雖然我們對3D技術(shù)還停留在電影視覺層面,但未來若干年后,它可能會全面入侵我們的生活。
如果要用一天來描述3D打印和我們的關(guān)系,那么它可能是這樣的——
早上起床,當(dāng)你用3D打印牙刷刷牙時(哦,你的牙齒也可能是3D打印的),3D食品打印機已經(jīng)為你準備好了早餐用的面包或蛋糕。
如果不想擠公交或地鐵,你可能會選擇騎自行車上班。一般說來,一輛自行車的零部件,需要由多個工廠制造生產(chǎn),而后進行組裝,但這輛自行車卻是用3D打印機一次成型打印出所需的零件,如車輪、軸承和車軸,而采用的尼龍材料,不僅堅固程度與鋼鋁材料不相上下,重量還減輕了至少一半以上。
一路上這樣的自行車已經(jīng)引不起任何注意了——因為大街上風(fēng)馳電掣的汽車,甚至頭上掠過的飛機,都是3D打印的產(chǎn)物。
這一天如果是某個朋友的生日,一個3D打印的縮小版人像可能是送他(她)的最好禮物。
至于晚上的生日派對,完全用不著為穿哪一件禮服、會不會撞衫而煩惱,因為你完全可以根據(jù)你的設(shè)計,3D打印出一套完全符合你的禮服……
如果要用一生來描述3D打印和我們的關(guān)系,那么它可能是這樣的——
在你還是孩子的時候,你已經(jīng)玩厭了那些大商場里統(tǒng)一規(guī)格生產(chǎn)出來的玩具,例如恐龍的尾巴為什么不可以再長一點?白雪公主一定要是溫和美麗的嗎?打開電腦,修改幾個數(shù)據(jù),傳送到某個3D打印平臺,沒幾天,跟別人不一樣的專屬于你的玩具就會送貨上門。
當(dāng)你長大成人,成家立業(yè),卻厭倦了鋼筋水泥的都市公寓,終于找到一塊山清水秀的地方,想蓋一間屬于自己的房子,但煩瑣的細節(jié)、漫長的工期都可能讓你覺得崩潰,最終,你可能會選擇3D打印一幢別墅——它只需要幾天時間,而費用只需傳統(tǒng)建造方式的一半。
當(dāng)你步入老年,身體器官漸漸出現(xiàn)老化,比如胃或者肝臟,可能需要切除一部分,也可能需要移植,而因為3D生物打印技術(shù)的發(fā)展,可以打印出與你匹配的身體器官……
這一切聽起來有點不可思議?在杭州市3D產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長、先臨三維科技股份有限公司副總經(jīng)理黃賢清看來,不久的將來這就是真實的存在,況且,其中一部分已經(jīng)成為現(xiàn)實。
3D打印是什么?
它是傳統(tǒng)制造方式的一場變革
3D打印到底是什么?
對于這個學(xué)術(shù)性很強的問題,國務(wù)院總理李克強曾在今年8月專門召開了一次專題學(xué)習(xí)。這次被稱為“國課第一課”的講授者,是西安交通大學(xué)的盧秉恒教授。
李克強總理聽完講座后認為,我國自然資源稟賦不足,人均占有量低于世界平均水平,如果能廣泛應(yīng)用3D打印技術(shù),就可以減少資源能源消耗,有力推動發(fā)展方式轉(zhuǎn)變。
為什么會這么說?黃賢清說,這要從制造方式的變革說起。
制造方式的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段。一種是等材制造,即我們通常說的“模具制造”,通過鑄、鍛、焊等方式制造產(chǎn)品,材料重量基本不變,但眾所周知的是,開模費用較大。
第二種是減材制造,即對材料進行切削加工,以達到設(shè)計形狀,這會造成資源的浪費。
相較于有著3000多年歷史的“等材制造”和300多年的“減材制造”,距今只有30年的3D打印是一種“增材制造”,即通過技術(shù),使粉末狀金屬或塑料或者其他可黏合材料,一點點累加,形成需要的形狀。
“玩具生產(chǎn)商或牙科醫(yī)生在完成一個產(chǎn)品設(shè)計時,只要把模型、數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上,幾個小時內(nèi)就能打印出其設(shè)計的產(chǎn)品,反復(fù)修改后再投入到規(guī)?;纳a(chǎn)線制造,這種樣品制作方式相比傳統(tǒng)的模具制作極大地節(jié)約了時間和材料成本?!彼f。
這一技術(shù)起源于上世紀80年的“快速成型”技術(shù),最初應(yīng)用于航天、軍用領(lǐng)域。直到1992年,美國的3D打印機制造商Stratasys賣出第一臺商業(yè)化產(chǎn)品,此后,3D打印市場在北美和歐洲急劇增長,美國《時代》周刊將其列為“美國十大增長最快的工業(yè)”,英國《經(jīng)濟學(xué)人》雜志則認為它將與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動實現(xiàn)第三次工業(yè)革命。
從這些年的發(fā)展看,3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展,工業(yè)制造、食品、建筑、生物醫(yī)療、文化創(chuàng)意等領(lǐng)域的應(yīng)用案例不斷涌現(xiàn),如3D打印混凝土、無人飛機、手機、巧克力等。在歐美國家,一些知名的3D打印企業(yè)已經(jīng)推出了工廠級別的3D打印平臺,能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的定制化制造。
這塊蛋糕有多大?
最大潛力可能來自于個人消費領(lǐng)域
對于3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,國家層面已經(jīng)給予足夠的重視。
據(jù)了解,國內(nèi)已經(jīng)有多個城市通過建設(shè)3D打印創(chuàng)新服務(wù)中心來推進工業(yè)轉(zhuǎn)型升級?!澳壳叭珖灿袃汕в鄠€縣市,如果每個縣市都建設(shè)一個3D打印創(chuàng)新服務(wù)中心,服務(wù)于當(dāng)?shù)毓I(yè)企業(yè)和創(chuàng)客創(chuàng)業(yè)者,每個3D打印創(chuàng)新服務(wù)中心將產(chǎn)生千萬級別的市場價值,那么單純線下3D打印創(chuàng)新服務(wù)中心建設(shè)會有近千億的市場?!秉S賢清說。
而在黃賢清看來,3D打印作為一個最新技術(shù),雖然目前更多運用在工業(yè)制造領(lǐng)域,但最大的潛力是在個人消費領(lǐng)域,這個爆發(fā)點,他認為“不會用太久”。
他的自信之一來源于公眾對個性化產(chǎn)品的需求?!半娚唐脚_滿足了大眾基礎(chǔ)的、對同質(zhì)化產(chǎn)品的需求,而3D打印滿足的,一定是個性化需求?!彼隙ǖ卣f。
從目前的行情來看,工業(yè)用3D打印機的售價至少百萬元以上,而家用3D打印機只需要幾千元。和當(dāng)年互聯(lián)網(wǎng)興起的年代不一樣,“每個人都完成了一定程度的財富積累,為滿足個性化需求提供的物質(zhì)保證。”因此,他認為3D打印在消費領(lǐng)域的普及速度,可能會超過互聯(lián)網(wǎng)的普及速度。
而互聯(lián)網(wǎng)的普及及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)氛圍的興起,為普通人參與這場制造業(yè)的變革提供了可能。
“理論上講,只要你擁有3D打印設(shè)備,在任何地方,任何人都可以成為制造者或是創(chuàng)業(yè)者??梢哉f,3D打印實現(xiàn)了全民創(chuàng)新的通途?!?/p>
先臨三維目前正在做的戰(zhàn)略舉措之一,就是建立并完善面向大眾的“3D客”數(shù)據(jù)平臺。這是一個連接3D打印資源的平臺,你可以上傳產(chǎn)品數(shù)據(jù),供別人下載打印;也可以展示打印好的產(chǎn)品,供人購買,等等。
產(chǎn)業(yè)化之路還有多遠?
期待消費需求推動技術(shù)發(fā)展
在先臨三維的3D打印作品展示廳里,精美鏤空的高跟鞋、五顏六色的兒童城堡、形態(tài)逼真的恐龍骨架……讓人無法相信這是“打印”出來的。
“從產(chǎn)業(yè)鏈來說,3D打印包含了軟件、掃描、生產(chǎn)、打印、設(shè)備幾個環(huán)節(jié),”黃賢清說,目前對3D打印技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展起重要作用的,是耗材。
據(jù)介紹,目前3D打印的耗材非常有限,現(xiàn)有市場上的耗材多為石膏、塑料、可黏結(jié)的粉末顆粒、光敏樹脂、沙土等,制造精度、復(fù)雜性、強度和質(zhì)感都達不到高要求,目前主要應(yīng)用于模型、玩具等輕工業(yè)民用產(chǎn)品領(lǐng)域,離高精度“打印”還差得很遠。
這兩年,隨著可供打印使用的耗材不斷拓展,3D打印也逐漸從樣品制作向成品制作轉(zhuǎn)變。2011年,鈦合金和不銹鋼材料的使用,使波音公司開始用這種技術(shù)直接打印飛機機翼。
不過,黃賢清認為,材料技術(shù)不是問題。在他看來,需求是目前3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最迫切問題,“3D打印產(chǎn)品的消費需求一定會推動材料革命,技術(shù)瓶頸一定會迎刃而解。”
而需求需要政府和3D打印企業(yè)共同來推動,而最有效的方法是3D打印在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。據(jù)了解,明年春季學(xué)期開始,“3D打印集成系統(tǒng)教學(xué)課程”將大規(guī)模進入云南中小學(xué)課堂,以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)意能力,而在浙江,蕭山中學(xué)、杭州安吉路實驗學(xué)校等也已經(jīng)牽手先臨三維將3D打印引進教學(xué)。
“一頭從學(xué)校培育3D打印產(chǎn)品的消費興趣,另一方面教會企業(yè)3D打印的技術(shù),當(dāng)需求和技術(shù)對接上,也就迎來了爆發(fā)點?!秉S賢清說。
對于3D打印可能出現(xiàn)的道德倫理問題,黃賢清說,國外已經(jīng)出臺相關(guān)規(guī)定,比如不可以打印槍支,在生物領(lǐng)域,你只可以打印一個器官,但不可以打印整個人體?!半S著3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,相信我們國家很快也會出臺類似的法律法規(guī)?!彼f。