6.5　3D打印：第三次工业革命的序幕拉开

2013年最火的项目是什么？不是物联网，也不是移动APP的开发，而是3D打印。这是没有被预见的，但也确实是将颠覆我们生活的一种不算新的技术。借用一下某平台对这项技术的解释：3D打印技术的原理是，首先用电脑软件将立体物体的3D数据切成薄片，薄片数据基本是平面。然后用融化的树脂代替墨水将薄片打印在台子上。印完一张以后，用融化的树脂在上面再印刷下一张。因为处于融化状态，因此前两张会粘在一起，变成2倍的厚度。3D打印机就是这样重复操作。还可以用金属粉和激光等方式代替融化树脂。

之所以称呼这种技术为打印，而不是其他的制作，是因为这种技术其实也是通过打印技术来实现的，与平面打印不一样的是打印的原料不一样，而且是将打印头中喷出的物体进行堆叠，以形成立体的实物。但是，也正是这项技术的推出，被业界称为第三次工业革命，可见其在未来市场上的影响力。

3D打印机打印汽车模型

简单来说，3D打印，就是整个打印机要先像普通打印一样在一个平面上将塑料、金属等粉末状材料打印出一层，然后再将这些可黏合的打印层一层一层地粘起来，这个过程就是不断地打印出二维的产品然后组建成为三维的实物。通过每一层不同的“图形”的累积，最后就形成了一个三维物体，其实更加类似于建筑学，由点及面，而后由面及体。

我们可以把3D打印技术称为“工业2.0”，因为这项技术，很多生产的过程将会和我们想象中的完全不一样，它不仅将改变制造的本质，还将进一步挑战产品所有权和版权的概念。之所以说在所有权和版权上的问题，可以用这样一个例子来说明：比如，你在朋友家看到一个漂亮的杯子，非常喜欢，然后你就可以拍照拿回家打印一个，而且，在目前看来，这么做并不违法。不仅打印别人家的杯子不违法，打印手机套、家具一样不违法，那么就容易产生版权纠纷，因为谁家的才是最原始的？人家是否愿意被复制呢？

其实，抛开这些问题，3D打印的优势有许多。对于传统制造业来说，3D打印是一次颠覆和挑战。

第一，通过3D打印制造复杂物品不增加额外的成本。就传统制造而言，物体形状越复杂，对工艺的要求就越精细，制造成本也就越高。而对3D打印机而言，由于一切都是以打印技术为基础，制造形状复杂的物品的成本不会在原有基础上有所增加，制造一个很精细、很复杂的物品并不比打印一个简单的方块消耗更多。制造复杂物品而不增加成本将打破传统的定价模式，物品不再因为制作是否繁复而受到定价的限制，人工成本减少，由此改变我们计算制造成本的方式。

第二，通过3D打印制造多样化产品不会额外地增加成本。一台3D打印机可以打印许多形状，通过多次执行程序程序做出不同形状的物品，而不再是做不同的物品需要不同的模板。传统的制造设备功能较少，做出的形状和种类都是极为有限的，很多形状并没有被纳入模板中。3D打印省去了培训机械师或购置新设备的成本，一台3D打印机只需要不同的数字设计蓝图和一批新的原材料就可以完成我们曾经认为很复杂而不可完成的产品制造。

第三，通过3D打印的产品无须组装，而是一体化成型，在很多传统制造业中这一点会成为拉高成本的因素。而传统的大规模生产都不得不建立在组装线基础上，在现代工厂里，机器只负责生产出相同的无误差的零部件，然后由机器人组装，较为复杂的还需要人工进行组装。越是复杂的产品，组成部件越多，组装耗费的时间和成本就越多。3D打印机通过分层制造可以同时打印一扇门及上面的配套的其他零部件，显然，这些都不需要组装。省略了组装，就缩短了供应链，节省了在劳动力和运输方面的花费。也就是说，3D打印在制造业上有着极大的成本优势和人工优势。

第四，有效减少生产时间，3D打印机可以按企业的需求打印。企业的实物库存会在3D打印技术的支持下迅速减少，企业可以根据客户订单使用3D打印机制造出特别的或定制的产品满足客户需求而不用生产多出需求数量很多的产品来以备万全，所以，高效率的商业模式将成为可能。如果人们所需的物品按需就近生产，那么减少的不仅仅是生产时间，还有运输的成本和时间。

第五，3D打印考验的是设计空间，而传统的制造已经不会给产品设限。传统制造技术使得产品形状有限，制造形状的能力受制于所使用的工具。而有了3D打印机，这些问题就不再是局限，开辟巨大的设计空间，甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形状，对于制造业来说，可以是颠覆，也可以是毁灭。

第六，对制造者的技能要求大大降低。一般来说，制造业的工人需要当几年学徒才能掌握所需要的技能。尽管现如今批量生产和计算机控制的制造机器已经极大地降低了对技能的要求，然而，传统的制造机器仍然需要经过学习和训练的熟练的专业人员进行机器调整和操作，其中就包括大型的机床设备。而3D打印机从设计文件里获得各种指示，做同样复杂的物品，3D打印机所需要的操作技能相对简单了许多，对工人的要求也降低了许多。这样的模式开辟了新的商业模式，并能在个体的环境下为人们提供新的生产方式。

第七，3D打印所占用的生产空间小，很多厂房将会被淘汰。与传统制造机器相比，3D打印机的制造能力更强。一般来说，我们以前所见到的很多机器都只能用于制作较小的物品。与此相反，3D打印机可以制造和其打印台一样大的物品。3D打印机的整套打印设备可以自由移动，打印机甚至还可以制造比其本身还要大的物品。正是这样的能力使得3D打印机适合家用或办公使用，因为它们所需的物理空间比大型的机床小了很多。

第八，减少废弃副产品，更环保。传统行业里对生态最大的影响就是耗能大以及环保问题，与传统的制造技术相比，3D打印机在整个制造行为中不会产生过多的副产品。相比之下，传统的加工的浪费量惊人，大量的耗能难以提高，而在耗能背后还有更深的环保问题存在。3D打印也会有小量的耗能，但浪费量减少很多。而且随着打印材料的进步，零耗能制造可能成为更环保的加工方式。

第九，各种原材料可以进行无缝的组合。对当今的制造机器而言，将不同原材料同时放入一个熔炉是不可思议的，因为传统的制造机器在切割或模具成型过程中对制造的工艺以及安全性要求都不能轻易地将多种原材料融合在一起。而随着一次性能使用多种材料的3D打印技术的发展，我们将有能力将不同原材料融合在一起，并且不会产生不良的问题。可以说，以前无法放在一个熔炉中的原料在顺利混合后将形成新的材料，这些材料不仅仅色调及种类繁多，还具有独特的属性或功能。

第十，精确的实体复制。实体就好像数字音乐文件一样可以被无休止地复制，而不是像现在这样只能批量加工，如果有所翻录，就会出现音频质量下降的问题。未来，3D打印将数字的精度扩展到实体世界，任何一个数据都能被精确地解读。扫描技术和3D打印技术将共同提高实体世界和数字世界之间形态转换的分辨率，我们可以看到更为精确的产品复制，这仅仅是利用了扫描技术与3D技术的融合。

现如今，3D技术开始越来越靠近人们的生活，也越来越平民化，不少3D打印设备也进入到社会中。原来的3D打印机非常庞大，基本上都只存在于大医院、研究机构以及相关企业中用于很多医疗产品和其他科研产品。在以前，购买这样的机器不仅要花几十万元甚至几百万元人民币，而且打印材料的价格也很高。

而现在，3D打印机已经可以做到和普通的喷墨打印机一样大小。很多着眼于3D打印的企业都提供各种各样的打印机，比如，MakerBot提供的彩色3D打印机，香Makible 2000元的3D打印机也在顺利地售卖中。

另外，3D打印设计软件也越来越多，用户可以使用很多工具来建立三维模型，实现用户对3D产品的设计。除了3D打印机和软件，还有一些提供3D服务的创业公司，他们往往会一条龙服务于用户，减轻用户的开支。

3D打印发展尚在初期，和所有新技术一样，3D打印技术也有着自己的缺点，它们会成为3D打印技术发展路上的绊脚石，影响这项技术成长的速度。很多人都看好3D打印在未来可能给世界带来一些改变，但3D打印想成为市场的主流，需要解决的问题依然会很多。

第一，3D打印需要更多的突破材料的限制。尽管高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印，但很多打印的原材料目前依然是比较昂贵的。另外，现在的打印机还没有达到成熟的水平，无法支持我们在日常生活中常用的一些材料的打印，而实际能够打印的材料依然不算廉价和平民化。尽管现在在多材料打印上已经取得了一定的进展而且也并非完全没有解决方法，但除非解决方案达到足够成熟并有效，否则打印的材料依然会是3D打印的一大障碍。

第二，3D打印机的限制依然很高。科技产品一向不太容易操作，所以3D打印要成为主流技术，它对机器的要求也不会很低，可以说还有一定的复杂性。而目前的3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的成功，可以说，几乎任何静态的形状都可以被打印出来，但是存在精度问题，而且如果我们无法提供静态的物品，那么这种打印也是不能实现的。这个困难对于传统的制造商来说也许不是一件困难的事情，但是3D打印技术想要进入普通家庭，每个人都能随意打印想要的东西，那么机器的这一限制就需要能够顺利解决。

第三，毫无疑问的知识产权问题。3D打印是有了复制的可能性，也正是这样的可能性导致3D打印将会出现知识产权的争夺问题。在过去的几年里，音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多，很多人开始关注知识产权的问题。3D打印技术毫无疑问也会涉及这一问题，因为如果这一技术实现，那么现实中的很多东西都会得到更加广泛的传播。人们可以随意复制任何东西，并且数量不限。关于如何制定3D打印的法律法规来保护知识产权，也是我们面临的问题之一，否则知识产品的信用度出现问题，社会的信任度也将会崩塌。

第四，3D打印还将面临道德的挑战。打印什么样的东西会违反道德规律，我们是很难界定的，正如今天已经有人打印出生物器官或者活体组织用于给病人更换，但是，这么做是否有违道德？我们又该如何处理呢？如果无法尽快找到解决方法，相信我们在不久的将来会遇到极大的道德挑战和道德滑坡的问题。

第五，3D打印机的昂贵问题。尽管现在3D打印机已经没有以前那么贵，但是对于普通大众来说依然是很难购买的。例如，在电商平台的第一次售卖是在京东上架的3D打印机，售价为1.5万元，又有多少人愿意花费这个价钱来尝试这种新技术呢？大众很难接受这样的价格和使用成本。如果想要普及到大众，降价是必须的，但又会与成本形成冲突。说句玩笑话：用3D打印机打印更多的3D打印机不就完了！

其实，每一种新技术诞生初期都会面临着各种各样的障碍，但只要找到合理的解决方案，3D打印技术的发展将会更加迅速，在我们未来的生活中，3D打印将不可或缺，而且还会颠覆更多的制造业。3D打印的技术支持下，未来在将会有另一种面貌。