韋旭剛：4個小故事講述人類制造簡史

作者：南極熊3D打印智庫成員  韋旭剛

本文共計4300多字,，大概需要閱讀6-8分鐘,。

人類掌握了語言文字,，從此與其他動物有了顯著區(qū)別。
人類掌握了制造技術(shù),，從此成為萬物主宰,，地球霸主。

數(shù)萬年,，乃至數(shù)十萬,、數(shù)百萬年的人類發(fā)展歷史過程中，人類關(guān)于制造技術(shù)又產(chǎn)生了哪些有趣的歷史呢,？那些標(biāo)志性事件又意味著什么呢,？

本文嘗試用簡短的文字記錄漫長的人類制造歷史，故名制造簡史,。

一,、制造石器，漫長進(jìn)化很不簡單,。

時間：約1萬年以前的一個白天
坐標(biāo)：今非洲東岸某區(qū)域

七個智人正安靜的埋伏在草叢里,、大樹后、石塊下,，緊張的等待著獵物慢慢進(jìn)入,。這些智人今天運氣不好，狩獵一天了還沒有逮到獵物,。正當(dāng)他們灰心喪氣的時候,，忽然發(fā)現(xiàn)一只落單的大象遠(yuǎn)遠(yuǎn)的向他們走了過來。于是他們迅速算計好埋伏區(qū)域,，準(zhǔn)備捕獵這只大象,。雖然大象不是他們很合適的獵物,，但是現(xiàn)在也管不了那么多了，哪怕有死傷也要拼死一搏了,。

智人之所以敢與大象硬鋼,，是因為他們已經(jīng)會制造鋒利、結(jié)實的石器作為狩獵武器,，那些尖銳的木頭武器更是不在話下,。同時，智人們已經(jīng)形成了強悍的團(tuán)隊作戰(zhàn)模式,，靠著這些原始的裝備,，多少兇猛的野獸都成為了智人們的盤中餐。

狩獵的過程是刺激又血腥的,，這只迷途大象雖然拼命想逃,，奈何七個智人都是戰(zhàn)斗經(jīng)驗豐富的獵人，等待大象命運的只能是死亡,。七個智人都掛了彩,，還有2個受傷特別嚴(yán)重。

這樣的情節(jié),，假如你看過電影《史前一萬年》,、《軒轅大帝》等，可能會有更直觀的了解,。

這時的人類還處于石器時代,，已經(jīng)可以制造數(shù)十種石器了，盡管費時費力,，好歹已經(jīng)掌握了一點制造技能,。各個部落之間的競爭，就看誰的石器制造水平更高,、更硬,、更銳。

△古代人制造的石器（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

那時那刻,，石器制造就代表了最高端的制造業(yè)。制造水平差的部落,，就只能靠人數(shù),、組織能力、天意等求生存,。

制造石器這么一個看上去很簡單的事情,，卻花費了人類200多萬年的時間，前后經(jīng)歷了舊石器,、中石器,、新石器三個漫長的時代,。當(dāng)然，石器時代,，稱其為制造技術(shù),，講真，還是有點勉強的,。

在新石器時代,，人類還逐漸掌握了農(nóng)業(yè)種植、家畜飼養(yǎng),、陶瓷制造等,。隨著這些技能樹被點亮，人類征服大自然的能力也在日積月累,，也逐漸從普通動物屬性脫離,，進(jìn)化為有想法、有紀(jì)律的高級群居動物,。

也許在老虎,、獅子、豹子這些猛獸看來,，人也只不過是一個獵物而已,，但是這些猛獸也知道，人不是那么好惹的,。

終于有一天,，人類偶然掌握了冶金技術(shù)，才磕磕絆絆的進(jìn)入到了制造金屬器件的時代,。于是,，人類前進(jìn)的步伐開始慢慢加速了。

二,、紅銅青銅,，等材制造金屬冶煉。

時間：約公元前3000年
坐標(biāo)：今中東伊拉克區(qū)域

在雄偉的巴比倫城堡外5公里處,，駐扎著一支大軍,，軍營很大，占地近萬畝,，數(shù)萬大軍在此操練,。在軍營東北角處，分布著一個兵工廠,，幾百個壯漢夜以繼日的在制造兵器,。具體的說，他們在冶煉一種紅銅（天然銅），將其制造成銅制武器,，變?yōu)楣虐捅葌惖蹏鴮ν鈹U(kuò)張的殺手锏,。

因為最早掌握了紅銅的制造技術(shù)，巴比倫的銅師傅,、能工巧匠們制造出了更長,、更復(fù)雜、更尖銳的兵器,，大大領(lǐng)先于石器部落,。于是，憑著武器代差的優(yōu)勢,，古巴比倫國王帶領(lǐng)軍隊四處征伐,，版圖不斷擴(kuò)大，逐漸成為一個日益興盛的龐大帝國,。

當(dāng)其他國家逐步掌握了紅銅制造技術(shù),，古巴比倫帝國又將制造技術(shù)升級換代到青銅時代，繼而又掌握了鐵器制造技術(shù),，繼續(xù)保持對其他國家的技術(shù)碾壓,，維持著其輝煌的地位。

公元前2000年左右,，華夏大地上的青銅器制造技術(shù)也已經(jīng)爐火純青了,。對了，“爐火純青”這個成語說的就是青銅合金的冶煉過程,。當(dāng)冶煉爐里的火焰變成青色了,，說明青銅合金里面的雜質(zhì)全部揮發(fā)完畢，一個完美的青銅器就可以出爐了,。

△司母戊大方鼎（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

我們經(jīng)常所說的司母戊大方鼎就是殷商時期制造的,，是現(xiàn)在發(fā)掘出來的古代最重的青銅器，達(dá)830多公斤,。既高大威猛,，又精巧絕倫，代表了青銅制造技術(shù)的極高水平,。按現(xiàn)在的說法,，這樣的鎮(zhèn)國神器，只能是由國家級的制造機構(gòu)才能搞定,。

從制造過程所需要的材料是否增減來定義,，今天的專家學(xué)者把古人的冶金制造技術(shù)概況為等材制造�,？偟膩碚f，人類的等材制造技術(shù)已經(jīng)存在了6000年—7000年,。

這一時期,，冶金鑄造技術(shù)還是標(biāo)準(zhǔn)的手工勞動,，是打鐵匠們、能工巧匠們甩開膀臂,，哼哧哼哧,、乒乒哐哐敲打出一件件金屬器件，成為人類改造大自然的利器,，也扮演著改朝換代的殺器,。

冷兵器時代的刀光劍影，留下了多少茶余飯后的談資,，人類文明史就這樣隨著金屬制造水平的提升而降臨,、沉淪、升華,，螺旋式前進(jìn),。

毛主席對人類社會的發(fā)展通過極富詩意的語言做過描述，寫成了一首詞,，叫做《賀新郎 讀史》,。

人猿相揖別。
只幾個石頭磨過,，小兒時節(jié),。
銅鐵爐中翻火焰，為問何時猜得,？
不過幾千寒熱,。
人世難逢開口笑，上疆場彼此彎弓月,。
流遍了,，郊原血。
一篇讀罷頭飛雪,，但記得斑斑點點,，幾行陳跡。
五帝三皇神圣事,，騙了無涯過客,。
有多少風(fēng)流人物？
盜跖莊蹻流譽后,，更陳王奮起揮黃鉞,。
歌未竟，東方白,。

也只有像毛主席這樣的大政治家,、大軍事家、大思想家、大文學(xué)家,，才能用如此濃縮,、簡潔的文字把幾百萬年的人類史，通過短短135個字概括出來,！

相比漫長的200多萬年的石器時代,，有了金屬制造技術(shù)的加持，人類社會自身的發(fā)展僅僅經(jīng)過數(shù)千年,，就已經(jīng)把自己的活動半徑無限擴(kuò)大,，勢不可擋。這一時期,，人類也從高級動物進(jìn)化為具有文明史可以記載的新物種,。

三、工業(yè)革命,，減材制造登峰造極,。

時間：18世紀(jì)
坐標(biāo)：英國

1764年的一天，天陰沉沉的,，英國的紡織工詹姆斯·哈格里夫斯的心情有點糟,。因為工廠的紡紗機不僅慢，還容易出錯,，他已經(jīng)被老板威廉怒罵了好多次,。

哈格里夫斯忙碌了一天，終于把事情都理順了,，天色已晚,，他拖著疲憊的身體往家里趕。家里的光線比較暗,，哈格里夫斯開門后不小心一腳踢翻了他妻子正在使用的紡紗機,，他趕緊想要把紡紗機扶正。但是當(dāng)他彎下腰來的時候,，卻突然愣住了,，原來他看到那個被踢倒的紡紗機還在轉(zhuǎn)，只是原先橫著的紗錠變成直立的了,。

作為一個勤于思考的紡織工程師,，他的靈感霎時涌現(xiàn)出來：如果把幾個紗錠都豎著排列，用一個紡輪帶動,，不就可以一下子紡出更多的紗了嗎,？

哈格里夫斯非常興奮，馬上動手開干,。第二天,，他就制造出用一個紡輪帶動八個豎直紗錠的新紡紗機,，效率一下子提高了八倍。他激動又興奮的拉著妻子跳起了英格蘭舞蹈來,，他知道,，憑著這個機器，他的家庭會很快富裕起來,。

△圖片來源：網(wǎng)絡(luò)

女兒珍妮在一邊靜靜的看著爸爸媽媽又蹦又跳，有點懵逼,。哈格里夫斯一把抱起女兒,，親了她一下，叫喊著：“我看,，我們就把這臺機器叫作珍妮紡紗機,，對，珍妮機,，這真是太棒了,！”

珍妮機是一臺真正意義上的機器，雖然仍然是人力手搖的紡紗機,，但是它的紡紗能力提高了8倍,，迅速碾壓了傳統(tǒng)的手工業(yè)紡車，成為第一次工業(yè)革命的開端,。

△瓦特發(fā)明的蒸汽機（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

當(dāng)時間推進(jìn)到1776年,，英國發(fā)明家瓦特，終于制造出了第一臺有實用價值的蒸汽機,。此后經(jīng)過持續(xù)的改進(jìn),，新型蒸汽機成為萬能的原動機，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),，人類由此進(jìn)入了機器大工業(yè)時代,。

當(dāng)科技發(fā)明的大門被打開后，當(dāng)人類敢于想象,、腦洞大開后,，就再也沒有什么力量可以阻擋人類的前進(jìn)步伐了。于是,，第二次工業(yè)革命,、第三次工業(yè)革命相繼引爆，比上一次更加猛烈,，耗時更短,，變革更大。

但是,，從制造原材料增減的角度來說,，不管這300來年的科技變化多么巨大,，仍然被歸類到減材制造，存在著很大的材料浪費,。一些領(lǐng)域的產(chǎn)品,，材料浪費甚至高達(dá)80%以上。減材制造技術(shù)發(fā)展至今,，已經(jīng)到了登峰造極的地步,，也到了人類重新尋找新玩法的臨界點了。

如今,，第四次工業(yè)革命已經(jīng)剛剛?cè)腴T,，人類早已經(jīng)不滿足于稱霸地球，不滿足于遨游太空,，而是希望成為宇宙萬物的改造者,、主宰者�,？傊�,，人類想要自己封神。


四,、從無到有,，增材制造三十而立。

時間：1983年
坐標(biāo)：美國

工程師出身的查爾斯·胡爾已經(jīng)44歲了,，他在紫外線設(shè)備生產(chǎn)商UVP公司做技術(shù)副總裁,。公司除了設(shè)備生產(chǎn)，還做一些服務(wù),，就是利用紫外光來硬化家具和紙制品表面的涂層,。

技術(shù)原理很簡單，就是液態(tài)的光敏樹脂一碰到紫外線就變成固體,。

胡爾每天的工作就是擺弄各種各樣的紫外線燈,，把液態(tài)樹脂變?yōu)楣腆w。對大部分人來說,，這樣的工作很單調(diào),，也很無聊，貌似沒有多少技術(shù)含量,。

但是,，謙虛又勤奮的胡爾依然那么敬業(yè)，對這樣的神奇過程像初戀般充滿熱情,。有一天,，胡爾看著液態(tài)樹脂固化的過程，突然,，他冒出一個大膽的想法：如果能夠讓紫外線一層一層地照射光敏樹脂的表面,，使其一層一層地變?yōu)楣腆w,，由點到線，再由線到面,，然后再將成百上千的薄層疊加在一起,，那不就可以制造出任何三維物體了嗎？

胡爾為自己的這個idea激動起來,，作為工程師的他,，立馬行動起來。在實驗室里反復(fù)試驗幾個月后,，胡爾終于成功的制造出了樣機,，并且制造出了第一件3D打印物品。他成功了,！

1984年8月，以胡爾為發(fā)明人,，UVP公司申請了世界上第一件SLA專利,，這是全球最早的3D打印專利。1986年3月11日,，胡爾正式獲得專利授權(quán),。

1986年，由于原公司沒能力,、沒意愿支持這個新技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā),，胡爾離職，創(chuàng)立了3D Systems公司,，致力于將自己的發(fā)明技術(shù)商業(yè)化,。

1988年，3D Systems推出第一臺商業(yè)設(shè)備SLA-250,，該設(shè)備的面世成為了3D打印技術(shù)發(fā)展史上的一個里程碑事件,，光固化快速成型技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了迅速而廣泛的應(yīng)用。

早期的產(chǎn)品總是顯得大而笨,，今天的一臺3D打印機,，尺寸比它小很多，性能和功能可以超越它幾百倍以上,。想想從早期的計算機到如今的智能手機,，也就短短幾十年的變化。

要說明的是,，世界這么大,，一門技術(shù)的源頭可能有多個來源。胡爾其實并不是光固化技術(shù)最早的研究人員,。

早在1977年,，美國的Swainson教授提出使用射線來引發(fā)材料相變,，制造三維物體。但是由于資金問題,，該項目于1980年終止,。同時，其他實驗室也在開展類似的研究,，不過最后都不了了之,。

胡爾最終能夠成為全球3D打印之父，并進(jìn)入美國發(fā)明家名人堂,，有人生際遇的因素,，更主要的是他創(chuàng)立的公司一直傲立潮頭，成為全球3D打印產(chǎn)業(yè)的巨頭公司,。

在早期階段,，這類技術(shù)的名稱還比較多，比如：快速原型制造,，三維打印,，實體自由制造等等。

經(jīng)過30多年的進(jìn)化,，專家們根據(jù)它的制造材料是逐漸增加,，產(chǎn)品成形是從無到有，從0到1的過程,，將該類技術(shù)統(tǒng)一稱為“增材制造”,，俗稱“3D打印”。

時間到了2019年,，增材制造技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了36年,，和早期相比，已經(jīng)進(jìn)步了何止百倍,。增材制造技術(shù)早已經(jīng)廣泛深入的應(yīng)用于各行各業(yè),，開始了大規(guī)模的定制化生產(chǎn)制造歷程，它已經(jīng)成為人類第四次工業(yè)革命的核心技術(shù)之一,。

如果說數(shù)字化的信息技術(shù)經(jīng)過幾十年的迭代發(fā)展,，孕育出了偉大的互聯(lián)網(wǎng)科技時代，衍生出大數(shù)據(jù),、云計算,、人工智能、VR等科技,，那么,，數(shù)字化的增材制造技術(shù)，正在讓人類擺脫束縛,，想我所想,，造我所造,，如夢如幻，正在對12萬億美元規(guī)模的全球制造業(yè)帶來革命性的沖擊,。

未來幾十年,，我們將切身經(jīng)歷第四次工業(yè)革命，見證增材制造技術(shù)的偉大變革,，人類有望從必然王國走向自由王國,。

面對未來，親愛的讀者,，你憧憬嗎,？你做好準(zhǔn)備了嗎？

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