腾讯科技 王鑫 10月21日报道

“这个机器正在改变世界。”最新一期《连线》杂志的封面文章如此评价3D打印机。

3D打印机正迅速从实验室走向大众视野。这个早已诞生25年的神秘机器,之所以能引起科技界和制造业的高度关注,正在于其创造性的制造理念:智能、高效和个性化。

虽然从现状来看,3D打印仍是小范围模具的生产工具,但它的未来却值得期待。有人甚至将以3D打印为代表的一系列数字化生产方式称为第三次工业革命。

想象一下,如果在未来,数字化效应能够进入工厂,一系列生产都由更智能的软件来完成,在解放了人力后,它不仅仅惠及大企业,更重要的是加强了中小企业甚至个人的生产力量。对于发达国家,耗费人力的传统规模生产转向智能个性化生产。“假以时日,这些神奇的机器将可能在任何地方制造出你想要的任何东西。”《经济学人》杂志编辑Paul Markillie预测称。

3D打印的未来是否真如我们想象中那样威力无穷呢?

打印现状:80%生产成果是产品模型

“3D打印达到了人们对其期望值的顶峰。”从事3D打印机代理生意的徐鹏认为。

事实上,大众对3D打印的了解仍然十分粗浅。

3D打印概念(3D printing)起源于美国,作为快速成型(Rapid Prototyping,简称RP)中一类技术统称,其打印的流程被称为“添加式制造”(additive manufacturing)。首先,制作者使用计算机软件将物体模型化后,把数据输送给3D打印机并选择相应的打印材料;然后,3D打印机会利用材料分层加工,让产品逐渐成形。和添加式这种“加成法”工艺相对应的“减成法”工艺则属于传统的制造方法,即在原材料的基础上削减和组装以完成产品制造。

通过上述比较枯燥的技术解读可以得出3D打印相比传统制造的三个优势:第一,产品制造速度快,一次性完成而非分步优化;第二,制造出的产品形状想象空间更大,可以用软件做出传统制造不方便完成的形状;第三,产品修改成本小,只需要在软件中修改部分参数就可以快速制出相对应的新版本产品。但和传统制造方法相比,3D打印因客观条件的制约也存在诸多问题,比如可打印材质范围小、打印的精度低、用于打印的耗材费用较高等。

虽然3D打印的概念开始逐渐为人所知,但就目前的实际生产成果看,仍属于自90年代就开始普及的快速成型技术,而快速成型技术早已被涉及到产品原型设计制造的企业或高校所使用。快速成型机器在国内也并不是十分新鲜的玩意,除了引进国外的机型,国内一些高校也有自己研发的机子在国内外售卖。在我国,深圳、东莞、浙江也有众多企业涉足快速成型。

既然快速成型已经有了一定市场基础,为什么3D打印会在今年成为一个热门词汇?这不得不感谢那些用3D打印机制出生活产品的鲜活事例以及个人打印机的出现。

当新闻开始频频出现3D打印机能够打印飞机、汽车、鲜肉、鞋子和衣服时,大家仿佛觉得这个远在天边的神器如果能够进入自己的家门,就如同自家拥有了万能工厂。以该形象露面的3D打印机代替了现实中只能生产模具的快速成型机器进入了大众心中。但被忽略的事实是,这样的事例仍只是实验性项目,有人甚至将其称为“行为艺术”。

3D打印机目前的实际使用仍属于快速成型范畴,即为企业在生产正式的产品前提供产品原型的制造,业内也将这类原型称作手板。据统计,3D打印机生产的产品中80%依旧是产品原型,仅有20%是最终产品。

使用3D打印机制作模型的优点一方面是速度快,另一方面是可制作更灵活的形状。国外知名3D打印机Stratasys系列的国内代理商徐鹏介绍,一汽、上汽、北汽和西门子都是其客户。但该类3D打印机的价格从10万元到500万元之间,高昂的机器价格和材料费让购买者更多集中于大型企业和高校。

在模型生产领域,3D打印机相比传统制造仅占很小部分。其中可打印的原材料稀少是一个严重问题。目前可利用的原材料包括光敏树脂、尼龙、石膏和金属粉末等。不同种类的3D打印机可使用的原材料不同。对于价格稍便宜的3D打印机,可打印塑料模型,但坚硬度过低,精准度不高。更多企业想要金属类模型,但这种类型的打印机价格最低也需500万元。

虽然3D打印机技术近年来已取得不小的进步,比如材料增多、打印机和原材料价格逐渐下降,但从目前看,依旧是一项年轻的技术,在没有变得更加成熟和廉价前,并不会被企业大规模采用。3D打印技术咨询师泰瑞·沃尔斯(Terry Wohlers)预计3D打印市场将在今年达到21.4亿美元,远超去年的17.1亿美元。不过,这一数字仍然仅占全球制造市场0.02%。

伴随3D打印概念的兴起,从事快速成型和3D打印业务的本土公司受到了前所未有的关注。部分企业除了代理售卖国外的3D打印机,另一部分也在提供3D打印服务。铭展科技创始人金涛在2010年从游戏模型定制转向3D打印业务,通过购买国外机器以及和国内院校合作,为工业设计、产品设计、建筑行业等提供3D打印服务,但一年的销售收入也只能达到百万元,同地一家更大规模的3D打印公司也仅有千万元规模。金涛介绍,国内纯做3D打印业务的公司不超过十家。更多公司仍集中于快速成型业务。

对于大众而言,很多人并不能分清3D打印、快速成型和传统制造之间的区别。一些国内和快速成型、激光制造有关的公司受3D打印概念的追捧,8月和9月的股价都开始大幅上扬,如光韵达的公司股票就连续两日涨停。为此,公司发出澄清公告称,自己公司的激光技术属于“减成法”工艺,不同于3D打印技术的“加成法”工艺,二者的工艺原理不一样,公司最近一年不会开展3D打印技术方面的产品和服务。近日,有关3D打印概念开始呈现回归理性趋势,大部分公司股票回落。

打印未来:数字化制造趋势

个人3D打印机是3D打印技术普及的助推力量。以美国Makerbot公司推出的1299美元至2700美元的3D打印机为代表,相比几万甚至几百万美元工业级3D打印机,个人3D打印机亲民的价格让更多普通爱好者有机会亲自动手做一些小玩意。自2009年公司成立,Makerbot卖出的3D打印机数已达到13000台。当然,这台设备也仅能做些玩偶模型或者浴帘环等结构简单的小东西。对于更多人而言,购买的动机也仅是试着用一用。但创作的乐趣在于激发创造力。

“我们并不是要用3D打印机打印所有的东西,数字制造时代的意义是我们可以在大规模生产和个性化生产之间进行选择。”《连线》杂志点出了3D打印机的实质。传统制造中,越复杂的产品如果需要改动的地方越多,意味着越高的成本。但在数字化制造中,这一切在改变。制作个性化的产品并不会花费更多额外的成本,让产品更多样、复杂和灵活变得简单,因为只需要改动模型参数,另一个想要的产品就会出现。

由此看来,3D打印技术某种程度上已被过度神化了。正如凯文·凯利在《科技想要什么》一书中所指出的:“新技术的首版几乎总是仅仅略微强于它想要取代的旧技术,对于新技术的将带给使用者的麻烦和未知,仅有少数热情的先驱倾向于做第一个吃螃蟹的人。” 凯文·凯利同时指出,随着创新技术的改进,新技术的益处和先进程度将被前期用户挑选出来展示给大家,同时不确定性减小,技术得以传播。“但这样的推广既不是立刻发生的,也不稳定。”

日益受到热捧的3D打印机或许仍将享受一段时间的风光,但究竟其能否及何时真正改变我们的世界,仍是未知数。

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  • 疑问:
    什么叫做3D打印?
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    3D打印概念起源于美国,作为快速成型中一类技术统称,其打印的流程被称为“添加式制造”。首先,制作者使用计算机软件将物体模型化后,把数据输送给3D打印机并选择相应的打印材料;然后,3D打印机会利用材料分层加工,让产品逐渐成形。和添加式这种“加成法”工艺相对应的“减成法”工艺则属于传统的制造方法,即在原材料的基础上削减和组装以完成产品制造。

      通过上述比较枯燥的技术解读可以得出3D打印相比传统制造的三个优势:第一,产品制造速度快,一次性完成而非分步优化;第二,制造出的产品形状想象空间更大,可以用软件做出传统制造不方便完成的形状;第三,产品修改成本小,只需要在软件中修改部分参数就可以快速制出相对应的新版本产品。但和传统制造方法相比,3D打印因客观条件的制约也存在诸多问题,比如可打印材质范围小、打印的精度低、用于打印的耗材费用较高等。
  • 疑问:
    3D打印机为何引起业界极大关注?
  • 解读:
    3D打印机正迅速从实验室走向大众视野。这个早已诞生25年的神秘机器,之所以能引起科技界和制造业的高度关注,正在于其创造性的制造理念:智能、高效和个性化。

      虽然从现状来看,3D打印仍是小范围模具的生产工具,但它的未来却值得期待。有人甚至将以3D打印为代表的一系列数字化生产方式称为第三次工业革命。
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    你是否看好3D打印技术?
  • 解读:
    据统计,3D打印机生产的产品中80%依旧是产品原型,仅有20%是最终产品。3D打印技术某种程度上已被过度神化了。正如凯文·凯利在《科技想要什么》一书中所指出的:“新技术的首版几乎总是仅仅略微强于它想要取代的旧技术,对于新技术的将带给使用者的麻烦和未知,仅有少数热情的先驱倾向于做第一个吃螃蟹的人。”
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