2013年3D打印有一個里程碑式的事件，通用電氣公司利用3D打印技術(shù)為其最新飛機制造超過8.5萬個噴氣發(fā)動機燃料噴嘴。與傳統(tǒng)方法不同的是，他們不再需要組裝20個不同的零部件，而是利用3D打印機一體成型。
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)被譽為引領(lǐng)第三次工業(yè)革命的新技術(shù)，近年來備受矚目，不但引領(lǐng)科技行業(yè)走向一個新的方向，同時也為教育行業(yè)帶來新的發(fā)展契機。據(jù)報道，2016年國內(nèi)幾乎大城市的中小學(xué)都配置了3D打印機。國內(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?未來有怎樣的發(fā)展趨勢?
一、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，國內(nèi)開展3D打印技術(shù)研究的時間基本與世界同步，目前開展3D打印研究的幾個單位各有特色。清華大學(xué)在國內(nèi)較早地開展了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。北航開發(fā)出飛機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)，針對多種金屬材料開展了工藝實驗;華中科技大學(xué)對金屬材料及高分子材料的3D打印進行了研究;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展了工作，完成了多例骨科3D打印個性化修復(fù)的臨床案例。國內(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)情況見表1 所示。
表1 國內(nèi)主要3D打印產(chǎn)業(yè)公司業(yè)務(wù)及其支撐科研團隊
二、3D打印公司的教育布局
據(jù)調(diào)查顯示，2015年國外主要3D打印上市公司處于虧損或微利狀態(tài)，國內(nèi)主要3D打印上市公司的狀況亦是如此。據(jù)悉，國外3D打印上市公司的上市地點以納斯達克為主，其中包括Faro、Materialise Nv、Exone Co、Stratasys，3D打印巨頭3D Systems將上市地點選在了紐交所。在這些國外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。
相對而言，國內(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、三的部落、嘉一高科。國內(nèi)大部分3D打印公司把上市地點選在新三板，三的部落將上市地點選在了上海股權(quán)托管交易中心。在國內(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，通過線上線下、校內(nèi)校外，快速予以復(fù)制推進，激發(fā)廣大學(xué)生、家庭、大眾消費者對 3D 打印產(chǎn)品的消費熱情和興趣。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，就是投資未來的客戶。”先臨三維副總經(jīng)理趙東來說。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、3D打印機等產(chǎn)品。但北科光大并沒有僅止步于3D產(chǎn)業(yè)，而是將其與青少年教育相結(jié)合，引進steam教育理念，開發(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國內(nèi)主營3D打印上市公司
資本市場對3D打印教育的追逐。2015年10月3D打印平臺“魔猴網(wǎng)” 獲得泰岳梧桐千萬級別 A 輪融資。早期魔猴網(wǎng)團隊主要面向?qū)I(yè)用戶提供 3D 打印服務(wù)，為了適應(yīng)來自各行各業(yè)專業(yè)用戶對尺寸，材料，精度各不相同的要求，魔猴網(wǎng)團隊積累了很多臺不同規(guī)格的 3D 打印機，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打印機應(yīng)用為主業(yè)的公司，也是全球首家專為3D打印機開發(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，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709.2萬元的投資，本輪毛豆科技的投前估值是3200萬元。
表3資本市場對3D打印教育的追捧
三、3D打印教育投資案例
3D打印技術(shù)能實現(xiàn)虛擬世界與實體世界的有機結(jié)合，將觸覺和視覺結(jié)合，通過學(xué)生的觸覺抓住核心概念的三維模型，把枯燥的課程變的生動。3D打印與教學(xué)結(jié)合不在于其技術(shù)，而是作為工具，原來抽象的可以通過3D打印成為具體的實物。針對3D打印的校本課程也會不斷開發(fā)，但其重點依然在于設(shè)計，3D打印成為課程的必要載體，就像計算機一樣，融合中小學(xué)的教育體系。
案例1 中科院3D打印創(chuàng)新實驗室
中興華教育的負責(zé)人鄭毅騫介紹，“3D打印創(chuàng)新實驗室”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)合中國創(chuàng)造力大賽及“鐘南山創(chuàng)新獎”評選委員會，形成一套理論與實踐并重、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)新實驗室”的學(xué)校目前已遍布全國15個省，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搭橋，將3D打印技術(shù)與中小學(xué)學(xué)科融合，引導(dǎo)、鼓勵各個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
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，把創(chuàng)客教育和“STEAM課程”作為加強創(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)客教育實現(xiàn)和推廣的重要橋梁。
目前3D打印機已經(jīng)被引入一些中小學(xué)及高?？蒲袡C構(gòu)，尤其在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域已開始投入教學(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，促進學(xué)生在集體中協(xié)作學(xué)習(xí)，實現(xiàn)多學(xué)科的知識融合，將創(chuàng)意變成實物，這也將是未來教育模式的發(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，在國內(nèi)3D打印教育的商業(yè)模式也開始涌現(xiàn)，包括神州泰岳投資的魔猴網(wǎng)以師資培訓(xùn)為主，“3D打印豐富的案例實例，特別適合職業(yè)教育以實例為主的方式，”魔猴網(wǎng)CEO張勇說，“3D打印本身在這塊有優(yōu)勢，一是數(shù)據(jù)多，二是案例多，三是我們能夠把真正一線的運營帶到學(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打印在線互動平臺D國學(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)字針對高校開發(fā)的“3D互動教學(xué)系統(tǒng)”等。
四、行業(yè)瓶頸待攻破
國內(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)等問題。
“無法商業(yè)化量產(chǎn)，這也是被業(yè)內(nèi)詬病最多的一點。” 究其原因，業(yè)內(nèi)專家透露，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、無機粉料、光敏樹脂、塑料、陶瓷等10多種，且價格較為昂貴，金屬尤是。另一方面，3D打印機的價格十分高昂，大多桌面級的3D打印機售價都在2萬元人民幣左右，國內(nèi)仿制品的價格在6000元左右，但質(zhì)量卻難以保障。
“3D打印在教育的瓶頸問題有兩個，一是缺少師資。二是缺少真正理解3D打印項目的主管領(lǐng)導(dǎo)。”中科院3D打印創(chuàng)新實驗室的楊德洪說。“沒有實質(zhì)性成果的3D打印項目，終究會被淘汰”
五、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。一份來自前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的報告預(yù)測到2020年，全球3D打印市場規(guī)模將達354億美元。
在新興技術(shù)領(lǐng)域，3D打印已經(jīng)走過了炒作階段，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，將開創(chuàng)一種全新的教學(xué)模式，是未來教育的發(fā)展趨勢。
3D打印對教育的促進不是單向的，反過來，向教育領(lǐng)域的滲透又能推動3D打印技術(shù)的進化。無論是3D打印對教育的促進還是教育對3D產(chǎn)業(yè)的反哺，3D打印呈現(xiàn)出的強勁生命力和巨大的發(fā)展前景，都讓人興奮。
