3D打印行業(yè)將會(huì)觸發(fā)第三次工業(yè)革命,？

    根據(jù)Businesweek報(bào)道,，一家跟蹤 3D打印行業(yè)的咨詢(xún)公司W(wǎng)ohlers Associates稱(chēng),，如今 3D打印機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模在17億美元左右。隨著銷(xiāo)售量的迅猛增長(zhǎng),，公司預(yù)測(cè),，到2015年該市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)37億美元。3D打印技術(shù)的前景——這是一種新型的生產(chǎn)方式,，能夠促成第三次工業(yè)革命,。
　　第一次工業(yè)革命以蒸汽機(jī)的發(fā)明為標(biāo)志，認(rèn)為新的技術(shù)革命產(chǎn)生了流水式作業(yè)的方式,，單一大批量的生產(chǎn)某種產(chǎn)品,，這催生了工廠(chǎng)與工人,，也讓制造業(yè)從原始的手工制造轉(zhuǎn)為機(jī)械制造。第二次工業(yè)革命同樣也是一次技術(shù)革命,，以電力,、無(wú)線(xiàn)電、鋼鐵和化學(xué)等領(lǐng)域的巨大發(fā)展為標(biāo)志,，在各個(gè)不同領(lǐng)域進(jìn)步的影響下,，人們的生產(chǎn)方式也發(fā)生了變化，這一次工廠(chǎng)不再滿(mǎn)足于單一產(chǎn)品的生產(chǎn),，而是轉(zhuǎn)為大規(guī)模生產(chǎn),。
　　第三次工業(yè)革命，在3D打印技術(shù)得到廣泛運(yùn)用的情況下,，制造業(yè)也許不再運(yùn)用工廠(chǎng)這種將人力,、資金、設(shè)備等生產(chǎn)要素大規(guī)模集中化的生產(chǎn)方式,，而轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N以 3D 打印機(jī)為基礎(chǔ)的,，更加靈活、所需要投入更少的生產(chǎn)方式,。這種趨勢(shì)稱(chēng)之為“社會(huì)化制造（Social Manufacturing）”,，當(dāng)這種方式得到廣泛的運(yùn)用，那么每個(gè)人都可以是一家工廠(chǎng),。
　　用一張圖來(lái)形象的表明第三次工業(yè)革命會(huì)帶來(lái)的變化：

　　如果是從事著建筑和設(shè)計(jì)行業(yè)的人,，他們對(duì) 3D 打印技術(shù)其實(shí)并不陌生，因?yàn)樗麄兘?jīng)常需要用到一種叫“快速成型”的技術(shù),，將設(shè)計(jì)的原型給制作出來(lái),，展示給客戶(hù)看。在從前,，這種原型的制作非常麻煩,，因?yàn)楣�廠(chǎng)首先需要制作一個(gè)模具，然后把原料澆鑄在里面,，這樣才能把原型制作出來(lái),。但當(dāng)工廠(chǎng)制作完成之后，模具就變得沒(méi)有用處——這種生產(chǎn)方式浪費(fèi)原料,，生產(chǎn)成本自然比較高,，所需要的生產(chǎn)周期自然也比較長(zhǎng)。
　　與這種先制作模具,，然后才能把設(shè)計(jì)原型制作出來(lái)的生產(chǎn)方式相比,，3D 打印機(jī)擁有相當(dāng)?shù)膬?yōu)異性，它能夠一次性,、直接地把客戶(hù)所需要的設(shè)計(jì)原型給制作出來(lái),。由于無(wú)需經(jīng)過(guò)制作模具這一步驟,，客戶(hù)能夠節(jié)約時(shí)間，工廠(chǎng)能夠節(jié)約成本,，同時(shí)所制作出來(lái)的物體,，也將和設(shè)計(jì)圖紙一樣，能夠更加精確,。
　　3D 打印機(jī)能夠直接將物體“打印”出來(lái)——首先人們能夠通過(guò)電腦創(chuàng)建一個(gè)三維設(shè)計(jì)圖（通常是 STL 或 CAD 文件）,，然后打印機(jī)對(duì)這個(gè)立體原型進(jìn)行“切片”，分成一層一層的,，然后打印機(jī)開(kāi)始工作,，將原材料按照設(shè)計(jì)圖一層又一層的疊加上去，直到最終成型,。當(dāng)然,，3D 打印機(jī)所使用的材料，自然不是噴墨打印機(jī)里面的墨水,，而是一些可以發(fā)生固化反應(yīng)的材料,，現(xiàn)在可以作為原材料的東西已經(jīng)多種多樣，包括樹(shù)脂,、塑料,、陶瓷、金屬等,。
　　實(shí)際上,，發(fā)明家 Charles Hull 生產(chǎn)出第一臺(tái) 3D 打印機(jī)以來(lái)，3D 打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了近 30 個(gè)年頭,。而從一個(gè)為設(shè)計(jì)書(shū),、建筑師、實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)原型的工具,，到媒體,、大眾所關(guān)注的議題。這種變化體現(xiàn)了 3D 打印技術(shù)在這幾十年間取得的突飛猛進(jìn)的發(fā)展,，設(shè)備的價(jià)格從昂貴到便宜,，性能從低下到強(qiáng)大，設(shè)備體積從大到小,，使用范圍從窄到廣。
　　最近幾年3D打印的使用范圍越來(lái)越廣,。比如：3D 打印的原材料擴(kuò)展到金,、銀以及強(qiáng)度極高的鈦，還有不銹鋼,；德國(guó) Voxljet 制造了尺寸為 4m x 2m x 1m 的 3D 打印機(jī),；Cornell 大學(xué)嘗試?yán)��?3D 打印機(jī)直接打印出食物出來(lái),；Exeter 大學(xué)的研究人員，制造出以巧克力為原材料的 3D 打印機(jī),；哈佛大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)可以實(shí)現(xiàn)生物細(xì)胞打印的設(shè)備,；德國(guó) Fraunhofer Institue 利用 3D 打印技術(shù)將血管給打印了出來(lái)；Loughborough 大學(xué)的一個(gè)研究小組正在嘗試讓混凝土成為 3D 打印的原材料,；Organovo 開(kāi)始研究如何利用 3D 打印機(jī)來(lái)打印人體器官,。
　　總結(jié)以上的趨勢(shì)，那就是 3D 打印技術(shù)的部署成本越來(lái)越低,，以現(xiàn)在的價(jià)格,，幾乎每個(gè)人都可以擁有一臺(tái) 3D 打印機(jī)。而隨著選材范圍越來(lái)越廣,，3D 打印機(jī)可制作的物品越來(lái)越多,，從汽車(chē)、飛機(jī)零件,，到食物,，到人體器官等等。加之如今網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá),，每個(gè)人都能夠成立一個(gè)像 Sculpteo 這樣的網(wǎng)站,，按客戶(hù)需求，個(gè)性化定制物品,，讓“社會(huì)化制造”成為可能,。
   來(lái)自南極熊3d打印

1986 年，Charles Hull 離開(kāi)了原來(lái)為之工作的 Ultra Violet Products,，開(kāi)始成立一家名為 3D Systems 的公司,，開(kāi)始專(zhuān)注發(fā)展 3D 打印技術(shù)，這是世界上第一家生產(chǎn) 3D 打印設(shè)備的公司,，而它所采用的技術(shù)被稱(chēng)之為“立體光刻（Stereolithography）”,，利用紫外線(xiàn)照射將樹(shù)脂凝固成形，以此來(lái)制造物體,。到 1988 年,，3D Systems 開(kāi)始生產(chǎn)第一臺(tái) 3D 打印機(jī) SLA-250，體型非常龐大：

自 1986 年之后,，涌現(xiàn)了很多不同的 3D 打印技術(shù)：
      

• 1988 年,，Scott Crump 發(fā)明了另外一種 3D 打印技術(shù) Fused Deposition Modeling,，并成立公司 Stratasys。這個(gè)技術(shù)的特點(diǎn)是它能利用臘,、ABS,、PC、尼龍等熱塑性材料來(lái)制作物體,，具備性能優(yōu)良的特點(diǎn),；
• 1989 年，C.R. Dechard 發(fā)明 Selective Laser Sintering,，利用高強(qiáng)度激光將材料粉末烤結(jié),，直至成型。這種技術(shù)的特點(diǎn)在選材范圍廣泛,，比如尼龍,、臘、ABS,、金屬和陶瓷粉末等都可以作為原材料,；
• 1992 年，Helisys 發(fā)明 Laminated Object Manufacturing,，利用薄片材料,、激光、熱熔膠來(lái)制作物體,。然而該 3D 打印技術(shù)的原材料一直僅限于紙,，性能低下；
• 1993 年,，麻省理工大學(xué)教授 Emanual Sachs 發(fā)明 Three-Dimensional Printing 技術(shù)（非本文泛指的 3D 打印技術(shù)）,，利用金屬、陶瓷等粉末,，通過(guò)粘接劑在一起成型,。這種技術(shù)的有點(diǎn)在于制作速度快，價(jià)格低廉,，然而成品的強(qiáng)度較低,。1995 年，Z Corporation 獲得麻省理工大學(xué)的許可,，利用技術(shù)來(lái)生產(chǎn) 3D 打印機(jī),。
• 1996 年，3D Systems,、Stratasys,、Z Corporation 分別推出 Actua 2100、Genisys,、Z402,，第一次使用了“3D 打印機(jī)”的稱(chēng)謂。
• 2005 年,，Z Croporation 發(fā)布 Spectrum Z510,，這是世界上第一臺(tái)高精度彩色 3D 打印機(jī)；同一年,，英國(guó)巴恩大學(xué)的 Adrian Bowyer 發(fā)起開(kāi)源 3D 打印機(jī)項(xiàng)目 RepRap,，它的目標(biāo)是作出“自我復(fù)制機(jī)”，通過(guò) 3D 打印機(jī)本身,，能夠制造出另一臺(tái) 3D 打印機(jī),。
• 2008 年，第一版 RepRap 發(fā)布,，代號(hào)“Darwin”,，能夠打印自身 50% 的元件，它的體積僅一個(gè)箱子大小,。

從這段發(fā)展歷史中,，我們可以看出，隨著 3D 打印技術(shù)的種類(lèi)變多,，3D 打印機(jī)可選的原材料范圍也在變廣,，從樹(shù)脂到塑料到陶瓷到金屬。然而,，最重要的是,，3D 打印機(jī)的價(jià)格在下降，1999 年 3D Systems 的 SLA 7000 要價(jià) 80 萬(wàn)美元,，而公司今年年初推出的 Cube 要價(jià)僅 1299 美元,。而且，Cube 性能不低,，不僅支持彩色打印,，還支持無(wú)線(xiàn)連接，免費(fèi)提供設(shè)計(jì)軟件,，讓平板電腦發(fā)揮設(shè)計(jì)的潛力,。
      
      除了 3D System 這樣老牌的 3D 打印機(jī)生產(chǎn)商以外，一些新興的 3D 打印機(jī)生產(chǎn)商也把目標(biāo)放在“低價(jià) 3D 打印機(jī)”上,，比如 2009 年成立的 MakerBot,，它的產(chǎn)品就只有 1749 美元。不僅如此,，最近創(chuàng)立的 Soldoodle 所生產(chǎn)的 3D 打印機(jī)僅 499 美元（Basic 版）,。而在 Kickstarter 上，出現(xiàn)了售價(jià)僅為 300 美元的 3D 打印機(jī) Makibox。
       個(gè)人電腦的普及,，也讓 3D 打印機(jī)的價(jià)格下降,。回顧前文中 SLA-250 的外觀(guān),，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它就是一個(gè)工作站,，不僅包括了負(fù)責(zé)將物體打印出來(lái)的 3D 打印機(jī)部分，還有負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的電腦部分,。在 1988 年,，電腦的價(jià)格不像現(xiàn)在這般便宜，也不如現(xiàn)在這般普遍,，將 3D 打印機(jī)連同電腦一起賣(mài)給客戶(hù),，是當(dāng)時(shí)合理的選擇。然而,，時(shí)至今日,，電腦已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，而且性能有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,，3D 打印機(jī)不必連同電腦一起賣(mài)給客戶(hù),，價(jià)格自然得到了降低。此外,，以往價(jià)格高昂 3D 設(shè)計(jì)軟件也有越來(lái)越多的價(jià)格低廉的替代品,，有些甚至是完全免費(fèi)的開(kāi)源軟件，比如 123D,、OpenSCAD,、Tinkercard。這些因素都讓 3D 打印成本得到降低,。
       隨著 3D 打印機(jī)的成本越來(lái)越低,，圍繞著它所提供的服務(wù)也越來(lái)越多。最典型的,，就像參加 CES 2012 的 Sculpteo,，它允許用戶(hù)上傳或直接在網(wǎng)站設(shè)計(jì) 3D 草圖，然后公司將物體打印出來(lái)之后,，再快遞到用戶(hù)的手中（Sculpteo 還有商城等其它服務(wù)）,。
      
    最近幾年關(guān)于 3D 打印的消息層出不求，它的使用范圍越來(lái)越廣,。比如：
      

• 3D 打印的原材料擴(kuò)展到金,、銀以及強(qiáng)度極高的鈦，還有不銹鋼,；
• 德國(guó) Voxljet 制造了尺寸為 4m x 2m x 1m 的 3D 打印機(jī),；
• Cornell 大學(xué)嘗試?yán)��?3D 打印機(jī)直接打印出食物出來(lái),；
• Exeter 大學(xué)的研究人員，制造出以巧克力為原材料的 3D 打印機(jī),；
• 哈佛大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)可以實(shí)現(xiàn)生物細(xì)胞打印的設(shè)備,；
• 德國(guó) Fraunhofer Institue 利用 3D 打印技術(shù)將血管給打印了出來(lái)；
• Loughborough 大學(xué)的一個(gè)研究小組正在嘗試讓混凝土成為 3D 打印的原材料,；
• Organovo 開(kāi)始研究如何利用 3D 打印機(jī)來(lái)打印人體器官,。

總結(jié)以上的趨勢(shì),，那就是 3D 打印技術(shù)的部署成本越來(lái)越低,，以現(xiàn)在的價(jià)格，幾乎每個(gè)人都可以擁有一臺(tái) 3D 打印機(jī),。而隨著選材范圍越來(lái)越廣,，3D 打印機(jī)可制作的物品越來(lái)越多，從汽車(chē),、飛機(jī)零件,，到食物，到人體器官等等,。加之如今網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá),，每個(gè)人都能夠成立一個(gè)像 Sculpteo 這樣的網(wǎng)站，按客戶(hù)需求,，個(gè)性化定制物品,，讓“社會(huì)化制造”成為可能。

3D 打印機(jī)將成“第三次工業(yè)革命”的基礎(chǔ)——每個(gè)人都可以是一家工廠(chǎng),。因?yàn)樗�能夠直接將物體“打印”出來(lái)——首先人們能夠通過(guò)電腦創(chuàng)建一個(gè)三維設(shè)計(jì)圖（通常是 STL 或 CAD 文件）,，然后打印機(jī)對(duì)這個(gè)立體原型進(jìn)行“切片”，分成一層一層的,，然后打印機(jī)開(kāi)始工作,，將原材料按照設(shè)計(jì)圖一層又一層的疊加上去，直到最終成型,。這樣就制造出一個(gè)產(chǎn)品,。
            
       之前有人認(rèn)為 3D 打印機(jī)受原材料所限，制作出來(lái)的產(chǎn)品硬度不夠,，受力不強(qiáng),，難以真正運(yùn)用到工業(yè)制造上。但實(shí)際上 3D 打印機(jī)的原材料已經(jīng)拓展到陶瓷,、金屬等高硬度材料上,，具備制造對(duì)強(qiáng)度有一定要求的產(chǎn)品——已經(jīng)有人用 3D 打印機(jī)制造出一把q來(lái)！
GIA 表示：“在接下來(lái)的幾年,，3D 打印技術(shù)將有一個(gè)質(zhì)的飛躍,�,？梢源蛴〕鼋饘伲�包括金銀等貴重金屬,。在未來(lái),，更低成本的打印技術(shù)將推出，使得 3D 打印有望被用于研發(fā)生產(chǎn)包括紙張和塑料在內(nèi)的材料產(chǎn)品,。而 3D 打印技術(shù)另一個(gè)增長(zhǎng)領(lǐng)域則是醫(yī)療部分,。3D 打印可以用來(lái)開(kāi)發(fā)人工器官。此外,，教育和醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域也十分有發(fā)展?jié)摿�,。�?br />               
       目前,，3D 打印已經(jīng)成功打印出眼鏡,，人造骨骼，小提琴等,，而其應(yīng)用比較廣泛的是設(shè)計(jì)領(lǐng)域,，尤其是工業(yè)設(shè)計(jì)，數(shù)碼產(chǎn)品開(kāi)模等,，可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成一個(gè)模具的打印,。而 3D 打印機(jī)需求量較大的行業(yè)則是醫(yī)療設(shè)備、高科技,、教育業(yè)以及制造業(yè)等,。3D 打印的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在無(wú)需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件,，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期,，大幅減少材料浪費(fèi)，提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本,。而且它還可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無(wú)法制造的外形,。

沒(méi)有那么夸張吧？第三次工業(yè)革命會(huì)因?yàn)檫@個(gè),？