图1 奥巴马国情咨文:“重视3D打印技术”
紧跟美国步伐,欧洲国家(德国为主角)在今年提出了工业4.0概念,要重塑工业体系。这和3D打印不谋而合,异曲同工。只不过3D打印是以具体的方式来改变制造业的运作模式,可以说成是自下而上。而工业4.0是从整个工业体系结构出发,先确定整个体系的目标再去想通过怎样的方法去实现,可以说是自上而下。但是最终这两者的目标都是要实现智能制造,把人从传统的制造业中解放出来,而不是像机器一样一生或者一段很长的时间都耗费在一条产线上。
3D打印能做什么?
连美国都指望着3D打印来实现产业回归,3D打印真的那么神奇吗?它到底能做些什么?下面就来看看它身怀怎样的绝技吧。
3D打印定义本身,就要求始终凸显着“创新突破”这一关键特质。随着越来越多的3D打印机问世,更使得3D打印可以应用到几乎任何行业,除了较为普遍的制造业如模具制造、工业生产、医疗、军事、汽车、建筑等行业外,如今也涉及了更高端精尖的技术,如航空航天(西北工业大学打印5米长的航天器部件就是直接装在航天器上使用的,可见打印出来的物件本身的质量是能够得到保证的)、生物工程、纳米技术、克隆技术、食品加工、3D电影及动漫等行业,更帮助各行业解决了很多难题,比如修复人体或动物的器官及组织(它甚至可以用实验室培养出来的细胞介质打印出一块真正的鲜肉或一段人体器官,或用糖物质混合物打印出一个完整的血管组织 ),为博物馆复制珍稀文物,为爱好者打印专属的概念飞机或乐器等。
当3D打印的精度达到纳米级别的时候就可以实现细胞层面的打印,完整的打印出一个人是能够实现的(清华大学的低温沉积技术可以3D打印出微米级别的毛细血管)。同样如果材料换成硅的话直接打印出IC也是完全有可能的。
图2 3D打印汽车
图3 3D打印的航空发动机
图4 3D打印的带生物活性的人体肾脏
3D打印意味着什么?
上述的大部分功能传统制造方式也能实现,那么3D打印相比于传统制造业有怎样的优势呢?首先它是一个小而美的桌面工厂,它能完成一个复杂的生产流程,而不再需要各个生产流水线的配合。也就是说一台3D打印机就可以实现一个工厂的功能,而且只要占有很小的一块地方(这在寸土寸金的中国,成本效益尤为突出!嘿嘿)。[page]
再者它是直接面向功能和性能的制造,可以实现个性化定制,完全按照使用者的需求。大家不再受制于生产厂商和设计者,每个人都是生产厂和设计者。就比如你自己有一个做衣服的灵感,想把它做出来。如果是传统的做法是先把你的想法告诉设计师,然后设计师设计出样式,这样的样式还不一定是你想要的。然后还要找裁缝把衣服做出来。这样一折腾花费肯定不会便宜,对于咱这样的劳苦大众来说,谁能这么任性啊。但是如果用3D打印的话,你可以用简单的配套软件轻松的设计衣服的样式然后设置好尺寸参数,接下来就完全不用管,交给3D打印机即可。一会儿你就可以穿上自己设计的衣服了。So easy!再也不用担心撞衫了!
图5 3D打印的服装
与产品多样性无关的低成本生产是3D打印的另一个优点,所谓的与产品多样性无关的低成本是指无论制造什么产品都不需要像传统制造业那样重新搭建生产线。只要通过PC或移动终端上的软件更改设计图然后将新物件的相关数据传输给打印机即可。这样“同一条产线”就可以生产出不同的产品了,无论是人力、生产资料、还是时间成本都大大降低。
3D打印功能如此强大并不是一朝一夕产生的。它的诞生得益于很多基础技术的进步和创新,是一个多科技融合的产物(材料学、控制科学、电子学、通信技术等缺一不可)。
目前被称为第三次工业革命的三架马车的互联网、3D打印、人工智能相互之间独立而又相互关联。互联网可以让信息处理传播不受距离和成本限制,而3D打印是在互联网的基础让物质生产不受距离和成本限制。在二者共同作用下,生产模式,社会分工模式,消费模式乃至生活模式都将发生很大的变化。值得一提的是3D打印也遵循互联网商业的基石——长尾效应,不靠畅销而是靠长期积累的利益。