差（chà）不多20年前，剛過（guò）而立之年的李滌塵剛剛從西安交通大學獲得博（bó）士學位，本科學習材料、之後轉攻機械（xiè）的他受盧秉（bǐng）恒教授之邀，參加到一種被稱為快速成型技術（shù）的研究中。這（zhè）種技術能根（gēn）據設定好（hǎo）的程序將（jiāng）微小材料單元逐層累積，這與傳統（tǒng）機械製造業中經常可見的鑄造、切削等工藝完全不同。李滌塵當時就意識到（dào），這種技術在未來應該（gāi）有很大的發展空間。

 

這也使李（lǐ）滌塵成為國內最早涉足這一領域的研究者之一。在國際上（shàng），他也沒落後同行們多少。整個20世紀90年代，這個（gè）領域的專（zhuān）利總（zǒng）數一直增長緩慢。那之後接近20年，美（měi）國總統奧巴馬才在演講中將這種技術（shù）命名為“3D打印”。但正是這次命（mìng）名，讓3D打印徹底為（wéi）世人所知。

 

這中間（jiān）的10多（duō）年，李滌塵一直在（zài）尋找空間去應用（yòng）這項技術，西安成為了首選（xuǎn）。考慮到工業積累和文化底（dǐ）蘊，中國恐怕沒有幾（jǐ）座城（chéng）市能比西安更合適作為前沿機械技術的試驗場。中國惟一的衛星測（cè）試中心和飛機試飛研（yán）究院（yuàn）在這座城市，神舟飛船上接近八成的零部件由這裏的企業（yè）生產，其軍工企業和科研院所的數量在（zài）中國僅次於北京和上海，這裏還有一個與（yǔ）中關村（cūn）和蘇州高科技園區齊名的高新技術產業開（kāi）發區，一切都再完美不過（guò）了。

 

李滌（dí）塵不可能錯過這樣的舞台。過去十幾年，他一直在與各種機構（gòu）溝通，希望能為3D打印找到潛在的市場，也希望能借（jiè）助大家的智慧解決3D打印技術演進過（guò）程中遇到的（de）諸多難題。這種想（xiǎng）法，在他稱為西安（ān）交通大學機械製（zhì）造係統工程（chéng）國家重點實驗（yàn）室主任後（hòu）就更強列了（le）。

 

從西安市中心（xīn）的城牆遺址公園向（xiàng）東南方向走（zǒu）上10公裏，就到了李滌塵所在（zài）的實驗室。在這個擁有400名研究生（shēng）和100名教師的龐大機構裏，很多有意（yì）思的研究都在開展。他們研究了人造骨骼、人（rén）工器官、飛機發動機葉片，潔（jié）淨實驗室中幾乎永不停息地在進行各種實驗。他們還在研究可以從自然腔道——例如口腔進入人體進行手術的手術機器人（rén），機器人上麵的智能材料（liào）能感受（shòu）到人（rén）體內的（de）變化，這樣就能（néng）在幾乎沒有外傷的情況下完成手術。

 

這也符合這個國家重點（diǎn）實驗室的定位。按照最出色的設想，這個在1995年依靠世界銀行的貸款建立起來的實驗室，其建設目（mù）標就是將現代信息技術、管理工程與製造技術相結（jié）合，充分利（lì）用計（jì）算機、通信、自（zì）動化和管理工程等領域的新成果（guǒ）發（fā）展製造業的（de）新（xīn）工藝和（hé）新技術。

 

就（jiù）在《環球財經》記者見到（dào）李滌塵之前，他領導的團隊完成的“個性化顱頜麵骨替代物設計製造技術及應用”剛剛獲（huò）得國家技術發明獎二等獎，顱骨修複手（shǒu）術的（de）效率因此提高了超過（guò）80%，這對我（wǒ）國每（měi）年因創傷、病變、車禍造成的300多萬顱頜麵（miàn）骨缺損（sǔn）患者而（ér）言（yán）是（shì）個不小的福音。

 

“我們與絕大多數機械類（lèi）實驗（yàn）室不同，我們這（zhè）裏的交叉學科（kē）知識更多。”在西安這樣的古城，李滌塵依然可以讓你感受（shòu）到創新的強烈衝擊。他（tā）語速很快，對現實（shí）略有理性的認識，但對未來懷有感（gǎn）性的（de）期望。他知道創新難處所在（zài），因此願意極盡所能地嚐試一些充滿理想主義色（sè）彩的想法。在幾個小時的交談中（zhōng），他經常提到思想（xiǎng）的保守會對創新造（zào）成怎（zěn）樣的桎梏，他希望可以打破（pò）這些束縛思想的東西，讓學生能夠（gòu）用發散的思維在前沿領域尋找機械技術應用（yòng）的舞台，這（zhè）當然不會輕鬆，但“隻把螺母做好不應該成為當代中國大學生承擔的時代（dài）責任”。

 

在這個年屆知天命的西安人身（shēn）邊，你處處能看到曆史教訓（xùn）和（hé）現實思考留下的印記。李滌塵主講的課程《機械係統》沒有固定的課本，他反而要求學生分點時間（jiān）時間學習經濟和管理（lǐ），他還要求學生廣泛閱讀科學雜誌——不隻學術（shù）期刊，還包括（kuò）科普讀物，“傳統機械實驗室（shì）解決的（de）是技術難題，思考的是如何與傳統機械產業進行融合（hé）。我希望我們專注前沿研究，在事關未（wèi）來的領域尋找機械研究的定位。機械行業的發展依靠（kào）的也是智（zhì）慧，這些可（kě）以啟迪智慧。”

 

3D打印當然（rán）是李滌塵（chén）最早開始（shǐ）關注的領域。早（zǎo）在2000年時，他就（jiù）已經開（kāi）始呼籲國家加強對增材（cái）製造的（de）關注、研究和支持。轉折點直到奧巴馬號召美國以3D打印為（wéi）主要內（nèi）容之一實現再工業化才到來。而這時，距離李滌塵初次（cì）呼籲加強這類研究已經過去了超過10年。我們和李滌塵教授的對（duì）話，也就從這段（duàn）快被遺忘的（de）曆史展開。

 

中（zhōng）國不缺少專業人才，但（dàn）缺（quē）少製定創新戰略的人才

 

《環球財經》：您（nín）的經曆，經典詮（quán）釋了什麽（me）是“十年寒窗無人問，一朝成名天下知”。早在2000年，您就開始建（jiàn）議發展（zhǎn）增材製（zhì）造，那時候這個概（gài）念還不叫“3D打印”，直（zhí）到美國總（zǒng）統奧巴馬在演講中的一句話讓這（zhè）個技術獲得了廣泛關注後，我國才開始用很大精力去推動3D打印技術的發展。現在回頭（tóu）看看3D打印這些年走過的路，您是怎樣的心情？

 

李滌塵：奧巴馬（mǎ）講（jiǎng）話之前，我們確實很（hěn）難申請到足夠（gòu）資金進行大規模研究，基本的經費來源是國家（jiā）自（zì）然科學基金。但很多前沿研究就是靠著這些星（xīng）星之火開（kāi）展起來的。也就是因為（wéi）自然科學基金，我（wǒ）們這些人，才（cái）沒（méi）轉變研究方向，國家也得以保留了研究3D打印的科學家團隊。

 

這就涉及到一個（gè）問題，為什麽我們總（zǒng）是製定一些已（yǐ）經經過其他國家論證因而風險很小的計（jì）劃？回過頭來看，我對這個問題也（yě）有些感悟，中國不缺少專業技術人才，但缺少創新，更缺少創新戰略和製定創新戰略的人。

 

我們（men）都是技術人員，技術人員在展望未來的時候都有缺點。我們都是站在自己的角（jiǎo）度，看的都是專業範圍內極窄的範圍，但製定創新戰略需要把科技（jì）、經濟和（hé）社會聯係起來進行分析。引領世界發展的從來不是科技，而是人類的需要，科技隻是（shì）為解決這些需求提供支撐。

 

我們在這個方麵（miàn）做得顯然不足。我們（men）不知道人類麵臨的挑戰在哪裏，不知道采用什（shí）麽方式可以促進這些問題的解決，不知道怎樣在企業和科研機構之間分配研發（fā）任務。我們應該意（yì）識（shí）到，正（zhèng）是戰略家們在思考這些問題的過程中出現的思想火花被企業家看到，才有了原始創新，有了（le）科技成果的產業化，才有了偉大企業的孕育。

 

共享數據有助於應對挑戰

 

《環球（qiú）財經》：但3D打印確實太火了，再加上最近兩年出現的4D打印。大家覺得（dé）這技術太厲害了，好像傳統的（de）車間、工廠、模具都沒什麽存在的意義了，您（nín）覺得是這麽回事嗎？

 

李滌（dí）塵：3D打印確實打開了人們對製（zhì）造業的想象空間。但大家可能太樂觀了。在我們（men）這個研究機械製（zhì）造（zào）的圈子裏，有一句話叫“3000，300，30”。我們把製（zhì）造技術分成三部分：第一類（lèi）是包（bāo）括鍛壓這（zhè）類在內的等材製造，從周（zhōu）朝的青銅器算起，這類製造已經有大（dà）概3000年的曆史；第二類是包括切（qiē）削在（zài）內的減材製造，從工業革命（mìng）開（kāi）始至今已經有大概300年的曆史了；最（zuì）後就是增材製造，從上世紀80年代在美國興起至今大約隻有30年的曆史。

 

我們認為，這三種製造技術各有所長，彼此之間沒有辦法相互替代。增（zēng）材製造確實讓人耳目一新，但另外兩種製造技術也在進步。等材製造領域的研究者們就提出了一次成型（xíng）的目標，盡管這在目前還實（shí）現不了；刀具切削在（zài）現代工業中的重要作（zuò）用就更是不（bú）遑多讓了，高精度的製造——例如（rú）微米級別的製造還是依靠切削。

 

增材製造的優勢在於另外（wài）兩方麵——單件小批（pī）量和複雜（zá）結（jié）構。因為不需要（yào）模具，增材製造在小批量生產（chǎn）、尤其是（shì）小批量生產複雜構件中的優勢非常巨大，他的效率更高，平均成本也更低。但也正是因為沒有使用模具，增材製造在大（dà）規模生產某些產品時的效率非（fēi）常（cháng）低，成本（běn）非常高。至少到目前（qián）為止（zhǐ），我（wǒ）們還看（kàn）不到增材製造能在大批量生產領域替代其他兩種技術。

 

《環球財經》：全社會都看好，您身（shēn）在局中（zhōng）反而冷靜（jìng），原因肯定是您看到了這項技術（shù）的短板。那3D打印的瓶頸在哪裏？我們應該（gāi）怎樣解決這些問題，尤其（qí）是那些最棘（jí）手最迫切（qiē）的問題？

 

李滌塵：3D打印的（de）確麵臨很多挑戰。

 

先說材料。我們實驗室選（xuǎn）用的材料是光固化材料，光固化是一種化學反應，這種材料隻要被光照射就會變成（chéng）固體，這是它的優點，它的（de）缺點是非常脆。如果用金屬材料，脆的問題可能會得到解決，但又會產生新的問題，傳統的金屬製品都是在製成後逐漸冷卻的，但（dàn）3D打印中的金屬都是瞬態（tài）冷卻的，即冷即熱狀（zhuàng）況下（xià）製作的金屬製品內應力很大，很容易開裂。

 

再（zài）說精（jīng）度。現在的3D打印可以實現的工業化設備（bèi）精度大概是50微米，所（suǒ）用金屬粉的直徑大約是30微米，材料顆粒如果再小就會發生團聚，就（jiù）不適用於目前的3D打印（yìn）設備了。50微米的精度在現代工業中是（shì）非常粗糙（cāo）的（de），我們熟悉（xī）的金屬切削（xuē）能夠達到的精（jīng）度是1微米級。

 

最後說材（cái）質。目前的3D打印中，發展最迫切的（de）打印材料還是金屬。但因為打印工藝的問題，逐層（céng）打印可能也會留下氣孔缺陷，這就會（huì）影響到產品的抗疲勞性（xìng）能，進而會影響到產品的使用。尤其是在對材料要（yào）求極高的航天航空（kōng）領域，這種隱患的危險程（chéng）度就更高。

 

我是學材料出身的（de），非常（cháng）清楚材料（liào）科學的進步（bù）對像3D打印這樣的新興技術的發展（zhǎn）具有（yǒu）多麽重（chóng）要的作用。所（suǒ）以，從長遠來看，3D打印的進一步發展需要機械（xiè）領域的（de）科學（xué）家繼（jì）續努力，也（yě）需（xū）要化學家、材（cái）料科學家等多領域科學（xué）家的共同努力，這個技術隻有這樣（yàng）才能成（chéng）熟。

 

隻就目前的情況進行（háng）分（fèn）析，有（yǒu）缺陷其實也不是問題，但我們必須知道這些有缺陷的材料在（zài）什麽樣的載荷下能夠（gòu）正常使用，這樣才能為3D打（dǎ）印找到應用空間。這需（xū）要大量（liàng）細（xì）致的研究，需要一定的頂（dǐng）層設計。我覺得，國家可以支持研究，但也應該要求從事增材製造研究的科學家按（àn）照統一的要求和標準的格式公布自己的實驗數據。這樣，這些數據就可以被科研人員采集起來進行分析，我們（men）就（jiù）可（kě）以找到很多規律，整個係統的研究效率就提升了。這幾年，我們做了很（hěn）多對（duì）大數據時代（dài）的暢想，但（dàn）沒有第一手的真實數（shù）據，所有這些暢想都無從談起（qǐ）。

 

《環球財經》：如果是這樣，這項技術好像不值得美國政府花這麽大精力去推廣啊？

 

李滌塵：如果看產值，好像是這麽個（gè）意思。2014年，全球3D打（dǎ）印的產值是40億美元，這和陝（shǎn）西重卡年產值（zhí）的一（yī）半差不多。按道理來說（shuō），這個技術（shù）確實不值得一個大國領袖親（qīn）自去（qù）推動。但在回答你的問題（tí）之前，我們要先思考這樣一個問題：增材製造已經出現（xiàn）這麽多年，為什麽直（zhí）到金融危機之後才受到美國政府的重視和推動？我想主要有兩個方麵的原因。

 

首先，在大批量生產領域，美國企業（yè）沒法和中國的同行競爭（zhēng）。確（què）實，我（wǒ）們的（de）產品美國都能生（shēng）產。但是美國沒有廣闊的市場，沒有大（dà）量的產業工人，也沒有極（jí）高的組織能力，他們大規模生產的成本與中國（guó）企業相比沒（méi）有任何競爭力。但美國又必須重視工業和製造業（yè），意識到這點之後，他們也提出了再工業化的主張，再工業化的核心就是（shì）提升製造業的科技含量。

 

增材製造在這裏就有了用武之地。首先，增材製造在小批量生產上（shàng）的效（xiào）率（lǜ）非常（cháng）顯著，這（zhè）可以幫助美國企業降低研發成本，更經濟地提升產品科技含量；其次，增材製造有助於發展定製化生產，這可以避免出現產能（néng）過（guò）剩；最後，增材製造可以用一台機器生產整件產品，降低生產過程對經驗和技術的（de）依（yī）賴，有助於分布式製造（zào）的實現，這對美國工業的未（wèi）來太重要（yào）了。

 

斯坦福產業化模式可以借鑒

 

《環球財經》：所以，您認為不是技術本身，而是社會（huì）的需要、競爭的壓力（lì）、成本的考量和發展的趨勢，讓（ràng）3D打印在（zài）今天有了用武之地（dì）？

 

李滌塵：我給你講個故事。上世紀90年代中有一段時間，計算機集成製造係統（CIMS）是一個非常火熱的概念，我們（men）這個（gè）實驗室就是以研發和推廣這套係統技術而成立的。即便以（yǐ）今天的視角來看，這個理念也（yě）非常好，它希望把所有設備通過計算機連接起來，建設一個數字化的、無人化的（de）工廠，從根本上革新製造業。這個想法在（zài）美國提出（chū）之後迅速在國內贏得共識，我們實驗室當時做這個甚（shèn）至已經（jīng）做（zuò）到了國內（nèi）一流水平，很多老師還（hái）去工廠推廣這套係統。

 

但結（jié）果怎麽樣？我（wǒ）們沒有看到無人化工廠的出（chū）現，反而看到了所有采用這（zhè）套係統的企業都虧損啦！這使我們意識到兩點：就像科學講求（qiú）積累一樣，技術的演進也都是漸進的；對企業而言，最核心（xīn）的（de）競爭力不是技術，而是利潤（rùn）率。上世紀90年代時，絕大多數機器都不是數控（kòng）的（de），計算機的采購成本也非常高，機器（qì）人的采購、安裝和使用成本更（gèng）高，人力成本與這些相比反而非常低，因此最合適的做法就（jiù）是大量使用人力而較少使用機器，做計算機集成製造這樣的創（chuàng）新盡管好聽，但在經濟上非常不劃算。所以，那批采用（yòng）這種技術的企（qǐ）業都破產了。但20年過（guò）後（hòu），隨（suí）著設（shè）備成本的降（jiàng）低和人力成本的上升，這個概念實現的時機又成熟（shú）了。

 

這件（jiàn）事（shì）情對我也是個（gè）教（jiāo）育。我對前沿（yán）技術非常有興趣，我們實驗室一直關注的（de）也都不是傳統機械製造，而是那些可能在未來發揮（huī）作用的新的製造技術和製造理念。這就對學生的綜合素質提出了更高的要（yào）求，他們必須知道什麽樣的技術在什麽條件下更有（yǒu）可能獲得成功。

 

所以，我現在要求這些學生要學習管理和經濟，要有廣泛的（de）知識麵，這樣他們才（cái）能對機械行業需要的創新有全麵的認識。此外，我自己也（yě）研究經濟的發展和社會的需要，我相信，新學科、新技術的應（yīng）用領域一定與社會的發展、經濟結構（gòu）的（de）演進和（hé）人（rén）們的需要密切相關。

 

《環（huán）球財經》：但中國目前的集中式（shì）生產能力已經登峰造極（jí），3D打印的市場空（kōng）間在哪裏？

 

 李滌（dí）塵（chén）：我記得1996年（nián）左右的時候，我們的3D打（dǎ）印設備剛剛研發成功。當時，除了高興，我也頭大，不知道這東西能幹什麽，但技術沒有市場很快就會被遺棄。我當時找了很多（duō）部門，想看看這（zhè）項（xiàng）技術的應用前景。經（jīng）過這些年的思考，我想3D打（dǎ）印可以應用在以下幾個方麵。

 

首（shǒu）先（xiān）是生物醫療。現在，我們國家的老齡化非常迅速，程度（dù）也很高，醫療需求隻會不斷上升。這一點可以從幾個細節看出來——中國最大（dà）的學會是中華醫學會，美國健康（kāng）基金會每年（nián）的預（yù）算比美（měi）國自然基金會還多，美國國立衛生研究院每年的經（jīng）費更是高達300億美元。

 

所（suǒ）以，定製化醫療設備（bèi）的需求隻會不（bú）斷增（zēng）加。這幾年，我們在實驗室做（zuò）了很多研究工作。例如，我們在製造人造骨骼的時候把軟骨和韌帶也做在一起，這樣骨（gǔ）頭就不會和軟骨以及韌帶分開，患者就不用經常（cháng）手術了。我們還嚐試把骨頭裏麵的管道（dào）做（zuò）出來，讓細胞在那（nà）裏（lǐ）麵生長。此（cǐ）外，人造肝、人造肌肉、人（rén）造血管等研（yán）究也都有團隊在做，我們要保證研究的前沿性。

 

其次是太空3D打（dǎ）印。我們現在看航天設備都要有很高的強度，但那（nà）是因為這些設（shè）備必須（xū）在跟隨（suí）火箭發射升空（kōng）的過程中（zhōng）承擔巨大的載荷（hé）。一（yī）旦到了太空之後，這些設備受的力是非（fēi）常（cháng）小的，隻要適當（dāng）的（de）強度就可以（yǐ）讓其發揮作（zuò）用。這樣一來，複合材料和3D打印就有了用武之地。這一天已經不遠（yuǎn），因為（wéi）我們（men）國家的空間（jiān）站不久就要被送到太空。我想，這會給我們的製造業帶來很多全新的理念，也會給3D打印的研究人員創造（zào）很多新的機（jī）遇。

 

所（suǒ）以，我這些（xiē）年來也一（yī）直在嚐試著和西安交大的醫學院、生命學院和航（háng）空航（háng）天學院共同招收碩士生（shēng）和博士生。實踐幾年下來，我覺得還（hái）是挺讓我們大家欣慰和滿意的（de）。

 

《環球（qiú）財經》：您提到了產業化。全世界（jiè）都知道，中國的科技成果產業化、尤其是高校中獲得的科技成果的產業化還有很大的（de）提（tí）升空間。我們在數據統計中也看到，中國最大比例的（de）3D打印技術都在高校和研究機構中（zhōng）。因此大家都對大學（xué）老師寄予厚望，您怎麽看？

 

李滌（dí）塵：現在提產（chǎn）學研結合，好多人都提出來（lái）讓大學老師創業，但我覺得這很難。之所以這（zhè）麽說，第一點在於產權，大學老師獲得的知識產權主要掌握在學校手中，簡單（dān）的（de）經濟學常識告訴我們，這樣的（de）產權結構其實很難把科技企業做大；第二點在於（yú）大學老師本身，大學老師經過幾十（shí）年的學習已經形成了自己的價值（zhí）觀、知識（shí）體係和性（xìng）格特點，這些特（tè）性（xìng）中的很多都不符合市場競爭的要求，我們沒（méi）有將（jiāng）知識產品化的經驗，也沒有將產品市場化的經驗，更沒有管理運作一家企業所必須（xū）的（de）技能（néng）和對市場的敏感。所以，大學老師不應該成為創業主力軍。

 

在這一點上，我覺得斯坦福的模式——老師占股份、學生去創業是正（zhèng）確的。現在的學生掌握了很多技術，他們（men）其實已（yǐ）經變成（chéng）了（le）這（zhè）些前沿技術（shù）的載體，而且他們有闖（chuǎng）勁，有靈感、有（yǒu）成為企業家的時間和願（yuàn）望。我就（jiù）特別希望我（wǒ）的學生中能出現幾（jǐ）個真正的企業家，我特別反對他（tā）們為了暫時多賺幾百塊錢就隨便找（zhǎo）個工作。在我看來（lái），大學教育裏的源頭是老師，學生是（shì）水，水流到小（xiǎo）坑裏，時間長了就蔚為壯觀；流到大（dà）海裏（lǐ），就算再厲害也顯現不出來了。

 

當然，我們要幫（bāng）助他們解決技術問（wèn）題，要（yào）幫助他們融資和宣（xuān）傳。我們要讓學（xué）生知道所謂（wèi）創新就是先把一個產品做好，隻要在市場站穩（wěn），遠大的夢想就能實現。要做到這一點，我們必須要讓學生意識到，科學、技術和創新並不遙遠，這就是創新的（de）文化和創（chuàng）新的氛圍。

 

舉個例子，我們實驗室中用的壓印技術（shù）就是哈佛大學化學係的學生發現的。在我們實驗室，這種技術被用來製作光柵，成本低且效果好。很（hěn）多偉大發現都不是大科學家做（zuò）出來的（de），盡管這些大科學家因此成（chéng）名（míng），這些偉大發（fā）現（xiàn）最主要的源泉都是年輕人的想象力和（hé）鑽研精神。