2013年3D打印有一個(gè)里程碑式的事件，通用電氣公司利用3D打印技術(shù)為其最新飛機(jī)制造超過(guò)8.5萬(wàn)個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴嘴。與傳統(tǒng)方法不同的是，他們不再需要組裝20個(gè)不同的零部件，而是利用3D打印機(jī)一體成型。

2016年，一棟400平方米的兩層別墅在北京通州區(qū)宋莊鎮(zhèn)的工業(yè)區(qū)亮相，整個(gè)別墅的墻體都是用3D打印技術(shù)整體打印而成，工期僅45天。

3D打印技術(shù)被譽(yù)為引領(lǐng)第三次工業(yè)革命的新技術(shù)，近年來(lái)備受矚目，不但引領(lǐng)科技行業(yè)走向一個(gè)新的方向，同時(shí)也為教育行業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展契機(jī)。據(jù)報(bào)道，2016年國(guó)內(nèi)幾乎大城市的中小學(xué)都配置了3D打印機(jī)。國(guó)內(nèi)的3D打印教育應(yīng)用情況發(fā)展如何？存在那些桎梏及解決辦法？ 3D打印上市公司的發(fā)展和盈利能力如何？未來(lái)有怎樣的發(fā)展趨勢(shì)？

3D打印技術(shù)研究派系分布圖

3D打印作為高端制造技術(shù)的指引者備受業(yè)界重視，國(guó)內(nèi)開(kāi)展3D打印技術(shù)研究的時(shí)間基本與世界同步，目前開(kāi)展3D打印研究的幾個(gè)單位各有特色。

清華大學(xué)在國(guó)內(nèi)較早地開(kāi)展了3D打印技術(shù)研究，研究領(lǐng)域主要是在電子束選區(qū)熔化技術(shù)方面，并且研發(fā)了相關(guān)的3D打印設(shè)備。北航開(kāi)發(fā)出飛機(jī)大型整體鈦合金主承力結(jié)構(gòu)件激光快速成形工程化成套裝備。西北工業(yè)大學(xué)建立了激光快速成形系統(tǒng)，針對(duì)多種金屬材料開(kāi)展了工藝實(shí)驗(yàn)；華中科技大學(xué)對(duì)金屬材料及高分子材料的3D打印進(jìn)行了研究；西安交通大學(xué)在生物醫(yī)學(xué)用內(nèi)置物的3D打印以及金屬材料的激光熔融沉積成形方面開(kāi)展了工作，完成了多例骨科3D打印個(gè)性化修復(fù)的臨床案例。國(guó)內(nèi)比較著名的 3D 打印企業(yè)與高校之間的關(guān)系，及其從事 3D 打印產(chǎn)業(yè)的相關(guān)情況見(jiàn)表1 所示。

 表1   國(guó)內(nèi)主要3D打印產(chǎn)業(yè)公司業(yè)務(wù)及其支撐科研團(tuán)隊(duì)

3D打印公司的教育布局

據(jù)調(diào)查顯示，2015年國(guó)外主要3D打印上市公司處于虧損或微利狀態(tài)，國(guó)內(nèi)主要3D打印上市公司的狀況亦是如此。

據(jù)悉，國(guó)外3D打印上市公司的上市地點(diǎn)以納斯達(dá)克為主，其中包括Faro、Materialise Nv、Exone Co、Stratasys，3D打印巨頭3D Systems將上市地點(diǎn)選在了紐交所。在這些國(guó)外3D打印上市公司中，F(xiàn)aro、SLM Solutions處于微利的狀態(tài)，其余上市公司處于虧損的狀態(tài)，Stratasys虧損的程度比較高。

相對(duì)而言，國(guó)內(nèi)3D打印行業(yè)的上市公司較少，包括先臨三維、峰華卓立、聯(lián)泰科技、嘉一高科。國(guó)內(nèi)大部分3D打印公司把上市地點(diǎn)選在新三板。在國(guó)內(nèi)3D打印上市公司中，聯(lián)泰科技、先臨三維以及峰華卓立處于盈利的狀態(tài)，其余上市公司處于虧損的狀態(tài)。

3D打印上市公司對(duì)教育都抱有極大期望，先臨三維的三大業(yè)務(wù)布局之一就是在教育創(chuàng)意消費(fèi)領(lǐng)域以 3D 打印創(chuàng)新教室和 3D 打印創(chuàng)新體檢中心商業(yè)模式為抓手，結(jié)合3D數(shù)據(jù)云平臺(tái)（3D 客網(wǎng)），通過(guò)線(xiàn)上線(xiàn)下、校內(nèi)校外，快速予以復(fù)制推進(jìn)，激發(fā)廣大學(xué)生、家庭、大眾消費(fèi)者對(duì) 3D 打印產(chǎn)品的消費(fèi)熱情和興趣。與教育相結(jié)合，成為了3D打印行業(yè)突破的方向之一。

“投資教育，就是投資未來(lái)的客戶(hù)?！毕扰R三維副總經(jīng)理趙東來(lái)說(shuō)。北科光大耕耘三維技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)近10年，推出了3DCloud照片建模服務(wù)平臺(tái)、3D打印機(jī)等產(chǎn)品。但北科光大并沒(méi)有僅止步于3D產(chǎn)業(yè)，而是將其與青少年教育相結(jié)合，引進(jìn)steam教育理念，開(kāi)發(fā)出一系列相關(guān)課程并建造巧客3D+智造館，用寓教于樂(lè)的方式，將最新科技送到青少年身邊。嘉一高科投資設(shè)立武漢嘉一三維教育科技有限公司，致力于3D技術(shù)在教育教學(xué)的應(yīng)用，提供3D教育教學(xué)整體解決方案。

表2  國(guó)內(nèi)主營(yíng)3D打印上市公司

資本市場(chǎng)對(duì)3D打印教育的追逐。2015年10月3D打印平臺(tái)“魔猴網(wǎng)” 獲得神州泰岳旗下泰岳梧桐千萬(wàn)級(jí)別 A 輪融資。早期魔猴網(wǎng)團(tuán)隊(duì)主要面向?qū)I(yè)用戶(hù)提供 3D 打印服務(wù)，為了適應(yīng)來(lái)自各行各業(yè)專(zhuān)業(yè)用戶(hù)對(duì)尺寸，材料，精度各不相同的要求，魔猴網(wǎng)團(tuán)隊(duì)積累了很多臺(tái)不同規(guī)格的 3D 打印機(jī)，并把他們組成了打印網(wǎng)絡(luò)。

毛豆科技是全球第一家以3D打印機(jī)應(yīng)用為主業(yè)的公司，也是全球首家專(zhuān)為3D打印機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的公司。2015年11月25日，幼兒3D打印教育方案商毛豆科技眾籌超額融資完成1447萬(wàn)，這是毛豆科技在京東金融發(fā)起的一次股權(quán)眾籌，最終只要了其中709.2萬(wàn)元的投資，本輪毛豆科技的投前估值是3200萬(wàn)元。

2016年2月，“3D+創(chuàng)客匯”項(xiàng)目以高達(dá)4000萬(wàn)元的估值成功獲得了天使輪融資，引起了3D界和創(chuàng)業(yè)界的高度關(guān)注。

表3  資本市場(chǎng)對(duì)3D打印教育的追捧

3D打印教育投資案例

3D打印技術(shù)能實(shí)現(xiàn)虛擬世界與實(shí)體世界的有機(jī)結(jié)合，將觸覺(jué)和視覺(jué)結(jié)合，通過(guò)學(xué)生的觸覺(jué)抓住核心概念的三維模型，把枯燥的課程變的生動(dòng)。3D打印與教學(xué)結(jié)合不在于其技術(shù)，而是作為工具，原來(lái)抽象的可以通過(guò)3D打印成為具體的實(shí)物。針對(duì)3D打印的校本課程也會(huì)不斷開(kāi)發(fā)，但其重點(diǎn)依然在于設(shè)計(jì)，3D打印成為課程的必要載體，就像計(jì)算機(jī)一樣，融合中小學(xué)的教育體系。

案例1  中科院3D打印創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室

中興華教育的負(fù)責(zé)人鄭毅騫介紹，“3D打印創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”以中科院廣州電子技術(shù)研究所的高性能3D打印系統(tǒng)為技術(shù)支撐，以教育部“中小學(xué)創(chuàng)造力”總課題組為理論指導(dǎo)，整合工信部國(guó)家信息技術(shù)緊缺人才培養(yǎng)工程的培訓(xùn)認(rèn)證內(nèi)容資源，橫向聯(lián)合中國(guó)創(chuàng)造力大賽及“鐘南山創(chuàng)新獎(jiǎng)”評(píng)選委員會(huì)，形成一套理論與實(shí)踐并重、興趣與成果共有的“創(chuàng)新校園”整體解決方案。

據(jù)悉，與中科院廣州電子技術(shù)研究所共建“3D打印創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”的學(xué)校目前已遍布全國(guó)15個(gè)省，下一步將繼續(xù)為各地中小學(xué)與中科院廣州電子所、北大考古合作共建牽線(xiàn)搭橋，將3D打印技術(shù)與中小學(xué)學(xué)科融合，引導(dǎo)、鼓勵(lì)各個(gè)共建校立足本地特色、鄉(xiāng)土文化構(gòu)建3D打印校本課程。

案例2 創(chuàng)客教育的推廣和落地

2016年3月3日，教育部教育裝備研究與發(fā)展中心根據(jù)教育部工作部署制訂了2016年工作要點(diǎn)，把創(chuàng)客教育和“STEAM課程”作為加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)造教育研究的中心工作。其中，日益被人們所熟知的3D打印技術(shù)成為了創(chuàng)客教育實(shí)現(xiàn)和推廣的重要橋梁。

目前3D打印機(jī)已經(jīng)被引入一些中小學(xué)及高校科研機(jī)構(gòu)，尤其在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域已開(kāi)始投入教學(xué)。另外也有一些3D打印教育的商業(yè)模式涌現(xiàn)，豐富了3D打印在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。3D打印技術(shù)服務(wù)下的創(chuàng)客教育符合學(xué)生的學(xué)習(xí)天性，促進(jìn)學(xué)生在集體中協(xié)作學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的知識(shí)融合，將創(chuàng)意變成實(shí)物，這也將是未來(lái)教育模式的發(fā)展方向。

案例3  3D打印的教育培訓(xùn)

2016年底，3D打印職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校在青島掛牌，是中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和世界3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為緩解3D打印人才短缺，布局的培訓(xùn)基地。同時(shí)，在國(guó)內(nèi)3D打印教育的商業(yè)模式也開(kāi)始涌現(xiàn)，包括神州泰岳投資的魔猴網(wǎng)以師資培訓(xùn)為主，“3D打印豐富的案例實(shí)例，特別適合職業(yè)教育以實(shí)例為主的方式，”魔猴網(wǎng)CEO張勇向藍(lán)鯨教育表示，“3D打印本身在這塊有優(yōu)勢(shì)，一是數(shù)據(jù)多，二是案例多，三是我們能夠把真正一線(xiàn)的運(yùn)營(yíng)帶到學(xué)校去”。另外一些創(chuàng)新模式還有，青少年及兒童3D打印教育的idreamer3D，基于社交網(wǎng)絡(luò)的3D打印在線(xiàn)互動(dòng)平臺(tái)D國(guó)學(xué)堂，杭州銘展聯(lián)合浙江大學(xué)推出的Teach創(chuàng)新學(xué)園，以及曼恒數(shù)字針對(duì)高校開(kāi)發(fā)的“3D互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)”等。

行業(yè)瓶頸待攻破

國(guó)內(nèi)涉足3D打印的企業(yè)仍處于粗放生產(chǎn)設(shè)備的階段，缺少核心龍頭企業(yè)，更重要的是，國(guó)內(nèi)3D打印企業(yè)存在生產(chǎn)效率、材料短缺、缺乏核心技術(shù)等問(wèn)題。

“無(wú)法商業(yè)化量產(chǎn)，這也是被業(yè)內(nèi)詬病最多的一點(diǎn)?！?究其原因，業(yè)內(nèi)專(zhuān)家透露，一方面3D打印所使用的耗材非常有限。目前3D打印的耗材原料僅有石膏、無(wú)機(jī)粉料、光敏樹(shù)脂、塑料、陶瓷等10多種，且價(jià)格較為昂貴，金屬尤是。另一方面，3D打印機(jī)的價(jià)格十分高昂，大多桌面級(jí)的3D打印機(jī)售價(jià)都在2萬(wàn)元人民幣左右，國(guó)內(nèi)仿制品的價(jià)格在6000元左右，但質(zhì)量卻難以保障。

“3D打印在教育的瓶頸問(wèn)題有兩個(gè)，一是缺少師資。二是缺少真正理解3D打印項(xiàng)目的主管領(lǐng)導(dǎo)?！敝锌圃?D打印創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的楊德洪向藍(lán)鯨教育表示，“沒(méi)有實(shí)質(zhì)性成果的3D打印項(xiàng)目，終究會(huì)被淘汰”。

3D打印教育展望：爆發(fā)在即 

3D打印教育有瓶頸，但發(fā)展勢(shì)頭銳不可當(dāng)。據(jù)最新調(diào)查顯示，3D打印行業(yè)2011年全球的收入為17.14億美元，2015年上漲到51.65億美元，從2011年2015年3D打印行業(yè)的收入保持了30%的復(fù)合增速。2016年，3D打印行業(yè)依然保持了快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。一份來(lái)自前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的報(bào)告預(yù)測(cè)到2020年，全球3D打印市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)354億美元。

在新興技術(shù)領(lǐng)域，3D打印已經(jīng)走過(guò)了炒作階段，正快步融入人們生產(chǎn)與生活之中。3D教育作為一種優(yōu)質(zhì)教育資源和嶄新的教育信息化形式，將開(kāi)創(chuàng)一種全新的教學(xué)模式，是未來(lái)教育的發(fā)展趨勢(shì)。

3D打印對(duì)教育的促進(jìn)不是單向的，反過(guò)來(lái)，向教育領(lǐng)域的滲透又能推動(dòng)3D打印技術(shù)的進(jìn)化。無(wú)論是3D打印對(duì)教育的促進(jìn)還是教育對(duì)3D產(chǎn)業(yè)的反哺，3D打印呈現(xiàn)出的強(qiáng)勁生命力和巨大的發(fā)展前景，都讓人興奮。