差不多20年前，剛過而（ér）立之年的李滌塵剛剛從西安交（jiāo）通大學獲得博（bó）士（shì）學位，本科（kē）學習材料、之後轉攻機械（xiè）的他受（shòu）盧秉恒教授之邀，參（cān）加到一（yī）種被稱為快速成型技（jì）術的研究中。這種技術能根據設定好的程序將微（wēi）小材料（liào）單元逐層累積，這與傳統機械製造業（yè）中經常可見的鑄造、切削等工（gōng）藝完全（quán）不同。李滌塵當時就意識到，這種技術在未來應該有很大的發（fā）展空間。

 

這也使李滌塵成為（wéi）國內最早涉足這一領域（yù）的研究者之一（yī）。在（zài）國際上，他也沒落後同行們多少。整個20世紀90年代，這個領（lǐng）域的專利總數一直（zhí）增長緩慢。那之後接近20年，美國總統奧巴馬才在演講中將這種技（jì）術命名為“3D打印”。但正是這次命名，讓3D打印徹底為世人（rén）所知。

 

這中間的10多年，李滌塵一直在尋找空間去應用這項技術，西安成為了首選。考慮到工業積累和（hé）文（wén）化底蘊，中（zhōng）國恐怕沒有幾座城市能比（bǐ）西安更合適作為前沿機械技術的試驗場。中國惟一的（de）衛（wèi）星測試中心和飛機試（shì）飛研究院在這（zhè）座城市，神舟飛船上接近八成的零（líng）部件由（yóu）這裏的企業生（shēng）產，其軍工企業和科研院所的數量在中國僅次於北京和上海，這裏還有一個（gè）與中關（guān）村和蘇州高科技園區齊名的高新技術產業（yè）開發區，一（yī）切都再完美不過了。

 

李（lǐ）滌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，也希望能借助大家的智慧解決3D打印技（jì）術演進過程中遇到（dào）的諸（zhū）多難題。這種（zhǒng）想法，在他稱為西安交通大學機械製（zhì）造係統工程國家重點實驗室主任（rèn）後就更強列（liè）了。

 

從西安市中（zhōng）心（xīn）的城牆遺址公園向東南方（fāng）向走上10公裏（lǐ），就到了李滌塵所在的實驗室。在這（zhè）個擁有400名研（yán）究生和100名教師的龐（páng）大機構裏，很多（duō）有意思的研究都在開展。他們研究了人造（zào）骨骼、人工（gōng）器官、飛機發動機葉片，潔淨實（shí）驗室中幾（jǐ）乎永不停息地在進行各種實驗。他（tā）們還在研究可以從（cóng）自然腔道——例如（rú）口腔進入人體進（jìn）行手（shǒu）術的手術機器人，機器人上麵的智能（néng）材（cái）料能感受到人體內（nèi）的變（biàn）化，這樣就能在幾乎沒有外傷的情況（kuàng）下完（wán）成手術。

 

這也符合這個國家重（chóng）點實驗室的定位。按照（zhào）最出色的設想，這個在1995年依靠世（shì）界銀（yín）行（háng）的貸款建立起來（lái）的實驗室，其建（jiàn）設目標就（jiù）是將現代信息技術、管理工程（chéng）與製造技術相結合（hé），充分利用計算機（jī）、通信、自動化和管理工程等領域的新成果發展製造（zào）業的新工藝和新技術。

 

就（jiù）在（zài）《環球（qiú）財經（jīng）》記者見到李滌塵之前，他領導的團隊完成的“個性化顱頜麵骨替代物設計製（zhì）造技（jì）術及應用”剛剛獲得國家技（jì）術發明獎二等獎，顱骨修複手術的效率因此提高了超過80%，這對我國每年因創傷（shāng）、病變、車禍造成的300多萬顱頜麵骨（gǔ）缺損患者（zhě）而言是個不小的福音。

 

“我們與絕大多數機械類實驗室不同，我們這裏的（de）交叉學科知識更多（duō）。”在西安這樣的古城，李滌塵依然（rán）可以（yǐ）讓你感受到創新的（de）強烈衝擊。他語速很快，對現（xiàn）實略有理性的認識，但對未來懷有感性的期望。他知道創（chuàng）新（xīn）難處所在，因此願（yuàn）意極盡所能地嚐試一些充滿理想主義色彩的想法。在幾個小（xiǎo）時的交談中，他經（jīng）常提到思想的保守會對創新造成怎（zěn）樣的桎梏，他希望可以打破這（zhè）些束（shù）縛思想的東西，讓學生能夠用發散的思維在前沿領域尋找機械技術應用的舞台，這（zhè）當然不會輕鬆（sōng），但“隻把螺母做好不（bú）應該（gāi）成為當代（dài）中國大學生承擔的時代責任”。

 

在這個（gè）年屆知天命的（de）西安人身邊，你處處能（néng）看到（dào）曆（lì）史教訓和現實思考留下的印記。李滌塵主講的課程《機械係統》沒有（yǒu）固（gù）定的課本，他反而要求學生分點時（shí）間時間學習經濟和管理，他還要求學生廣泛閱讀科學雜誌——不隻學術期刊，還包括（kuò）科普讀物，“傳統機械實驗室解決的是技術難題，思考的是如何與傳統機械（xiè）產業進行融合。我希望我們專注前沿研究（jiū），在事關未來的領域（yù）尋找機械研究的定位（wèi）。機械行業的發展依靠的也是智（zhì）慧，這些可以啟迪智慧。”

 

3D打印當然是李滌塵最早開始關注的領域。早在2000年時，他就已經（jīng）開始呼籲國家加強對增材製造的關注、研究和支持。轉折點直到（dào）奧巴馬號召美國以3D打印為主要內容之一實現（xiàn）再（zài）工業化（huà）才到來。而這時，距離李滌塵初次呼籲加強這類研究已（yǐ）經過去了超過10年。我們和李滌塵教（jiāo）授的對話，也（yě）就從這段（duàn）快被遺忘的曆史展開。

 

中國不缺少專（zhuān）業人才（cái），但缺（quē）少製定創新戰略的（de）人才

 

《環球財經》：您（nín）的經曆，經典詮釋了什麽是“十年寒窗無人問，一（yī）朝成名天下知”。早在2000年，您就開始建議發展增材製造，那時候這個概（gài）念還不叫“3D打印”，直到美國總統奧巴馬在演講中（zhōng）的（de）一句（jù）話讓這（zhè）個技術獲得了廣泛關注後，我國（guó）才開始用很大精力去推動3D打（dǎ）印技術（shù）的發展。現在回頭看看3D打印這些年走過的路，您（nín）是（shì）怎樣的心情（qíng）？

 

李滌塵：奧巴馬講話（huà）之前，我們確（què）實很難申請到足夠資金進行大（dà）規模研究，基本（běn）的經費來源是國家自然科學基金。但很多（duō）前沿研（yán）究就是靠著這些星星之火開展起來的。也就是因（yīn）為自然科學基金，我們這些人，才沒轉變研究方向，國家也得以保留了（le）研究3D打印的科學家團隊。

 

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

 

我們都是技術人員，技術人（rén）員（yuán）在展望未來的時（shí）候都有缺點。我們都是站在自己的角度，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、經濟和社會聯係起來進行分析。引領世（shì）界（jiè）發展的從來不是（shì）科（kē）技，而是人類的（de）需要，科技隻是（shì）為（wéi）解決這些需求提供支撐。

 

我們在（zài）這個方麵做得顯然不足。我們不知道人類麵臨的挑（tiāo）戰在哪裏，不（bú）知（zhī）道采用什麽方式可以促進這（zhè）些問題（tí）的解決，不（bú）知道怎樣在企業和（hé）科研機構之（zhī）間（jiān）分配研（yán）發任務。我們（men）應該意識到，正是戰略家們在思考這些問（wèn）題的（de）過程中出現的思想火花被企業家（jiā）看到，才有了原始創新，有了科技成（chéng）果的產業化，才有了偉（wěi）大企（qǐ）業的孕育。

 

共享數據有助於應對挑戰

 

《環球財（cái）經（jīng）》：但3D打印確（què）實太（tài）火了，再加上最近兩年（nián）出現的4D打印。大家覺得這技術太厲害了，好像傳統（tǒng）的車（chē）間（jiān）、工廠、模具都沒什麽存在的意義了，您覺得是這麽（me）回（huí）事嗎？

 

李滌塵：3D打印確（què）實打開了人們（men）對製造業的想象空間。但大家可能太樂觀了（le）。在我們這個（gè）研究機械製造的圈子裏，有一句話叫“3000，300，30”。我們把製造技術分成三部分：第一類是包括（kuò）鍛壓這類在內的等材製造，從（cóng）周朝的青銅器算起，這類製造已經有大概3000年的曆史；第（dì）二類是包（bāo）括切削在內的減材製造，從（cóng）工業革命開始至今已經有大（dà）概300年的曆（lì）史了；最後就是增材製造，從上（shàng）世紀80年代在美（měi）國興起至（zhì）今大約隻有30年（nián）的曆史。

 

我們認為，這三種製造技術各有（yǒu）所長，彼此之間沒有辦法相互替代。增材製造確實讓人耳目一新，但另外兩種（zhǒng）製造技術也在進步。等材製造領域的研究者們就提（tí）出了一次成型的目標，盡管這在（zài）目前還實現不了；刀具切削在現代（dài）工業中的重要作用（yòng）就更是不遑多讓了，高精度的製造——例（lì）如微米級別的製（zhì）造還是依靠切（qiē）削。

 

增材製造的優勢在於另外兩方麵——單件小批量和複雜（zá）結（jié）構。因（yīn）為不需要模具，增材製造在小批量生產、尤其是小批量生產複雜構件中的優勢非常巨大，他的（de）效率更高，平均（jun1）成本也更低。但也正是（shì）因為沒（méi）有使用模具，增材製造在大規模（mó）生產某些產品時的效率非常低，成本非常高。至少到目前為（wéi）止，我們還看不到增材製造能在大批量生產領域（yù）替代其他兩種技（jì）術。

 

《環球財經》：全社會都看好，您身在局中反而冷靜，原因肯定是您看（kàn）到了這項技術的（de）短板。那3D打（dǎ）印的瓶頸在哪裏？我們應該怎樣解決這些問題，尤（yóu）其是那些最棘手最迫切的問題？

 

李滌塵：3D打印的確麵臨很多挑戰（zhàn）。

 

先說材料。我們實驗室選用的材料是光（guāng）固化材料（liào），光固化是一種化學反應，這（zhè）種材料隻要被光照射（shè）就會變成（chéng）固（gù）體，這是它（tā）的優點，它的缺點是非常脆。如果用金屬材料，脆的問題可能會得（dé）到解決，但又會產生新的問題，傳統的金屬製品（pǐn）都是在製成後逐漸冷卻的，但3D打印中的金屬都是瞬態冷（lěng）卻的，即冷即熱狀況下製作的金屬（shǔ）製品內應（yīng）力很大，很容易開裂（liè）。

 

再說精（jīng）度。現在的（de）3D打印可以實現的工業化設備精度大概是50微米，所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（tuán）聚，就不適用於目前（qián）的3D打印設（shè）備了（le）。50微米（mǐ）的精度在現代工業中是非常粗糙的，我們熟悉的金屬切削能夠達（dá）到的（de）精度是1微米級（jí）。

 

最後說（shuō）材質。目前的（de）3D打印中，發展最迫切的打印材料還（hái）是金屬。但因為打印工藝的問題，逐層打印可能也會留（liú）下氣孔缺陷，這（zhè）就會影響到（dào）產品的抗疲勞性能，進而會影響到產品的使用。尤其是在對材料要求極高的航天（tiān）航空領域，這種隱患（huàn）的危險程度就更高。

 

我是學材料出身的，非常（cháng）清楚材料科（kē）學的進步對（duì）像（xiàng）3D打印這樣（yàng）的新興技術（shù）的發展具有多麽重要的作用。所以，從長遠來看，3D打印的進一步發展需要機械領域的科學家繼（jì）續努力，也需（xū）要化學家、材料科學家等多（duō）領域科學家的共同努力，這個技術隻有這樣才能成熟。

 

隻就目前的情況進行分析，有缺陷（xiàn）其實（shí）也不是問題，但我們必須知道這些有缺陷的材料在什麽樣的載荷下能夠正常使用，這樣才能為3D打（dǎ）印找到應用空間。這需要大量細致（zhì）的研究（jiū），需要一定的頂層設計。我覺得，國家可以支持研究，但也應該要求從（cóng）事增材製造研究的科學家按照統一的要求和標準的格式公布自己的實驗數據（jù）。這樣，這些數據就可以被科研人員采集起來進行分析，我們就可以找到（dào）很多規律，整個係統的研究效率就提升（shēng）了。這幾年，我們做了很（hěn）多對大數據時代的暢想，但沒有（yǒu）第一（yī）手（shǒu）的真實數據，所有這些（xiē）暢想都無從談起。

 

《環球財經》：如果是這樣，這項（xiàng）技（jì）術好（hǎo）像不值得美（měi）國政府花這麽大精力去推廣啊？

 

李滌塵：如果（guǒ）看產值，好像是這麽個意思（sī）。2014年，全球3D打印的產值是（shì）40億美元，這和陝西重卡年產值的（de）一半差不多。按道理來說，這個技術確實不（bú）值得一（yī）個大國領袖親自去推動。但在回答你的（de）問題之（zhī）前，我們要（yào）先思考這樣一個問題：增材製造已經出現這麽（me）多年，為什麽直到金融危機之後才受到美國政府的重視和（hé）推動？我想主要（yào）有（yǒu）兩個方麵的原因。

 

首先，在大批量（liàng）生產領域，美國企業（yè）沒法和中國（guó）的同行競爭。確實，我們的產品美國都（dōu）能生產。但是美國沒有廣闊的市場，沒有大（dà）量的產業工人，也沒有極高的組織能力，他們大（dà）規模生產的（de）成（chéng）本與中國企（qǐ）業相比沒有任何競爭力。但美國又必須重視工業和製造業，意識到這點之後（hòu），他（tā）們也提出了再工業化的主張，再工業（yè）化的核心就是提升製造業的科技含量。

 

增材製（zhì）造在這（zhè）裏就有了用（yòng）武之地。首先，增材製（zhì）造在小批量生產上的效率非常顯著，這可以幫助美國企業降低研發成本，更經濟地（dì）提升產品科技含量；其（qí）次，增材製造有助於發展定製化生產，這可（kě）以避免出現產能過剩；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依賴，有助（zhù）於分布式製造的實現，這對美國工業的未來太重（chóng）要了。

 

斯（sī）坦福產業化模式可以借鑒

 

《環球財（cái）經》：所以，您認為不（bú）是技術本身，而是（shì）社會的需要、競爭（zhēng）的壓力、成本的考量和發展的趨勢，讓3D打印在今天有了用武之地？

 

李滌（dí）塵：我給你講個故事（shì）。上世（shì）紀90年代中（zhōng）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（wǒ）們這個實驗室就是以研發和推廣這套係統技（jì）術而成立的（de）。即便以今天的視角來看，這個理念也非常好，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（huà）的工廠，從根本上革新製造業。這個想法在美國提出之後迅速（sù）在國內贏得共識，我（wǒ）們實（shí）驗室（shì）當時做這個甚至已經做到了國內一流水平，很多（duō）老師還（hái）去工廠推廣這套係統。

 

但結果怎麽（me）樣？我們沒（méi）有看到無人化工廠的出現，反而看到了所有采用這套係（xì）統（tǒng）的企業都虧損（sǔn）啦！這（zhè）使我們意識到兩（liǎng）點：就像科（kē）學講求（qiú）積累一（yī）樣（yàng），技術的演進也都是漸進的；對企業而言，最（zuì）核心的競爭力不是技術，而是（shì）利潤率。上世紀90年代時，絕大多數機器都不是數控的，計算機的采（cǎi）購（gòu）成本也非常高，機器人的采購、安裝和使（shǐ）用成本更高，人（rén）力成本與這些相比反而非常低，因此最合適的做法就是大量使用（yòng）人力而較少使用機（jī）器，做計算機集成製造這樣的創新盡管（guǎn）好聽，但在經濟上非常不劃算。所（suǒ）以（yǐ），那批采用這種技術的企業都破產（chǎn）了。但20年過後，隨（suí）著設備成本的降低和人力成本的上升，這個概念實現的時機（jī）又成熟了。

 

這（zhè）件事情對我也是個教育。我對前沿技術（shù）非常有興趣，我（wǒ）們實驗室一直關（guān）注的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（zhì）造技術和製造理念。這就對（duì）學（xué）生（shēng）的綜合素質提出了更高的要求，他們必須知道什麽樣（yàng）的（de）技術在什麽條件（jiàn）下更有可（kě）能獲得成功（gōng）。

 

所以，我現在要求這（zhè）些學生要學習管理和經濟，要有廣（guǎng）泛（fàn）的知（zhī）識麵，這樣他們才能對機械行業需要的創新有全麵的認識。此（cǐ）外，我自己也研（yán）究經濟的發（fā）展和社會的需要，我相信，新學科、新技術的應用（yòng）領（lǐng）域一定與社會的發展、經（jīng）濟結構的演進和人們的需要密切相關。

 

《環球財經》：但（dàn）中國（guó）目前的集中式（shì）生產能力已經登峰造極，3D打印的市場空間在哪裏？

 

 李滌塵：我記得1996年左右的時候，我們的（de）3D打印設備剛剛研發成功。當時，除了高興，我也頭（tóu）大，不知道這東西能幹什麽（me），但技術沒有市場很快就（jiù）會被遺棄。我當時找了很多部門，想（xiǎng）看看這項技術的應用前景。經過這些年的思考，我想3D打印可以應用在以下幾個方麵。

 

首（shǒu）先（xiān）是生物醫療。現在，我（wǒ）們國家的老齡化（huà）非常迅速，程度（dù）也很高，醫療需（xū）求隻會不斷上升。這一點可以從幾（jǐ）個細節看（kàn）出來——中國最大的學會是中華醫學會，美國健康基（jī）金會每年的預算比美（měi）國自然基（jī）金會還（hái）多，美國國立衛生研究院每年的經費（fèi）更是高達300億美元。

 

所（suǒ）以，定製化醫療（liáo）設（shè）備（bèi）的需求隻會不（bú）斷增加。這幾年，我們在實驗室做了很多研究工作。例如，我們在製造人造骨骼的（de）時候把軟骨（gǔ）和韌帶也做在一起（qǐ），這樣骨頭（tóu）就不會和軟骨（gǔ）以及韌帶分開，患者就（jiù）不用經常手（shǒu）術（shù）了。我們還（hái）嚐試把骨頭裏（lǐ）麵的管道（dào）做出來，讓細胞在那裏麵（miàn）生長。此外，人造肝、人造（zào）肌肉、人造（zào）血管等研究也都有團隊在做，我們要保證研究的前沿性。

 

其（qí）次是太空3D打印。我們現在看航天設備都要有很高的強度，但那是因為這些設備必須在跟隨火箭發射升空的過程中（zhōng）承擔巨大的載荷（hé）。一旦到（dào）了太空之後，這些設備受的力（lì）是非常小的，隻要適當的強度就可以讓其發揮作用。這樣一（yī）來（lái），複合（hé）材料和3D打印就有了用武之地。這一天（tiān）已經不遠，因為我（wǒ）們國家的空間站不久就要被送到太空。我想，這會給我們（men）的製造業帶來很多全新的理念（niàn），也會給3D打印的研究人員創造（zào）很（hěn）多新的機遇。

 

所以，我這些年來也一（yī）直在嚐試（shì）著和西安交大的醫學院、生命學院（yuàn）和航空航天學院共同招收（shōu）碩（shuò）士生和（hé）博士生。實踐（jiàn）幾年下來，我覺得還是挺讓我（wǒ）們大家欣慰和（hé）滿（mǎn）意的。

 

《環球財經》：您提到了產業化。全世界都知道，中國的科技成果產（chǎn）業化、尤（yóu）其是高（gāo）校中獲得的科（kē）技成果的產業化還有很大的提（tí）升空間。我們在數據統計中也看到，中國最（zuì）大比例的3D打印技術都在高校和研究機構中。因此大家都對（duì）大（dà）學老（lǎo）師寄予厚望（wàng），您怎麽看？

 

李（lǐ）滌塵：現在提（tí）產學研結合，好多人都提（tí）出來讓大學老師創業，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（zài）學校手中，簡單的經濟學常識告訴我們，這樣的產權結構其實很難把科技企業（yè）做大；第二點在於大學老師本身，大學（xué）老師（shī）經過幾十年的學習已經形成了自己的價值觀、知識體（tǐ）係（xì）和性格特點，這些特性中的很多都不符合市場競爭的要求，我們沒有將知識產品化的經驗，也沒有將（jiāng）產品市場（chǎng）化的（de）經驗，更沒有管（guǎn）理運作一家企業所必須的技能和對市場的敏感。所（suǒ）以，大學老師不應該成為（wéi）創業主力軍。

 

在這一點上，我覺得斯坦福（fú）的模式（shì）——老師占股份、學生去創（chuàng）業是正確的（de）。現在的學生掌握了很多技術，他們其實（shí）已經（jīng）變成了這些前沿技術的載體，而且他們有闖勁（jìn），有（yǒu）靈感、有成為企（qǐ）業家的時間和願望。我就特別希望我的學生中能出現幾個真正的企業家，我特別反對他（tā）們為了暫（zàn）時多賺幾百塊錢就隨便找個工（gōng）作（zuò）。在我看來，大學教育裏的源頭是老（lǎo）師，學生是水，水流（liú）到小坑裏（lǐ），時間長了就蔚為壯觀；流到大海裏，就算再厲害也顯（xiǎn）現不出來了。

 

當然，我們要幫助他們解決（jué）技術問題，要幫助他們融資和宣（xuān）傳（chuán）。我們要讓學生知道所謂創新就是（shì）先把一個產品做好，隻要（yào）在市場站穩，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（dào），科學、技（jì）術和創新並不遙遠，這就是創新的文化和創新的氛圍。

 

舉個（gè）例子，我們實驗（yàn）室中用的壓印技術就是哈佛大學化學係的學生（shēng）發現的。在我們實驗室，這種技術被用來製作光（guāng）柵，成本低且（qiě）效果好。很多偉大發現都不是大科學家做出來的，盡管這些大科學家（jiā）因此成名，這些（xiē）偉大發現最主要的源泉都是年輕人的想象力和鑽研精神。