如果你對個性化有著特別的要求、覺得工業(yè)化流水線生產的產品無法滿足你的個性需求，那么，你只要將自己設計的產品圖，發(fā)給一家做3D打印服務的公司，就能得到專屬于你的個性化產品。
這聽上去很夢幻，其實，現(xiàn)在美國一家名叫Shapew ays的公司已開始提供這種在線3D打印服務。除了高跟鞋，從珠寶首飾到咖啡杯、臺燈，顧客只要通過網絡上傳自己的產品圖，或訂購現(xiàn)有的設計圖，該公司就能按圖打印產品，并送貨上門。
早在今年4月，英國《經濟學人》雜志就在其封面文章中宣告：第三次工業(yè)革命已經來臨，而3D打印正是其中的關鍵技術之一。也許在200多年前，沒人能想象擁有汽車、電燈和網絡的生活，因為第一次和第二次工業(yè)革命只創(chuàng)造出拔地而起的工廠和大片的工業(yè)區(qū)，以及集中化的生產方式。但兩次工業(yè)革命的浪潮，卻讓這一切變成現(xiàn)實，與此一同翻天覆地的，還有全球經濟和社會格局—第三次工業(yè)革命，通過信息技術，生產將可以是分散式的，產品將是個性化的。
何為3D打印機
美國科幻作家羅伯特·希克利曾經描寫過關于“萬能制造機”的場景。這是一臺奇特的大機器，機身上雜亂地安裝著刻度盤、小燈和各種指示表。故事的主角之一阿諾爾德站在機器前，按下按鈕，對它響亮而清楚地說：“我要硬鋁螺帽，直徑為4英寸。”接到指令，機器發(fā)出低沉的轟鳴聲，燈光閃爍，閘板緩緩打開，眼前赫然出現(xiàn)了一顆閃光發(fā)亮已經制好的螺帽。也許羅伯特沒有想到如今一臺3D打印機已經將他書中的幻境變?yōu)楝F(xiàn)實，那么什么是3D打印機呢？
3D打印機，顧名思義，用它打印出來的物品并非平面的紙張，而是一個立體固態(tài)物體。首先將一項設計物品通過3DCAD（3D計算機輔助設計）軟件轉化為3D數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行逐層分切打印。在打印過程中，層層打印出來的切片會不斷疊加，最終形成一個完整的立體物品。簡單說來，3D打印就相當于做“加法”，即作為“增材制造”的3D打印技術，則是按照設計圖，精確制出每一層平面后再進行累加，所以在生產過程幾乎不會產生任何廢棄物。
我們日常生活中使用的普通打印機可以打印電腦設計的平面物品，而所謂的3D打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機內裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料，打印機與電腦連接后，通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。通俗地說，3D打印機是可以“打印”出真實的3D物體的一種設備，比如打印一個機器人、打印玩具車，打印各種模型，甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為“打印機”是參照了普通打印機的技術原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。這項打印技術稱為3D立體打印技術。
據(jù)華中科技大學材料科學與工程學院副院長史玉升介紹說，這項立體打印技術出現(xiàn)于上世紀90年代的美國，當時命名為快速制造技術。其實“3D打印”是通俗叫法，學術名稱為快速成型技術，也稱為增材制造技術，是一種不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機床就可以打造出任意形狀，根據(jù)零件或物體的三維模型數(shù)據(jù)，通過成型設備以材料累加的方式制成實物模型的技術。
對制造業(yè)的顛覆？
2011年6月，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布一項新政策，并向3D打印產業(yè)支出5億美元以提升美國在制造業(yè)上的領先地位。從工業(yè)領域到尋常百姓家，3D打印的產業(yè)鏈正在形成。“社會化制造”成為行業(yè)內外熱議的一個話題，制造業(yè)的形態(tài)正在發(fā)生潛移默化的改變。未來我們有可能利用這項“野蠻”的技術來直接打印出手機。
紐約另一家利用3D技術生產消費品的公司Quirky擁有20萬的注冊用戶，他們在線搜集用戶的創(chuàng)意，產品設計圖紙，用3D打印機以最快的速度成型，再上傳討論，最終確定方案后批量生產。屆時在線上和線下都會有銷售，他們最成功的產品是一排可折疊的接線板，設計者常從一個創(chuàng)意就獲得不少的收入，有的用戶一年能賺幾萬美元。
而美國加利福尼亞州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印機為電影特效片段制造3D模型和原型，為演員量身定制可以完全適合演員的臉、頸部和頭部的道具，在電影《侏羅紀公園》、《阿凡達》、《鋼鐵俠》以及《復仇者聯(lián)盟》中都有應用。
3D打印還能實現(xiàn)一些傳統(tǒng)制造方式難以實現(xiàn)的復雜結構。2011年巴黎春夏時裝展上，荷蘭時尚設計師Iris van HERPen發(fā)布了他直接用3D打印機制作的立體服裝，這些超太空感的服裝由錦綸打印而成。
不再依賴人工，沒有組裝流程，沒有邊角料，3D技術的這些特點，將在某種程度上重新定義工廠。若成本進一步降低，個性產品將獲得和規(guī)模產量同等的競爭力。有人預計，到2020年之前，3D打印機將可以從事小規(guī)模生產，制造過去的勞動密集型工藝品和商品。2011年6月，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布一項新政策，并向3D打印產業(yè)支出5億美元以提升美國在制造業(yè)上的領先地位。
和美國相比，中國缺少DIY（自己動手）的習慣和創(chuàng)意設計發(fā)展的土壤。北京計算中心有一臺3D打印機，其虛擬現(xiàn)實部經理季紅表示，目前大多企業(yè)對這一技術不敏感，不覺得它物有所值。而亦有業(yè)內人士表示，到目前為止，該技術還存在一些局限性，比如材料限于塑料、樹脂和金屬，精度也只能精確到幾十毫米，在規(guī)模化生產方面也不具備優(yōu)勢。
無論如何，3D打印技術實現(xiàn)了一種可能，只要你有一臺電腦，一個想法，不管你在窮鄉(xiāng)僻壤，還是繁華都市，都可以通過自己的方式，改造這個世界—至少改變自己的世界。
有望促成第三次工業(yè)革命
可以說，只要是需要模型和原型的行業(yè)，3D打印機都可在此發(fā)揮作用。英國《經濟學人》雜志曾指出，在3D打印技術得到廣泛應用的情況下，制造業(yè)也許不再運用工廠這種將人力、資金、設備等生產要素大規(guī)模集中化的生產方式，而是轉變?yōu)橐环N以3D打印機為基礎、更加靈活、所需投入更少的生產方式。《經濟學人》將這種趨勢稱之為“社會化制造”，并認為這種新型的生產方式，有望促成第三次工業(yè)革命。
盡管眾人如此看好3D打印這項技術，但不可否認，3D打印技術要想引領第三次工業(yè)革命，還要面對多重困難。史玉升介紹說：“過去傳統(tǒng)的制造方法就是一個毛坯，把不需要的地方切除掉，是多維加工的，或者采用磨具，把金屬和塑料融化灌進去得到這樣的零件，這樣對復雜的零部件來說加工起來非常困難。立體打印技術對于復雜零部件而言具有極大的優(yōu)勢，立體打印技術可以打印非常復雜的東西。”其次實現(xiàn)了首件的凈型成形，這樣后期輔助加工量大大減小，避免了委外加工的數(shù)據(jù)泄密和時間跨度，尤其適合一些高保密性的行業(yè)，如軍工、核電領域。再次由于制造準備和數(shù)據(jù)轉換的時間大幅減少，使得單件試制、小批量出產的周期和成本降低，特別適合新產品的開發(fā)和單件小批量零件的出產。
這些速度快、高易用性等優(yōu)勢使得3D打印成為一種潮流，并且在很多領域得到了應用。如今3D打印機已經在建筑設計、醫(yī)療輔助、工業(yè)模型、復雜結構、零配件、動漫模型等領域都已經有了一定程度的應用。尤其在飛機、核電和火電等使用重型機械、高端精密機械的行業(yè)，3D打印技術“打印”的產品是自然無縫連接的，結構之間的穩(wěn)固性和連接強度要遠遠高于傳統(tǒng)方法。國務院學位委員會李德群也表示，目前這種技術還局限于在試制階段，其應用領域還不夠廣闊，要勇于嘗試在高端的國防領域方面的應用。
除此之外，該技術的“打印材料”也十分有限：首先，3D打印機需依據(jù)要打印的商品尋找特殊材料，有些材料不僅難找而且價格昂貴。其次，除了用來滿足個人設計師和普通愛好者的個人3D打印機之外，其他的3D打印機均價格不菲，每套大概需要10萬美元左右，最貴的甚至達到120萬美元。再者，當任何一個產品被濃縮于數(shù)字文件中，都會加快它們被復制和傳播的速度，自然也更容易遭到盜版，這無疑會對原創(chuàng)者的知識產權造成極大侵害。
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本文標題：3D打印機：將夢想帶入現(xiàn)實
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