【印聯傳媒內容摘要】3D打印技術已經開始運用到了人們的日常生活甚至是工業制造，但是對于它的工作原理和認識還是了解甚少，現在我們就詳細地來看看究竟什么是3D打印。

　　著名的《經濟學人》最近描述了3D打印技術的前景——這是一種新型的生產方式，能夠促成第三次工業革命。

　　根據Busines week報道，一家跟蹤3D打印行業的咨詢公司Wohlers Associates稱，如今3D打印機的市場規模在17億美元左右。隨著銷售量的迅猛增長，公司預測，到2015年該市場的規模將達37億美元。

　　在我們的認知中，工業革命以往發生過兩次。第一次工業革命以蒸汽機的發明為標志，認為新的技術革命產生了流水式作業的方式，單一大批量的生產某種產品，這催生了工廠與工人，也讓制造業從原始的手工制造轉為機械制造。第二次工業革命同樣也是一次技術革命，以電力、無線電、鋼鐵和化學等領域的巨大發展為標志，在各個不同領域進步的影響下，人們的生產方式也發生了變化，這一次工廠不再滿足于單一產品的生產，而是轉為大規模生產。

　　那么第三次工業革命與前兩次工業革命相比，有何不同之處?《經濟學人》指出，在3D打印技術得到廣泛運用的情況下，制造業也許不再運用工廠這種將人力、資金、設備等生產要素大規模集中化的生產方式，而轉變為一種以3D打印機為基礎的，更加靈活、所需要投入更少的生產方式。《經濟學人》將這種趨勢稱之為“社會化制造(Social Manufacturing)”，當這種方式得到廣泛的運用，那么每個人都可以是一家工廠。

　　雜志同時用一張圖來形象的表明第三次工業革命會帶了的變化：

　　為什么3D打印機將成為一種生產工具?為什么3D打印技術將改變人類的生產方式?如果是從事著建筑和設計行業的人，他們對3D打印技術其實并不陌生，因為他們經常需要用到一種叫“快速成型”的技術，將設計的原型給制作出來，展示給客戶看。在從前，這種原型的制作非常麻煩，因為工廠首先需要制作一個模具，然后把原料澆鑄在里面，這樣才能把原型制作出來。但當工廠制作完成之后，模具就變得沒有用處——這種生產方式浪費原料，生產成本自然比較高，所需要的生產周期自然也比較長。與這種先制作模具，然后才能把設計原型制作出來的生產方式相比，3D打印機擁有相當的優異性，它能夠一次性、直接地把客戶所需要的設計原型給制作出來。

　　由于無需經過制作模具這一步驟，客戶能夠節約時間，工廠能夠節約成本，同時所制作出來的物體，也將和設計圖紙一樣，能夠更加精確。原因在于，3D打印機能夠直接將物體“打印”出來——首先人們能夠通過電腦創建一個三維設計圖(通常是SLT或CAD文件)，然后打印機對這個立體原型進行“切片”，分成一層一層的，然后打印機開始工作，將原材料按照設計圖一層又一層的疊加上去，直到最終成型。當然，3D打印機所使用的材料，自然不是噴墨打印機里面的墨水，而是一些可以發生固化反應的材料，現在可以作為原材料的東西已經多種多樣，包括樹脂、塑料、陶瓷、金屬等等。實際上，發明家CharlesHull生產出第一臺3D打印機以來，3D打印技術已經發展了近30個年頭。

　　而從一個為設計書、建筑師、實驗室生產原型的工具，到媒體、大眾所關注的議題。這種變化體現了3D打印技術在這幾十年間取得的突飛猛進的發展，設備的價格從昂貴到便宜，性能從低下到強大，設備體積從大到小，使用范圍從窄到廣。1986年，Charles Hull離開了原來為之工作的Ultra Violet Products，開始成立一家名為3D Systems的公司，開始專注發展3D打印技術，這是世界上第一家生產3D打印設備的公司，而它所采用的技術被稱之為“立體光刻(Stereo lithography)”，利用紫外線照射將樹脂凝固成形，以此來制造物體。到1988年，3DSystems開始生產第一臺3D打印機SLA-250，體型非常龐大：自1986年之后，涌現了很多不同的3D打印技術：

　　•1988年，Scott Crump發明了另外一種3D打印技術FusedDepositionModeling，并成立公司Stratasys。這個技術的特點是它能利用臘、ABS、PC、尼龍等熱塑性材料來制作物體，具備性能優良的特點;

　　•1989年，C.R.Dechard發明Selective Laser Sintering，利用高強度激光將材料粉末烤結，直至成型。這種技術的特點在選材范圍廣泛，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發明LaminatedObjectManufacturing，利用薄片材料、激光、熱熔膠來制作物體。然而該3D打印技術的原材料一直僅限于紙，性能低下;

　　•1993年，麻省理工大學教授EmanualSachs發明Three-DimensionalPrinting技術(非本文泛指的3D打印技術)，利用金屬、陶瓷等粉末，通過粘接劑在一起成型。這種技術的有點在于制作速度快，價格低廉，然而成品的強度較低。1995年，ZCorporation獲得麻省理工大學的許可，利用技術來生產3D打印機。

　　•1996年，3D Systems、Stratasys、ZCorporation分別推出Actua 2100、Genisys、Z402，第一次使用了“3D打印機”的稱謂。

　　•2005年，ZCroporation發布SpectrumZ510，這是世界上第一臺高精度彩色3D打印機;同一年，英國巴恩大學的AdrianBowyer發起開源3D打印機項目RepRap，它的目標是作出“自我復制機”，通過3D打印機本身，能夠制造出另一臺3D打印機。

　　•2008年，第一版RepRap發布，代號“Darwin”，能夠打印自身50%的元件，它的體積僅一個箱子大小。

　　從這段發展歷史中，我們可以看出，隨著3D打印技術的種類變多，3D打印機可選的原材料范圍也在變廣，從樹脂到塑料到陶瓷到金屬。然而，最重要的是，3D打印機的價格在下降，1999年3D Systems的SLA7000要價80萬美元，而公司今年年初推出的Cube要價僅1299美元。而且，Cube性能不低，不僅支持彩色打印，還支持無線連接，免費提供設計軟件，讓平板電腦發揮設計的潛力。除了3D Systems這樣老牌的3D打印機生產商以外，一些新興的3D打印機生產商也把目標放在“低價3D打印機”上，比如2009年成立的Maker Bot，它的產品就只有1749美元。不僅如此，最近創立的Soldoodle所生產的3D打印機僅499美元(Basic版)。

　　而在Kickstarter上，出現了售價僅為300美元的3D打印機Makibox。個人電腦的普及，也讓3D打印機的價格下降。回顧前文中SLA-250的外觀，我們會發現它就是一個工作站，不僅包括了負責將物體打印出來的3D打印機部分，還有負責設計的電腦部分。在1988年，電腦的價格不像現在這般便宜，也不如現在這般普遍，將3D打印機連同3D打印機一起賣給客戶，是當時合理的選擇。然而，時至今日，電腦已經得到了廣泛的應用，而且性能有了長足的進步，3D打印機不必連同電腦一起賣給客戶，價格自然得到了降低。此外，以往價格高昂3D設計軟件也有越來越多的價格低廉的替代品，有些甚至是完全免費的開源軟件，比如123D、Open SCAD、Tinker card。這些因素都讓3D打印成本得到降低。

　　隨著3D打印機的成本越來越低，圍繞著它所提供的服務也越來越多。最典型的，就像參加CES2012的Sculpteo，它允許用戶上傳或直接在網站設計3D草圖，然后公司將物體打印出來之后，再快遞到用戶的手中(Sculpteo還有商城等其它服務)。最近幾年關于3D打印的消息層出不求，它的使用范圍越來越廣。比如：

　　•3D打印的原材料擴展到金、銀以及強度極高的鈦，還有不銹鋼;

　　•德國Voxljet制造了尺寸為4mx2mx1m的3D打印機;

　　•Cornell大學嘗試利用3D打印機直接打印出食物出來;

　　•Exeter大學的研究人員，制造出以巧克力為原材料的3D打印機;

　　•哈佛大學的實驗室開發可以實現生物細胞打印的設備;

　　•德國Fraunhofer Institue利用3D打印技術將血管給打印了出來;

　　•Loughborough大學的一個研究小組正在嘗試讓混凝土成為3D打印的原材料;

　　•Organovo開始研究如何利用3D打印機來打印人體器官。

　　總結以上的趨勢，那就是3D打印技術的部署成本越來越低，以現在的價格，幾乎每個人都可以擁有一臺3D打印機。而隨著選材范圍越來越廣，3D打印機可制作的物品越來越多，從汽車、飛機零件，到食物，到人體器官等等。加之如今網絡的發達，每個人都能夠成立一個像Sculpteo這樣的網站，按客戶需求，個性化定制物品，讓“社會化制造”成為可能。

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