3D打印技术——改变世界格局的源动力

　　随着人类文明的发展以及文化、艺术、生产工具及技术的进步，社会经济不断向前发展。在几千年的历史长河中，中国以其卓越的文明遥遥领先于世界各国，特别是经济实力尤为突出。从英国人安格斯·麦迪森所著《世纪经济千年史》中我们可以看到，中国经济总量占世界经济的比重，公元1000年为22.7%，公元1500年为25%，公元1600年为29.2%，东方文明领先于西方世界。

　　然而这一格局在17世纪以后发生了根本性的变化。随着资本主义制度在英国的确立，蒸汽机开始应用于生产领域，机器生产代替手工生产，整个世界从“手工业时代”跨入“蒸汽时代”，第一次工业革命拉开大幕，极大地推动了欧洲各国的经济发展。由于生产方式的改变，生产能力得到大幅提高，国内市场无法及时消化日益增长的商品生产需求，于是英、法、德、意、荷等资本主义国家纷纷向亚、非等其他各洲拓展殖民地，寻找新的市场与原料供应地。以英、法、德、意、荷为代表的欧洲文明已经赶超亚洲，从而形成东方从属于西方的局面，可谓制造改变世界格局。最具实质性的变化发生在第二次工业革命到20世纪中叶期间。1870年以后，由于电力的广泛应用，世界由“蒸汽时代”迈向“电气时代”，科学技术的发展突飞猛进，各种新技术、新发明层出不穷，并被迅速应用于工业生产，大大促进了世界经济的发展。特别是美国的崛起，足以说明制造业对一个国家的发展有着重要的作用。18世纪末，独立后的美国开始仿效英国走工业化现代化之路。美国意识到，只有致力于制造业的发展，才能跻身于世界大国的行列。19世纪上半叶, 美国最主要的发展便是创立新的工厂体制。比如，它将原有的分散制作过程加以合并，实行新的分工，而后将制造某种商品的所有工序集中在一个工厂，置于统一的管理之下。经过一百余年的发展，到19世纪末，世界金融中心由伦敦转移至纽约，美国成为世界上最发达的国家以及世界第一经济大国。可以说，制造业不仅改变着世界格局，而且其发展水平还决定着一个国家的发达程度。如美国68%的财富便来自于制造业，国民总产值的49%是制造业提供；中国自改革开放以来制造业得到迅猛发展，2011年，我国高技术制造业年总产值达9.2万亿元，约占我国GDP比重的19.51%，加工贸易出口总产值达8354亿美元，约占我国GDP比重的11.2%。由此可见，制造业的发展不仅为老百姓的日常生活提供了保障，也为提升我国的综合国力奠定了基础。

　　自2008年美国金融导致的全球经济危机爆发以来，世界经济似乎始终都未走出低谷，尽管期间也曾多次试图反弹，但最终仍因后劲不足而增长乏力。历史经验反复证明，在全球经济陷入衰退之时，正是新经济萌芽和新技术诞生之时。全球经济之萎靡不振，表明传统的生产关系已经严重阻碍了生产力的发展，变革将成为生产关系新的动力。

　　今年以来，对第三次工业革命的探讨达到高潮。美国学者杰里米·里夫金称，互联网与新能源的结合，将会产生新一轮工业革命——这将是人类继19世纪的蒸汽机和20世纪的电气化之后的第三次“革命”。而英国《经济学人》杂志也指出，3D打印技术市场潜力巨大，势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。这些突破将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具，改由更加灵巧的电脑软件主宰，这便是第三次工业革命到来的标志。

　　3D打印技术属于一种非传统加工工艺，也称为增材制造、快速成型等，是近30年来全球先进制造领域的一项集光/机/电、计算机、数控及新材料于一体的先进制造技术。与传统切削等材料的“去除法”不同，3D打印技术通过将粉末、液体片状等离散材料逐层堆积，“自然生长”成三维实体。该技术将三维实体变为若干二维平面，大大降低了制造复杂程度。理论上，只要在计算机上设计出结构模型，就可以应用该技术在无需刀具、模具及复杂工艺的条件下快速地将设计变为实物。该技术特别适合于航空航天、武器装备、生物医学、汽车制造、模具等领域中批量小、结构非对称、曲面多及内部结构零部件（如航空发动机空心叶片、人体骨骼修复体、随形冷却水道等）的快速制造，符合现代和未来的发展趋势。

　　3D打印技术的起源与发展

　　3D打印技术的核心制造思想最早起源于美国。早在1892年，J.E.Blanther在其专利中曾建议用分层制造法构成地形图。1902年，Carlo Baese的专利提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理。1904年，Perera提出了在硬纸板上切割轮廓线，然后将这些纸板粘结成三维地形图的方法。20世纪50年代之后，出现了上百个有关3D打印的专利。80年代后期，3D打印技术有了根本性的发展，出现的专利更多，仅在年间注册的美国专利就有24个。1986年Hull发明了光固化成型(SLA，Stereo lithography