談論3D打印早已不是極客們(men) 的專(zhuan) 利。在中國,它引發了從(cong) 業(ye) 界到官方,中央到地方的熱議。不過,世界頭號電子元件製造商鴻海集團CEO郭台銘近日開炮,聲稱“把3D打印機稱為(wei) ‘第三次工業(ye) 革命’隻是噱頭而已”。
對此,《3D打印:從(cong) 想象到現實》一書(shu) 的兩(liang) 位作者——康奈爾大學機器人研究專(zhuan) 家胡迪·利普森(以下簡稱利普森)和曾在微軟與(yu) 康奈爾大學從(cong) 事產(chan) 品研發的梅爾芭·庫曼(以下簡稱庫曼)在接受本報專(zhuan) 訪時回應稱,“第三次工業(ye) 革命”的說法確有誤導性,目前3D打印技術還處在最初始的原點,但3D打印的確是第三次工業(ye) 革命開啟的突出體(ti) 現。
金屬打印市場最廣
《21世紀》:3D打印技術在上個(ge) 世紀就被發明出來,但為(wei) 何現在突然引起全球性的關(guan) 注?
庫曼:我想有兩(liang) 部分原因。第一當然是科技的進步,包括對其他科技的轉化。3D打印並非是通過其本身而演化的。其中一個(ge) 很重要的驅動力是計算機和3D打印模型設計軟件,將軟件創建的文件輸入3D打印機就能打印出物品。近年來,隨著計算機的價(jia) 格不斷降低、設計軟件飛速發展,人們(men) 逐漸能造出細致入微的3D模型圖,並將其打印出來。
第二股力量來自硬件成本的銳減。另外,零部件的體(ti) 積也越來越小。以前,3D打印機隻有大公司才買(mai) 得起,現在家庭用戶和小企業(ye) 也有能力購買(mai) 。
從(cong) 社會(hui) 意義(yi) 而言,中美兩(liang) 國其實非常相似。兩(liang) 個(ge) 國家都在尋求產(chan) 業(ye) 創新。經常能聽到的一個(ge) 說法是,3D打印將引領新一輪工業(ye) 革命。因此,3D打印機的火爆不僅(jin) 是由於(yu) 各種先進技術的交匯,而且源自人們(men) 對經濟、社會(hui) 如何進步的關(guan) 切。
《21世紀》:目前3D打印技術發展到哪個(ge) 階段?
利普森:需要明確的一點是,在3D打印這個(ge) 名稱之下有各種各樣的技術。提到3D打印,通常的聯想到的是用小型3D打印機打印塑料製品,因為(wei) 這樣的打印機在街上就能看到。但是在3D打印的名目下還有很多更為(wei) 先進的技術,它們(men) 正在扮演著重要角色。
在工業(ye) 生產(chan) 裏,有一些平常很難見到的大型3D打印機,比如3D金屬打印機。如果你留意一下資金的走向,你會(hui) 發現大部分的3D打印投資都是在大型工業(ye) 打印機上。盡管大眾(zhong) 3D打印機在數量上更多,但金屬、陶瓷3D打印這些技術才是幫助工廠製造龐然大物的。所以從(cong) 市場角度,市場最大的是金屬打印,需求行業(ye) 包括航空航天業(ye) 等。
其他工業(ye) 應用還包括塑料打印,比如以ABS塑料為(wei) 原材料等。這些都是現在進行時。現在我們(men) 還有越來越多的服務站,它們(men) 也不是家用的打印機,而是在雲(yun) 端提供服務。還有未來的市場,像是服務於(yu) 生物學和醫學研究的生物打印。食物打印未來也會(hui) 逐漸興(xing) 起。一切都在徐徐展開。
“第三次工業(ye) 革命”真正到來還要等二三十年
《21世紀》:3D打印技術的熱潮是否意味著第三次工業(ye) 革命已經到來?
庫曼:我認為(wei) 這個(ge) 表述實際上有點誤導。回顧過去的工業(ye) 革命,它們(men) 都要花上數十年的時間。比如第一次工業(ye) 革命,英國花了30-40年。第二次工業(ye) 革命,也就是人們(men) 所說的信息通信革命,經曆了50多年並仍在進行當中。如果你觀察中國的工業(ye) 革命,它已經進行了30-40年,也還在過程之中。所以,當人們(men) 問是否3D打印會(hui) 引發第三次工業(ye) 革命嗎?我認為(wei) ,答案是“是”,但是要花上數十年的時間。現在我們(men) 當然還在起點上,但我想人們(men) 低估了它所需要的時間:要再過幾十年,但人們(men) 卻希望明年就發生,這是不可能的。
利普森:但3D打印的確是第三次工業(ye) 革命開啟的突出體(ti) 現,因為(wei) 它將減少製造業(ye) 的主要成本。如果你研究曆史上的其他工業(ye) 革命,就會(hui) 發現,它們(men) 都是由類似的極大降低成本的技術所引發的。第一次工業(ye) 革命是能源,和以往相比,能源動力幾乎被下降到零成本。第二次工業(ye) 革命是由計算機,而計算的成本幾乎被降到零。被3D打印降為(wei) 零的成本包括從(cong) 圖紙到製成複雜事物的成本,比如不管物體(ti) 的複雜程度,它們(men) 的打印時間、打印能力要求、投資成本都差不多。處理複雜幾何圖形的成本幾乎為(wei) 零。而人類曆史上,製造複雜物品通常更多的技術、資金和時間。因此,主要的成本降到零。我們(men) 認為(wei) ,3D打印具備了第三次工業(ye) 革命起飛的關(guan) 鍵要素。前導時間(lead time)的變化也是一樣。和傳(chuan) 統製造業(ye) 相比,從(cong) 設計圖紙到製造出實物,原來需要好幾個(ge) 月,現在幾乎降到了零。為(wei) 下一輪產(chan) 品升級進行設計修改的成本、創造多樣性的成本也低得可以忽略。所以很多東(dong) 西一下子被縮小了。但要說第三次工業(ye) 革命已經到來,還要等到二三十年以後,等到新的商業(ye) 模式被發現出來,新的工作形式被創造出來,新的設計工具被發明出來——要運用好3D打印技術,必須要很有創意。
現在還是最初始的原點(beginning of the beginning)。可能需要30年的時間,但一切都正在發生。從(cong) 比例上看,相比全美2000億(yi) 美元和全球1萬(wan) 億(yi) 美元左右的傳(chuan) 統大型製造業(ye) ,現在所有與(yu) 3D打印相關(guan) 的產(chan) 業(ye) 大概隻有25億(yi) 美元,還不到傳(chuan) 統製造業(ye) 的1%。比重雖然小,但現在在以每年25%的速度增長。按照這個(ge) 計算,可能需要10到20年才能達到相當於(yu) 傳(chuan) 統製造業(ye) 10%-20%的體(ti) 量。這需要時間,但一定會(hui) 實現。
中國或成為(wei) 3D打印領頭羊
《21世紀》:3D打印是否未來將取代傳(chuan) 統製造業(ye) ?
利普森:我不這麽(me) 認為(wei) 。但它將分食一部分市場。今天很多被大規模生產(chan) 的商品以後將被3D打印出來。在那些需要生產(chan) 相對微小且複雜零部件的行業(ye) 這已經成為(wei) 現實,比如飛機製造業(ye) 。波音公司每年大概要造100架飛機,不是100多萬(wan) 架。這些飛機大量複雜的零件使用3D打印而不是注射模具的方式來製造是合情合理的。但是對於(yu) 牙刷製造行業(ye) 都用3D打印來造就很荒唐。而那些全新的行業(ye) ,比如牙套,每天都有5萬(wan) 個(ge) 牙套被3D打印出來,在世界各地被廣泛使用。每一個(ge) 牙套都是度身定做,這樣的大規模定製生產(chan) 在3D打印出來之前是不可能的。這樣一種商業(ye) 模式是全新的。
《21世紀》:即使3D打印的大規模推廣還有待時日,但傳(chuan) 統製造商仍然麵臨(lin) 巨大的威脅。像中國這樣的製造大國如何應對3D打印的挑戰?這是否也會(hui) 成為(wei) 中國的轉型契機?
利普森:製造業(ye) 對中國人來說是深入到日常生活裏的事。在美國,人們(men) 覺得製造業(ye) 是很遙遠的事。而這裏,人們(men) 對製造業(ye) 習(xi) 以為(wei) 常。中國人對3D打印的興(xing) 趣真是非常大,我相信他們(men) 會(hui) 很快掌握這項技術,並且找到新的商業(ye) 模式。是的,3D打印將一定程度改變中國的製造業(ye) ,但是中國人將找到新的商業(ye) 模式;有些職業(ye) 會(hui) 隨之消失,有些新職業(ye) 將在國內(nei) 被創造出來。
回應郭台銘:不用3D打印,他的手機不會(hui) 成功
《21世紀》:世界製造大亨郭台銘曾經公開表示,他們(men) 30年前就開始用3D打印,但這項技術不能進行商業(ye) 化推廣。因為(wei) 3D打印商品無法加上電子零件進行組裝,也無法成為(wei) 電子產(chan) 品量產(chan) 。如果可以,他的“郭”字就倒過來寫(xie) 。您如何看待他的這種評論?
利普森:這個(ge) 評論很酷,我們(men) 會(hui) 把它放到下一版的書(shu) 裏,就像很多年前有人問“誰需要電腦啊”。正如剛才談到的,目前3D打印還處於(yu) 最初始的原點,以用同種材料打印複雜零部件為(wei) 主。隨著技術的發展,以後能實現同時打印多種材料、甚至打出帶電路、可安裝電子元件的整體(ti) 性產(chan) 品。3D打印的用途將越來越廣。所以還是回到邊界的問題。如果要3D打印實現百萬(wan) 量的大規模生產(chan) ,近期還不可能;但如果是飛機製造業(ye) ,在未來20到30年,超過一半的飛機零件都將通過3D打印製造。我說的不是手機零件。這兩(liang) 個(ge) 行業(ye) 是完全不同的。手機是以百萬(wan) 量生產(chan) 的,而飛機則以千計。但是從(cong) 資金層麵,飛機製造業(ye) 資金很充裕,手機行業(ye) 也是。後者更多有無差別產(chan) 品(commodity)的性質,即使上述技術瓶頸都突破了,也不值得都用3D打印。未來也許會(hui) 發生變化。但3D打印目前不能廣泛用來造手機並不意味著它是隻一個(ge) 花哨玩物。
庫曼:有一點要明確的是,手機之所以能迅速投入市場,很大的原因在於(yu) 它們(men) 的零部件在設計階段都是用到3D打印技術的。你打開手機就會(hui) 發現,裏麵有不計其數的細小部件。之所以用3D打印,就是為(wei) 了確保每個(ge) 部分都能完美耦合。你不希望你設計完以後,拿到工廠,結果發現裝不到一起去。微軟的Surface平板電腦也用了3D技術。如果看3D打印產(chan) 品的消費額,電子消費品的比重其實是最大的,它占了全球3D打印產(chan) 品消費額的五分之一。我想郭先生看到的更多是終端產(chan) 品,也就是整個(ge) 手機。但是在過程當中,不把3D打印用在設計和產(chan) 品策劃,他的手機是不會(hui) 成功的。
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