5月4日,首支3D打印槍在美國奧斯汀試射成功。除擊針為(wei) 金屬,槍支全部部件為(wei) 塑料,由3D打印機分別打印完成。這條消息將再次將3D打印技術推上了輿論的風口浪尖。
如今,3D打印無所不在,美國研究人員甚至已研製出三維食物打印機,能用食材打印餅幹、蘋果派等。目前,3D打印機價(jia) 格日漸便宜,普通消費者可以從(cong) 互聯網獲得設計方案,在家打印物品。如果孩子想要新玩具,老人想下象棋,你想換一個(ge) 新杯子,你要做的隻是下載幾份圖紙,然後在自家的打印機“打”出來。
每一項偉(wei) 大發明所帶來的影響,在當時都很難預測,比如電燈,蒸汽機和印刷術。同樣,我們(men) 也很難預測,這項被《經濟學人》稱為(wei) “第三次工業(ye) 革命”的新技術,如何悄然改變人類生活在世界。專(zhuan) 題文字:蔣林鄭佳文
名詞解釋
3D打印
3D打印是一種快速成形技術,它首先將物品轉化為(wei) 3D 數據,然後運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料,逐層分切打印。也就是說,若你擁有一台小型的3D打印機,你隻需在電腦中繪製出物品的三維圖,稍等一會(hui) 兒(er) ,你想要的東(dong) 西就可以被“打”出來了。實際上,3D打印技術在歐美已有幾十年的曆史,2002年進入中國。
麻煩製造者:
3D打印手槍,也能讓子彈飛!
5月初,世界第一支3D打印手槍在美國得州奧斯汀試射成功。在此之前,許多人不將3D打印當一回事,但這個(ge) 創造著實扇了他們(men) 一巴掌。從(cong) 技術上講,這把手槍除了子彈外的其他部件幾乎全部由3D打印機製造,工作的基本原理與(yu) 普通槍支無異。製作這把手槍的這個(ge) 美國民間團體(ti) 先用3D打印機將手槍的部件製造出來,再組裝在一起。
在成功試射後,擁有該手槍3D打印設計圖被傳(chuan) 到網絡上,立馬吸引了上百萬(wan) 的下載。這對於(yu) 正為(wei) 控槍忙得焦頭爛額的美國政府來說無疑是當頭一棒。因此,美國國務院致信設計方,要求把3D打印槍設計圖“從(cong) 公共可獲取渠道中移除”。目前,這個(ge) 組織已從(cong) 旗下一家網站撤下手槍的3D打印設計圖。
然而,衝(chong) 著美國人民對3D打印機的熱忱,許多人害怕恐怖分子利用3D打印機製造出更具殺傷(shang) 性的武器。到底3D打印機還會(hui) 給美國政府打印出怎樣的麻煩?
全能設計者:
人臉巧克力最好的情人節禮物
相對於(yu) 傳(chuan) 統製造方式,3D打印最大的優(you) 勢無異在於(yu) 拓展設計人員的想象空間。隻要想得到,隻要在電腦上設計出三維數據圖、準備好相應的材料,普通人都可以製作出天馬行空的服裝、首飾和禮物,成為(wei) 名副其實的時尚先鋒。
珠寶加工業(ye) 與(yu) 3D打印最為(wei) 合拍,因為(wei) 珠寶造型的複雜程度完全不會(hui) 增加3D打印的成本。事實上,美國的3D打印公司Shapeway已在利用3D打印製造出首飾,其中不乏造型奇特的,如一款聲名大噪、名為(wei) “時間守護者”的吊墜。最近,公司還設計出了全球第一款3D打印禮服,由著名脫衣舞女郎萬(wan) 提斯試穿。
3D打印機也可以製作出意想不到的禮物。近日,日本一家公司就推出了一項“3D打印人臉巧克力”的服務,可以製作人臉外形的巧克力。利用3D掃描設備將人臉的數據輸入到電腦中,經過軟件的處理,就可以利用3D打印機將模具打印出來,然後在裏麵注入巧克力,即可生成帶有你臉型的巧克力。對於(yu) 情侶(lv) 來說,這樣的情人節禮物真是含在嘴裏怕化了!
醫學神器:
臉被切除 3D打印助重生!
3D打印技術自數十年前從(cong) 軍(jun) 方“快速成型”技術進化誕生以來,醫學是其最為(wei) 大顯神通的一個(ge) 高地。依靠3D打印技術的“直接數字化製造”,許多病人跳出了傳(chuan) 統器官移植的漫長周期。或許在不知不覺中,你就接觸到了這種看似高端的科技。
據報道,美國科學家利用3D打印機直接製造出一副塑料機械臂,使一位兩(liang) 歲小女孩的殘疾手臂能夠正常活動。而最近,前美國康奈爾大學研究人員利用牛耳細胞,在#p#分頁標題#e#3D打印機中打出了人造耳朵,能夠對那些先天性畸形的兒(er) 童進行移植器官。
在美國的許多牙科診所,很多定製的口腔設備現在都要使用3D打印機。牙科醫生在掃描牙齒的位置後,利用3D打印機可以很快製作出牙齒的模型,牙醫甚至可以現場磨製假牙給病人換上。
不久前,英國一名叫莫格的男子就借助3D打印機技術,才恢複了在癌症手術中不得不切除的大部分臉部,得以與(yu) 未婚妻完婚。為(wei) 莫格治療的醫生借助3D打印技術,實現了對他的麵部重建。醫生首先在3D打印機中用尼龍一層層塑造莫格的臉部模型,再根據這個(ge) 模型製造出矽膠假體(ti) 。裝上假體(ti) 後,莫格擁有了屬於(yu) 自己的“新臉”,多年來第一次可以正常喝水進食。
住房難題、移居月球:
3D打印機是個(ge) 好幫手?
既然3D打印機什麽(me) 都能打印,那麽(me) 它可能打印出大規模的建築嗎?荷蘭(lan) 建築師睿傑森納已經在試驗這項日趨平民化的科技。他籌備用一台6米高的3D打印機,以人工砂岩為(wei) 材料,“建造”出兩(liang) 層樓高的拓撲型結構建築。
美國南加州大學工業(ye) 製造流程學教授科西尼維斯的推斷,如果成功製造出巨型的3D打印機,每棟建築僅(jin) 僅(jin) 需要20小時就能完工。“這項極具革新性的技術很可能幫我們(men) 盡快解決(jue) 全球日益緊張的住房問題,”他說。
據說,歐洲航天局將聯手一家知名建築機構,在未來將機器人和3D打印機帶往月球,用月球的土壤和岩石的粉末為(wei) 材料,通過3D打印技術在短時間內(nei) 建造一座功能完備的空間站,好在美國人麵前耀武揚威一番。
挑戰:
“中國製造”
優(you) 勢不在?
不再依賴人工,沒有組裝流程,沒有邊角料,3D技術的這些特點,將在某種程度上重新定義(yi) 工廠。有預計稱到2020年之前,3D打印機將可以從(cong) 事小規模生產(chan) ,製造過去的勞動密集型工藝品和商品。投入這項新技術正在因此而重塑全球製造業(ye) 格局。
2011年6月,奧巴馬宣布向3D打印產(chan) 業(ye) 投入5億(yi) 美元以提升美國在製造業(ye) 上的領先地位。2012年7月17日,美國《外交政策》網站發表題為(wei) 《製造業(ye) 的未來在美國而不在中國》,稱“技術進步將使中國的製造業(ye) 像過去20年裏美國製造業(ye) 那樣迅速衰落”。
目前,中國的許多企業(ye) 、高校已經開始通過各種途徑研發、應用3D技術。
一台3D打印機5000元
當然,對於(yu) 中國消費者來說,3D打印機也不是什麽(me) 遙遠的技術。記者發現,在淘寶網上,超過300家店鋪在從(cong) 事出售3D打印機或相關(guan) 物品的業(ye) 務,一台3D打印機售價(jia) 在5000元左右。不過,國內(nei) 目前的3D打印機相對美國市場價(jia) 格偏高。上周,美國Pirate 3D公司已宣布將推出的個(ge) 人3D打印機,售價(jia) 僅(jin) 347美元(合2100元RMB)。
影響:第三次工業(ye) 革命?
航空發動機巨頭羅爾斯·羅伊斯公司工程和技術總監史密斯說:“大工廠裏人擠人的時代將一去不複返。”還有專(zhuan) 家認為(wei) ,3D打印作為(wei) 一項顛覆性的製造技術,誰能夠最大限度地研發、應用,就意味著掌握了製造業(ye) 乃至工業(ye) 發展的主動權。
節約成本和時間
與(yu) 傳(chuan) 統製造技術相比,3D打印具有成本低、省材料、周期短等明顯優(you) 勢,從(cong) 航空、動力裝備到醫療、體(ti) 育、影視等諸多領域,均可大顯身手。
你可以親(qin) 自為(wei) 心愛的人設計禮物,並用3D打印機將禮物“製造”出來。也可以量身訂製你喜歡的東(dong) 西,隨心定做你的生活用品。更方便的是,操作3D打印機的培訓在半個(ge) 小時內(nei) 就能完成。這意味著,3D打印機普通人都可以操作。有媒體(ti) 說,#p#分頁標題#e#3D操作將來會(hui) 像傻瓜照相機一樣,普及到人們(men) 的生活中去。
作為(wei) 3D打印技術的發明者和領頭羊,“3D係統”公司就提供3D打印的相關(guan) 軟件和大量物品設計圖,顧客無須學習(xi) 複雜的3D設計軟件,便可直接打印所需物品。此外,顧客能從(cong) 網站付費下載更多物品設計圖:一隻玩具大象收費4.99美元,一枚戒指10美元,一把剃須刀15美元。
市場潛力巨大
《國際增材製造行業(ye) 發展報告》顯示,3D打印技術2011年全球直接產(chan) 值為(wei) 17.14億(yi) 美元,年增長達29.1%。聯合國世界知識產(chan) 權組織負責人格裏指出,到2015年,全球3D打印業(ye) 產(chan) 值有望達到37億(yi) 美元。與(yu) 此相比,去年全球貨物出口額為(wei) 18.3萬(wan) 億(yi) 美元。格裏表示,3D打印業(ye) 產(chan) 值雖然從(cong) 全球來看規模尚小,但有望保持較快增長,到2019年達到65億(yi) 美元。
通用全球副總裁兼通用全球研發中心負責人邁克爾·埃德戚克預測,三年內(nei) ,3D打印技術就將在航空航天、醫療器械等高附加值領域得到應用;五到七年內(nei) ,隨著設備的不斷成熟,能夠承受和承擔24小時不間斷的製造,3D打印技術就能在更廣泛的領域得到充分應用。
短板:難成規模經濟
縱然,這個(ge) 被《經濟學人》稱為(wei) “將帶來第三次工業(ye) 革命”的數字化製造技術,在成為(wei) “偉(wei) 大”之前,還有很多需要改進的地方,比如材料的單一性、打印物品的精度不夠以及成本的高昂等。西安交通大學盧秉恒院士指出,“由於(yu) 增材製造的材料研發難度大,導致3D打印製造成本較高;金屬材料成形的製造效率不高,每小時大約隻有100到3000克。”
此外,難以形成規模經濟是3D打印的軟肋。比如說,僅(jin) 做一把錘子,成本將無比高昂。當然,由於(yu) 規模經濟,如果你生產(chan) 成千上萬(wan) 把錘子,每個(ge) 錘子的成本將大大降低。但對3D打印機而言,規模經濟效應將無足輕重。無論是生產(chan) 一件產(chan) 品還是多件產(chan) 品,開動機器的成本都是一樣的。這就是未來3D技術需要克服和考慮的技術難題。
與(yu) 計算機一樣,隨著需求增加和技術進步,3D打印機的價(jia) 格有望逐步下降。有業(ye) 內(nei) 人士指出,在工業(ye) 領域,3D打印技術不會(hui) 取代傳(chuan) 統生產(chan) 方法,而是會(hui) 與(yu) 傳(chuan) 統方法攜起手來。“這種技術會(hui) 影響一些產(chan) 品的生產(chan) 方式,但永遠也不會(hui) 取代舊的方式,未來傳(chuan) 統的減材製造法依然是主流。”
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