差不（bú）多20年前（qián），剛過而立之年的李滌塵剛剛從西安交通大學獲得博（bó）士（shì）學位，本（běn）科學習材料、之後轉攻機械的他受盧秉恒教授之邀，參加到一種被稱為快速成型技（jì）術的研究中（zhōng）。這（zhè）種技術能根據設定好的程序將微小材料單元逐層累積，這與傳統機械製造業中經常可見的鑄（zhù）造、切削（xuē）等工藝完全不同。李（lǐ）滌塵當時就意識到，這種技術在未來應（yīng）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（zhè）一（yī）領域的研究者之一。在國際（jì）上，他也沒落後同（tóng）行們（men）多少。整個20世紀90年代，這個領域的專利總數一直增（zēng）長緩慢。那之後接近20年，美國總（zǒng）統奧巴馬才在演講中將這種技術命（mìng）名為“3D打印”。但正是這次命名，讓3D打印徹底為世（shì）人所知。

 

這中間（jiān）的（de）10多（duō）年，李滌塵一直在尋找空間去應（yīng）用這項技（jì）術，西安成為了首選。考慮到工業積累（lèi）和文化底蘊，中國恐怕沒有幾座城市能比西安更合適作為（wéi）前沿機械技（jì）術的試（shì）驗（yàn）場。中國惟一的衛星測試（shì）中心和飛機試飛研究院在這座城市，神舟飛船上接近八成的零部件（jiàn）由這裏的企（qǐ）業生產，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（lǐ）還有一個與中關村和蘇州高科技園區齊名的高新技術產業開發區，一切都再完（wán）美不過了。

 

李滌塵不（bú）可能錯（cuò）過這樣的（de）舞台。過去十（shí）幾年，他一直在與各種機構溝通，希望能為3D打印找到潛在的市場（chǎng），也希望（wàng）能借（jiè）助大家的智慧（huì）解決3D打印技術演進過程中（zhōng）遇到的諸（zhū）多難題。這種想法，在他稱為西安交通大學機械製造（zào）係統工（gōng）程國家重點實驗室主任（rèn）後就更強（qiáng）列了。

 

從西安市中心的城牆遺址公園（yuán）向東（dōng）南方向走上（shàng）10公裏，就到了李滌塵所在的（de）實（shí）驗室。在這個（gè）擁有400名研究生和100名教師的龐大機構裏，很多有意思的研（yán）究都在開展。他們研（yán）究了人造骨骼、人工器官、飛機發動機葉片（piàn），潔淨實驗室中幾乎（hū）永不停息地在進行各種實驗。他們還在研究可以從自然（rán）腔道——例如口腔進入人體進行手術的手術（shù）機器人，機器人上（shàng）麵的智能材料能感受到人體內的（de）變化，這樣就能（néng）在（zài）幾乎（hū）沒有（yǒu）外傷的情況下（xià）完成手術。

 

這也（yě）符（fú）合這個國家重點實驗室的定位。按照最出色的設想，這個在（zài）1995年依靠（kào）世界銀行的貸款建立起來的實驗室，其建設目（mù）標就（jiù）是將現代信息技術、管理工程與製造技術相（xiàng）結合，充分利用計算機、通信、自動化和管理（lǐ）工程等（děng）領（lǐng）域的（de）新成果（guǒ）發（fā）展製造業的新工（gōng）藝和新技術。

 

就在《環球財經》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（wù）設計製造（zào）技術及應用”剛剛獲得國家技術發明獎二等獎，顱骨修複手術的效率因此提高了超過80%，這對我國每年因（yīn）創（chuàng）傷、病變、車禍造成的300多萬顱（lú）頜麵骨缺損患者而言是個不小的福音（yīn）。

 

“我們與絕大多數機械類實驗室不同，我（wǒ）們（men）這裏的交叉學科（kē）知識更多（duō）。”在西安這樣的古城，李滌塵依然可以讓你感受（shòu）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（yǒu）感性的期望。他知道創新難（nán）處所在，因此願意極盡所能地嚐試一些充滿理想主（zhǔ）義（yì）色彩的想（xiǎng）法。在幾個小時（shí）的交談中，他經常提到思想的保守會對創新造成怎樣的桎（zhì）梏，他希望可以打破這些束縛思（sī）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（tái），這（zhè）當然不會輕鬆（sōng），但“隻把螺母做好不應該成為當代中國大學（xué）生承擔的時代責任”。

 

在這（zhè）個年屆知天命的西安（ān）人身邊，你處（chù）處能看到曆（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》沒有固定的課本，他反（fǎn）而要求學生分（fèn）點時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（zhī）學術期刊，還包括科普讀物，“傳統（tǒng）機械實驗室解（jiě）決的是（shì）技術難題，思考的是如何與傳統機械產（chǎn）業進行融合。我希望我們專注前沿研究，在事關未來的領（lǐng）域（yù）尋找機械研究（jiū）的定位。機械行業的發展依靠的也（yě）是智慧，這（zhè）些（xiē）可以啟迪智慧。”

 

3D打印當然是李滌塵（chén）最早開（kāi）始關注的領域。早在2000年時，他就已經開始呼籲國家加強對增材製造的關注、研究和支持。轉折點直到奧（ào）巴馬（mǎ）號（hào）召美國以（yǐ）3D打印為主要內容之一實現再工業化才到來（lái）。而這時，距離李滌塵初次呼籲加強這類研究（jiū）已經過去了超過10年。我們和李（lǐ）滌塵教授的對話，也就從這段快被遺忘的曆史展開。

 

中國不缺少專業人才，但（dàn）缺（quē）少製定創新戰略的人才

 

《環球財（cái）經》：您的經曆（lì），經典詮釋了什麽是“十年寒窗無人問，一朝成名天下知”。早在2000年，您（nín）就開始建（jiàn）議發展（zhǎn）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（mǎ）在演講中的一（yī）句話讓這個技（jì）術（shù）獲得了廣泛關注後，我國才開始用很大精力去推動3D打（dǎ）印技術的發展（zhǎn）。現在回頭看看3D打印這（zhè）些年走過的路，您是（shì）怎樣的心情？

 

李滌塵：奧巴馬講話之前，我們確實很難（nán）申請到足夠資金進行大規模研究，基本的經費來源是國家自然科學基金。但（dàn）很多前沿研（yán）究（jiū）就是靠著這些星星（xīng）之火開展起來的。也就（jiù）是因為自然科學基金，我（wǒ）們這些人，才沒轉變研究方向，國家也得以（yǐ）保留了研究3D打印（yìn）的科學家團隊。

 

這就（jiù）涉及到一個問題，為什麽我們總是製定一些已（yǐ）經經過其他國家論證因而風險很小的計劃？回過頭來看，我（wǒ）對這個問題也有些感悟，中（zhōng）國不缺少（shǎo）專業（yè）技術人才（cái），但缺少（shǎo）創新，更缺少創新戰略和製定創新戰略的人。

 

我們都是技術人員（yuán），技術人員在展望未來的時候都有缺點。我（wǒ）們都是站在自（zì）己的角度，看的都是專（zhuān）業範圍內（nèi）極窄的範圍，但製定創新戰略需（xū）要（yào）把（bǎ）科技、經（jīng）濟（jì）和社會聯係起來進行分析。引領世界發展的（de）從來不是科技，而是人類的需要（yào），科（kē）技隻是為解決這些需求（qiú）提供支撐。

 

我們在這個方（fāng）麵做得顯然不足。我們不知道人類麵臨的挑戰在哪裏，不知道采用什麽方式可以促進這些（xiē）問題的解決，不知道怎樣在企業和科研機構之間分配研發任（rèn）務。我們應該意識（shí）到，正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（yè）家看到，才（cái）有了原始創新，有了科技（jì）成果的（de）產業化，才（cái）有了偉大企業的孕育。

 

共享（xiǎng）數據有助（zhù）於應對挑戰

 

《環球財經》：但3D打印（yìn）確實太火了，再加上最近兩年出現的4D打（dǎ）印。大家覺得這（zhè）技術太厲害了，好像傳統的車（chē）間、工廠、模（mó）具都沒什麽存在的意義了，您覺得是這麽回事嗎？

 

李滌塵（chén）：3D打印確實打開了人們對製造（zào）業的想象空間。但（dàn）大（dà）家可能（néng）太樂觀了。在我們這個研究機（jī）械製造的圈子裏，有一（yī）句話叫“3000，300，30”。我們把製造技術分成三部分：第一類是（shì）包括（kuò）鍛壓這類在內的等材製造，從周（zhōu）朝的（de）青銅器算起，這類製造已經有大概3000年的曆史；第二類（lèi）是包括切削在內的減材製造，從（cóng）工（gōng）業革命（mìng）開始至今已經有（yǒu）大概300年的曆史了；最後就（jiù）是增材製造，從上世紀（jì）80年代在美國興（xìng）起至今大約隻有30年的曆（lì）史。

 

我們（men）認（rèn）為，這三種製造技術各有所長，彼此之間沒有辦法相互替代。增材製（zhì）造確實讓人耳目一新，但另外兩種製造技術（shù）也在進步。等材製造領域的研究（jiū）者們就提出了一次成型的目標，盡管這在目前還實現不了；刀具切削在現代工業中的重要（yào）作用就更是不遑多讓了，高精度的製造——例如微米級別的（de）製造（zào）還（hái）是依靠切（qiē）削。

 

增材製（zhì）造的優勢（shì）在（zài）於另外兩（liǎng）方麵——單件小批量和複雜結構。因為不需要模具（jù），增材（cái）製造在小（xiǎo）批量生產（chǎn）、尤其是小（xiǎo）批量生產複雜構件中（zhōng）的優勢非常巨大，他的效率更高，平均成本也更低。但也正是（shì）因為沒有使用模具，增材製造在大規模生產某些產品時的效率非常低（dī），成本非常高。至少到目前為止，我們還看不到增材製造能（néng）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，您身在局中反而冷靜，原（yuán）因肯定是您看到了這項技術的短板（bǎn）。那3D打印的瓶頸在哪裏？我們應（yīng）該（gāi）怎樣解（jiě）決這些問題，尤其是那些最棘手最迫切的問（wèn）題？

 

李滌塵：3D打印的確麵臨很多挑（tiāo）戰。

 

先說材料。我們實驗室選用的材料是光固化（huà）材料，光固化是（shì）一種化學反應（yīng），這種材料隻要被光照射就（jiù）會（huì）變成固體，這是它的優點，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（hòu）逐漸冷卻的，但3D打印中的金（jīn）屬都是瞬態冷卻的，即冷（lěng）即熱狀況下製作（zuò）的金屬製品內應力很大，很（hěn）容（róng）易開裂（liè）。

 

再說精度。現在的3D打印可以實現的工業化設備精度大（dà）概是50微米，所用金屬粉的直徑大約是30微米（mǐ），材料顆（kē）粒（lì）如果再小就會發生團聚，就（jiù）不適用於目（mù）前的（de）3D打印設備了。50微米的精度在現代工業中是非（fēi）常粗糙的（de），我們熟悉的金屬切削能夠達到的精度是1微米級。

 

最後說材質。目前的3D打印中，發（fā）展最迫切的打印材（cái）料還是金屬。但因為（wéi）打印工藝的問題，逐層打印可能也會留下氣孔缺陷，這就會影響到產品的抗疲勞性能，進而會影（yǐng）響到產品（pǐn）的使（shǐ）用。尤其是在（zài）對（duì）材料要求極高的航天航空領（lǐng）域，這種隱患的危險程度就更高。

 

我是學材料出身的，非常（cháng）清楚材料科（kē）學的進步對像3D打印這樣的新興技術的發展具有多（duō）麽（me）重要的（de）作用。所以（yǐ），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，也需要化學家、材料科學家等多領域科學家的共同努力，這個技術隻（zhī）有這樣才能成熟（shú）。

 

隻就目（mù）前的情況進行分析，有缺陷其實也不是問題（tí），但我們必（bì）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打印找到應用空間。這需要大量細致的（de）研究，需要一定（dìng）的頂層設計。我覺得，國家（jiā）可以（yǐ）支（zhī）持研究，但（dàn）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（jǐ）的實驗數據。這樣（yàng），這些數據就可以被科研人員采集（jí）起來進（jìn）行分析（xī），我們就可以找（zhǎo）到很多規律，整個係統的（de）研究效率就提（tí）升了。這幾年，我（wǒ）們做（zuò）了很多對大數據時代的暢想，但（dàn）沒有第（dì）一手的真（zhēn）實數據，所有這些暢想都無（wú）從談起。

 

《環球財經（jīng）》：如果是（shì）這（zhè）樣，這項技（jì）術好像（xiàng）不值得美國政府花這麽大精力去（qù）推廣啊？

 

李滌塵：如（rú）果看產值，好像是這麽個意思。2014年，全球3D打印的產值（zhí）是40億美（měi）元，這和陝西重卡（kǎ）年產值的一半差不（bú）多。按道理來說，這（zhè）個技術確實（shí）不（bú）值得一個大（dà）國領袖親自去推動。但在回答你的問題之前，我（wǒ）們要先思考這樣一個問題：增材製造已經出（chū）現這麽多（duō）年，為什麽直到金融危機之後才受到美國政府的重視和推動？我想主要（yào）有兩個方麵的原因。

 

首先，在大批量生產領域，美國企業沒法和中國的同行（háng）競爭。確實，我（wǒ）們的產品（pǐn）美國都能（néng）生（shēng）產。但是美國沒有廣闊的市場，沒有大量的產業工人（rén），也沒有極高的組織能力，他們大規模生產（chǎn）的成本與中國企業相比沒有任何競爭力。但美國（guó）又必須重視工（gōng）業和製造（zào）業，意識（shí）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提升製造業的科技含量。

 

增材製造（zào）在這裏就有了用武之地。首先，增材製造在小批量（liàng）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，更經濟地提升產品科技含（hán）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過剩；最後，增材製造可以用一台機器生（shēng）產整件產品，降低（dī）生產過程對經（jīng）驗和技術的依賴，有助於分布式製造的實現，這對美國工業的未來太重要（yào）了。

 

斯坦福產業化模式可（kě）以借鑒

 

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

 

李（lǐ）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（yī）個非常火熱的概（gài）念，我們這個（gè）實驗室就是以研發和推廣（guǎng）這套係統技術而成立的（de）。即便以今天的視角來看，這（zhè）個理念也非（fēi）常好，它希望把所有設備通過（guò）計算機連（lián）接起來，建設一個數字化的、無（wú）人化的工廠，從根本上革新製造業。這個想法在美國（guó）提出之後迅速在國內贏得共識，我們實驗室當時做這個甚至已經（jīng）做到了國內一流水平，很多老師還去（qù）工廠推廣這套係統。

 

但結果怎（zěn）麽樣？我們沒有看到無人化工廠的出現，反而看到了所有采用這套係統的企業都虧損啦！這使我們意識到兩點：就像科學（xué）講求積累一樣，技術的演進也都是（shì）漸進的；對企業而（ér）言，最核心的競爭（zhēng）力不是技術，而是利潤率（lǜ）。上世紀90年代時，絕大多數機（jī）器都不是數控的，計（jì）算（suàn）機的采購成本也非常高，機器人的采購、安裝和使用成本更高，人力成本與這些相比反而（ér）非常低（dī），因此最合適的做法就是大量使用人力而較少使用機器，做計算機集（jí）成製造這樣的創新盡管好聽，但在經濟上（shàng）非常不劃算。所以，那批采（cǎi）用（yòng）這種技術的企業（yè）都破產（chǎn）了。但20年過後，隨著（zhe）設備成本的（de）降低和人力成本的上升，這個（gè）概念實現的時機又成熟了。

 

這（zhè）件事情（qíng）對我也是個教育。我對前沿（yán）技術非常有興（xìng）趣，我們（men）實驗室一直關注的也都不是傳統機械製造，而是那些可能在未來發（fā）揮作用的新（xīn）的製造技術和製造理（lǐ）念。這就對學生的綜合素質提出了更高的要求，他們必（bì）須知道什麽樣的技術在什麽條件下更有可能獲得（dé）成（chéng）功。

 

所以，我現在要求這些學生要學習管理和經濟，要有廣泛的知識麵，這樣他（tā）們才能對機械行業需要的創新有全麵的認（rèn）識。此外，我自己（jǐ）也研究經濟的發展和社會的（de）需要，我相信（xìn），新（xīn）學科、新技術的應用領域一定與社會的發展、經濟結構的演進和人（rén）們（men）的需要密切相關。

 

《環球財（cái）經》：但中國目前的集中式（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（zuǒ）右的時候，我們的3D打（dǎ）印設備剛剛（gāng）研發成（chéng）功。當時，除了高興，我也頭大，不知道這東西能幹什麽，但（dàn）技（jì）術沒（méi）有市場很（hěn）快就會被遺棄。我當時找了很多部門，想（xiǎng）看看這（zhè）項技（jì）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（fāng）麵。

 

首先是生（shēng）物醫（yī）療。現在，我（wǒ）們國家（jiā）的老齡化非常迅速，程度也很高（gāo），醫療需求隻會不斷上升。這一點可以從幾個細節看出來——中國最大的學會是中華醫學（xué）會，美國健康基金會每年的預算比美國自然基金會還多，美國國立衛生研究院每年的經費更是高達300億美（měi）元。

 

所（suǒ）以，定製化醫療設備的需求隻會不斷增加。這幾年（nián），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時候（hòu）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，患者就不用經常手術了。我們還嚐（cháng）試把骨頭裏麵的管道做出（chū）來，讓細（xì）胞在（zài）那裏麵生長。此外，人造肝、人造肌（jī）肉、人造血管等研究也都有團隊在做，我們要保證研究的前沿性。

 

其次是太（tài）空3D打印。我們現在看航天設備都要有很高（gāo）的強（qiáng）度，但那是因為這些設備必須在（zài）跟隨火箭發射升空的過程中承（chéng）擔巨大的載荷。一旦到了太空之（zhī）後，這些設備受的力是非常小的，隻要適（shì）當的（de）強度（dù）就可以讓其發揮作用。這樣一來，複合材（cái）料和3D打印就有了用武之（zhī）地。這一天已經（jīng）不遠，因為我們國家的空間站（zhàn）不久就要被送到太空。我想（xiǎng），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很（hěn）多新的機遇。

 

所以，我這些年來也一直在嚐試（shì）著和西安交大的醫學院（yuàn）、生命學院和航（háng）空航天學院共同招收碩士生和博士生。實踐幾年下來，我覺得（dé）還是挺讓我們大家（jiā）欣慰和滿意（yì）的。

 

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

 

李（lǐ）滌塵：現在提產學研結（jié）合，好多（duō）人（rén）都（dōu）提出來讓大學老師（shī）創業，但我覺得這很難。之所（suǒ）以（yǐ）這麽說，第一點（diǎn）在於產權，大學老師獲得的知識產權主要掌握在學校手中，簡單的經濟學常識告訴我們，這樣的產權結構其實很難把（bǎ）科技企業做大；第（dì）二點在於大學老師本身，大學老師經過幾十年的（de）學習已經形成了自己的價值觀、知識體係和性格特點，這些（xiē）特性中的很多都不符合市場競（jìng）爭的要求，我（wǒ）們沒有將（jiāng）知識產品化的經驗，也沒（méi）有將產品市（shì）場（chǎng）化的經驗，更沒有管理（lǐ）運作一家企業（yè）所必須的技能和對市場的敏感。所以，大學老師不應該成為（wéi）創業主力（lì）軍。

 

在這一點上，我覺得斯坦福的模式——老師占股份、學生（shēng）去創業是正確的。現在的學生掌握了（le）很多技術，他（tā）們其實已經變成了這些前沿技術的載體，而（ér）且他們（men）有闖（chuǎng）勁，有靈感、有成（chéng）為企（qǐ）業家的時間（jiān）和願望。我就特別希望我的學生中（zhōng）能出現幾（jǐ）個真正的企業家，我特別反對他們為了暫時多賺幾百塊錢就隨便找個（gè）工作。在我（wǒ）看來，大學教育裏的（de）源（yuán）頭（tóu）是老師，學生是水，水流到小坑裏，時間長了就蔚為壯（zhuàng）觀；流到大海（hǎi）裏，就算再厲害也顯現不出來了。

 

當然，我們（men）要（yào）幫助他們解決（jué）技術（shù）問（wèn）題，要幫助他們融資和宣傳。我們要讓學生知道所謂創新就是先把一個產品做好，隻要在市場站穩，遠大的夢想就能（néng）實現。要做到這一點，我們必須（xū）要讓學生意識到，科學、技術和創新並不遙（yáo）遠，這就是創新的文化和創新的氛圍。

 

舉個例子，我們實驗室中用的壓印技術就是哈佛大學化學係的（de）學生發現的。在我們實驗室，這種技術被用來（lái）製作光柵，成本低且效果好。很多偉大發現（xiàn）都不（bú）是大（dà）科學家（jiā）做（zuò）出來的（de），盡管這些大科學家因此成名，這些（xiē）偉大（dà）發現最主要的源泉都是年輕人的想象力和（hé）鑽研精神。