个方向上确实走到了世界的前沿。在此我收回我上文中对葡萄的质疑，但前文的结论不变。

就好比飞机比火车快，那么从北京到广州，大多数人可能就比较倾向于坐飞机。但是从北京到天津，去坐飞机我觉得基本上是吃饱了撑的。

3D打印技术也一样，它要解决的，是现有技术有难度的地方。对我而言，它的吸引点在于小尺度微观操作上。

平心而论，你们两个的话都有道理，只是都有点走极端的趋势，只不过正好相反方向。

加工模式是解决复杂问题的，简单产品是质疑未来前景忽悠的

某种意义上，相当长时间只能打玩具

连个实用键盘做不好，更不用说其他

我不反对3D打印机，相反是很好的微观加工思路和益智玩具

反对的是无限拔高神话——圈钱

同时组织了这么多人吹捧，反向看就是了

从我化工机械的经历，可以断言除了极少数微小物的个件，这个绝对是质次价高的败家工具，即使在遥远的未来

强度、精度、成本，怎么发展，绝大多数领域任何一块都不会有优势

引自忙总关于太行发动机研发一文

例如本来昧国一个人利用3D技术打印出了步枪机匣，结果在中国记者的生花的妙笔下面，就变成了整只枪都是打印出来的了。

去网上搜了下，果然相当有料：

关于激光成型技术

下面这个链接介绍了北航的王华明团队：

四代机的钢筋铁骨的保证：北航的 钛合金大型结构件激光快速成形技术

里面的好几张图挺有意思的，不知是PS的还是另有故事。其中标题为“这个成果已经在11B上成功应用了”的插图，看其外形，酷似前阵子的“粽子机”；后面还有的所谓“第四代多用途隐形战机”，不知是个什么妖蛾子；最后的一张图难道是双发版J10？

从下面这个链接看，相关技术的产业化已经开始了。关心技术细节童鞋请耐心多翻几页，后面有相当详细的技术说明和图示，还有用于C919的构件照片，看上去是个框架类零件，很适合3D打印加工。

中航重机董事会关于投资建设激光快速成形项目的公告

http://wenku.baidu.com/view/cbb8974be45c3b3567ec8bdd.html

你发言中提到：

能否详细解释一下其中的因果关系？