未來的製造業(ye) 一定是數字世界和物理世界的智能對接，而我們(men) 現在還更多停留在物理世界裏。

　　2014年年初，GE公司的研究人員宣布，未來50年內(nei) ，3D打印技術將能夠成功“打印”出一台航空發動機。要知道，航空發動機是當今裝備製造業(ye) 的皇冠，它對材料技術和製造工藝的要求極高，其製造過程又非常的複雜。GE的這一宣稱，無疑又一次激起了人們(men) 的極大興(xing) 趣：3D打印真的將顛覆傳(chuan) 統的製造業(ye) 嗎？

　　從(cong) 2012年以來，關(guan) 於(yu) “3D打印”的話題井噴式的出現在互聯網和媒體(ti) 上，很多人會(hui) 誤以為(wei) 3D打印是橫空出世的新技術，其實3D打印技術已經悄然發展了一個(ge) 多世紀。

　　近20年的高速發展，是因為(wei) 插上了互聯網的翅膀，使得3D打印的“軟件核心”——“數字模型”得以高速發展，再加上勞動生產(chan) 力的進步和技術的革新，使得3D打印機的成本不斷下降，3D打印的“硬件基礎”也已成型。

　　“被打印出來”的新玩法

　　·食品行業(ye)

　　很難想象，3D食物打印機將是完美的廚師。我們(men) 設想把食物的材料和配料預先放入容器內(nei) ，再輸入食譜，餘(yu) 下的烹製程序會(hui) 由它去做，輸出來的不是一張又一張的文件，而是真正可以吃下肚的食物。

　　3D食物打印機所使用的材料可以有很多種，有飲用水、植物油、蛋白質、碳水化合物、維生素劑和巧克力，這些材料經過混合之後加入到擠壓設備中，混合好的食物通過噴嘴直接打印成任何形狀。

　　2014年8月6日美國軍(jun) 方對外發布了一款食品3D打印機，這台打印機所打印出來的東(dong) 西可以直接讓士兵們(men) 吃掉，這台軍(jun) 用後勤3D打印機所使用的打印材料是營養(yang) 含量極高的物質，能夠為(wei) 訓練、戰鬥了一天的士兵提供充足的熱量，恢複身體(ti) 機能，補充維生素。

建築行業(ye)

　　3D打印將徹底顛覆傳(chuan) 統的建築行業(ye) 。2013年1月，荷蘭(lan) 建築師Janjaap Ruijssenaars與(yu) 意大利發明家Enrico Dini一同合作，他們(men) 計劃打印出一些包含沙子和無機粘合劑的6×9(米)的建築框架，然後用纖維強化混凝土進行填充。最終的成品建築會(hui) 采用單流設計，由上下兩(liang) 層構成。該工程預計在2014年年底完成。

　　美國南加州大學工業(ye) 與(yu) 係統工程教授比洛克·霍什內(nei) 維斯一直在研究一種新工藝——不到20小時的時間內(nei) 建造一幢麵積為(wei) 2500平方英尺的建築。該項目獲得美國宇航局和美國軍(jun) 方的支持和資助。霍什內(nei) 維斯相信他的項目可以幫助全世界大約10億(yi) 急需改善住房條件的人提供足夠住房。他把該工藝稱為(wei) “輪廊工藝”，並且很希望在將來某天看到成為(wei) 現實。

　　“輪廊工藝”的概念在設計上很簡單，但是實施起來相當複雜。該工藝由一個(ge) 巨型的三維擠出機械構成。它的操作很像我們(men) 見到的打印機操作原理，不過有一個(ge) 明顯不同的地方：它擠出的是混凝土。

　　·醫療行業(ye)

　　在醫療界，3D打印技術也正顯現出它的獨特與(yu) 便利。體(ti) 外醫療器械包括醫療模型、醫療器械——如假肢、助聽器、齒科手術模板等。根據美國組織AmputeeCoalition的統計，目前美國有約200萬(wan) 人使用3D打印假肢。

　　3D技術打印一顆牙隻需10分鍾搞定。相對於(yu) 傳(chuan) 統的種牙技術，患者需要往返醫院多次的情況將會(hui) 得到明顯改善。不過最後裝進患者嘴巴，至少需要3 天。

　　對於(yu) 助聽器，3D打印把傳(chuan) 統的9個(ge) 工序縮短到了3個(ge) 步驟，即掃描、製模和打印。掃描過程利用數字照相機創造了大約10萬(wan) 到15萬(wan) 個(ge) 參照點，然後發送給技術人員或模型師，他們(men) 把模板和幾何形狀應用到耳朵印模上。在這個(ge) 步驟中，技術人員會(hui) 試驗多種組合和幾何模型，以便訂做出適合特定客戶群的助聽器，外殼用樹脂打印出來，再裝配上必要的通氣孔和電子器件。

　　另外， 3D打印已經進入到人體(ti) 活器官的“按需打印”領域。器官移植可以拯救很多人體(ti) 器官功能衰竭或損壞的患者生命，但這項技術也存在器官來源不足、排異反應難以避免等弊端。不過，隨著未來“生物打印機”的問世，這些問題將迎刃而解。

·汽車行業(ye)

　　2014年9月15日，世界上第一輛3D打印汽車麵世。這輛汽車隻有40個(ge) 零部件，建造它花費了44個(ge) 小時，最低售價(jia) 1.1萬(wan) 英鎊(約合人民幣11萬(wan) 元). 這輛由美國Local Motors公司設計製造、名叫“Strati”的小巧兩(liang) 座家用汽車開啟了汽車行業(ye) 新篇章。

　　“Strati”轎車整個(ge) 車身上靠3D打印出的部件總數為(wei) 40個(ge) ，相較傳(chuan) 統汽車20000多個(ge) 零件來說可謂十分簡潔。充滿曲線的車身由黑色塑料製造，再層層包裹碳纖維以增加強度，這一製造設計尚屬首創。汽車由電池提供動力，最高時速約64公裏/小時，車內(nei) 電池可供行駛190~240公裏。

　　盡管汽車的座椅、輪胎等可更換部件仍以傳(chuan) 統方式製造，但用3D製造這些零件的計劃已經提上日程。製造該轎車的車間裏有一架超大的3D打印機，能打印長3米、寬1.5米、高1米的大型零件，而普通的3D打印機隻能打印25立方厘米大小的東(dong) 西。

　　推動創客化浪潮

　　互聯網讓有電腦的人都有機會(hui) 成為(wei) 企業(ye) 家，如今，新科技催生了DIY(自助式)微製造運動，這樣一來，任何人都可以同時成為(wei) 投資者和製造商。

　　3D打印結合互聯網，正在重塑傳(chuan) 統的製造產(chan) 業(ye) ，這是新趨勢，甚至是具有革命意義(yi) 的趨勢。下麵讓我們(men) 看看3D打印和互聯網結合的幾個(ge) 新玩法：

　　線上設計與(yu) 線下生產(chan)

　　3D打印所引發的創客運動是網民和現實世界交集的開始，基於(yu) 那些在電腦屏幕上玩創意的網民，隻需要在網上購買(mai) 3D打印機，就可以很容易將他們(men) 的想法付諸現實。你不需要懂技術，因為(wei) 機器會(hui) 完成所有工作。事情變得越來越簡單，隻要按下按鈕，結果就出來了。

　　傳(chuan) 統製造中，越複雜的產(chan) 品如果需要改動的地方越多，意味著越高的成本。但在數字化製造中，這一切都在改變。製作個(ge) 性化的產(chan) 品並不會(hui) 花費更多額外的成本，因為(wei) 隻需要改動模型參數，最重要的是互聯網讓有電腦和3D打印機的人，都有機會(hui) 成為(wei) 創業(ye) 家，任何人都可以同時成為(wei) 投資者和製造商。也許隻需點擊鼠標，創意先在電腦裏生成，然後上傳(chuan) 至雲(yun) 端，並投入任何規模的生產(chan) ，可以隻生產(chan) 一件，也可以生產(chan) 一萬(wan) 件。隨之而來的，必將是一波龐大的創業(ye) 機會(hui) 。

創業(ye) 生產(chan) 輕量化

　　在互聯網時代的人們(men) 越來越容易獲得各種生產(chan) 資源，工廠和規模化生產(chan) 可以轉化為(wei) 各種互聯網服務。互聯網創業(ye) 的吸引力在於(yu) 它的低門檻及長尾市場的廣泛存在，各類細分業(ye) 務總能找到自己生存的空間。而傳(chuan) 統製造業(ye) 限於(yu) 場地及設備，過高的啟動門檻將大部分人拒之門外。3D打印機則大幅降低了進入門檻，理論上使人人都具備開展製造業(ye) 務的能力。

　　借助於(yu) 網絡平台，產(chan) 品製造的成本問題解決(jue) 了，於(yu) 是小型工廠將會(hui) 大量出現，甚至家庭也將成為(wei) 一個(ge) 製造車間。製造業(ye) 的長尾市場被前所未有地開發與(yu) 覆蓋，每種個(ge) 性化的需求都能找到製造者和消費者。圍繞這些設備與(yu) 工廠，又將誕生一係列的周邊服務商業(ye) 鏈條。

　　生產(chan) 分包

　　互聯網上存在很多小公司，它們(men) 比大公司更快速、更靈活，現在創客運動將把這種趨勢延展到製造領域。創客運動不會(hui) 馬上摧毀舊有的製造業(ye) 模式，而是創造出一種全新的製造模式，就像互聯網至今仍沒有摧毀所有傳(chuan) 統媒體(ti) ，而隻是增加了一種媒介一樣。#p#分頁標題#e#

　　創客運動能開發出越來越多的長尾市場，而大公司的業(ye) 務會(hui) 發生轉變，部分產(chan) 品依舊麵向大眾(zhong) ，還有一部分產(chan) 品屬於(yu) 小眾(zhong) 。在大規模製造中，傳(chuan) 統製造業(ye) 依舊占據優(you) 勢，但小批量、個(ge) 性化的生產(chan) 則不是它們(men) 熟悉和擅長的，如果它們(men) 想和新興(xing) 的小型公司在這個(ge) 市場進行競爭(zheng) ，就需要吸取創客運動的經驗，加快自己的創新速度，比如建立一個(ge) 開源平台，讓小公司進來參與(yu) 項目的分包。

　　盡管仍有待完善，但3D打印技術勢必成為(wei) 引領未來製造業(ye) 趨勢的眾(zhong) 多突破口之一。這些突破口將使工廠徹底告別車床、鑽頭、衝(chong) 壓機、製模機等傳(chuan) 統工具，改由更加靈巧的電腦軟件主宰。

　　2012年4月，《經濟學人》 雜誌再登封麵文章《第三次工業(ye) 革命》，再次強調了3D打印技術的重要性。在此前後，《福布斯》、《紐約時報》、《連線》等諸多西方主流媒體(ti) 都先後在頭版刊文，集體(ti) 看好3D打印。就連擔任《連線》雜誌主編11年的克裏斯·安德森也選擇辭職，投身到3D打印領域。

　　根據美國消費者電子協會(hui) 發布的年度報告，2011年全球3D打印的市場規模為(wei) 17億(yi) 美元，其中消費品和電子領域約占20.3%，機動車領域占19.5%，醫療和牙科領域占15.1%。 隨著汽車、航空航天、醫療保健等市場需求的持續增長，預計其市場規模到2017年可達50億(yi) 美元，雖然看起來仍然是很小的規模，但預示著未來有無限大的可能。

　　3D打印在實體(ti) 製造中的優(you) 勢顯而易見，省去了冗長而昂貴的模具製造過程，且成本很低，並能夠製造出傳(chuan) 統方法無法企及的形狀。但是3D打印由於(yu) 技術與(yu) 材料發展的限製，它目前的作用還主要集中於(yu) 模型製作與(yu) 修改，待模型確定後，依舊離不開量產(chan) 的傳(chuan) 統製造方法。

　　局限與(yu) 未來

　　製造業(ye) 的革新與(yu) 升級是一項漫長且複雜的工程，如果認為(wei) 單靠3D打印就能帶來第三次工業(ye) 革命，顯然有些過於(yu) 樂(le) 觀了。但是3D打印一定是推動第三次工業(ye) 革命發生與(yu) 前進的技術之一。

　　工藝製造

　　除了市場的發育需要時間和外力的推動之外，現階段3D打印技術本身也存在新的挑戰。比如3D打印不適合直接製造高精度的東(dong) 西。由於(yu) 3D打印材質是一層一層堆積成形，無論如何，每一層都有它的厚度，這決(jue) 定了它的精度難以企及傳(chuan) 統的減材製造方法。若追求更高精度，則需不斷降低每一層的厚度，這又意味著製造時間的大幅延長。同時由於(yu) 難以克服的問題，它很難生產(chan) 類似於(yu) 軸承、滾珠類的產(chan) 品。

　　用3D打印技術製造可直接裝配的零件，隻適用於(yu) 難加工的貴重材料，或用傳(chuan) 統方法製作浪費大、甚至根本製作不出來的精度要求的複雜形狀，比如飛機或F1賽車上某些抗壓強度大、質量輕的部件。

　　材料領域

　　3D打印還未形成廣泛的工業(ye) 應用，最主要原因是各類適用材料不能滿足設計要求。

　　3D打印材料是用於(yu) 逐層堆積製作零部件的基礎原材料，也是此項應用的技術核心。由於(yu) 3D打印技術采用在水平麵內(nei) 逐行成型、在三維結構內(nei) 逐層堆積的技術原理，致使打印材料性能直接決(jue) 定了成品的強度、剛度等力學性能，粗糙度等表麵質量，以及防潮性、熱穩定性、生物相容性等其他特殊性能，而材料性能又能進一步影響熱處理、表麵理化處理、精加工、拋光鍍膜等後續工藝，直接影響生產(chan) 成本和成型效率。

　　目前可應用於(yu) 3D打印的材料種類較少，大量材料的應用潛能也未開發出來，但這恰恰意味著3D打印將迎來新一輪的技術創新和商業(ye) 模式創新，眾(zhong) 多巨頭企業(ye) 的進入，以及政府主導下的產(chan) 業(ye) 布局都預示著3D打印將迎來新的發展階段。

　　幕後推手

　　3D打印真正的潛力還有賴企業(ye) 界發掘——比如像空客公司這樣的企業(ye) 就會(hui) 探索如何用3D打印技術製造飛機零部件。隨著大企業(ye) 對3D製造的興(xing) 趣日益濃厚，新的原材料會(hui) 不斷突破現有技術瓶頸以及原材料成本的隨之下降，同時打印機技術本身也會(hui) 不斷迭代，而普通消費者能買(mai) 到用更多種類材料打印的物品。就像今天我們(men) 還隻能買(mai) 到打印的iphoness手機殼，但是未來就會(hui) 買(mai) 到打印的手機了。

　　3D打印可以說是製造業(ye) 向智能化的物聯網時代邁進的重要一步。當前我國製造業(ye) 正麵臨(lin) 轉型升級的挑戰，信息化和工業(ye) 化的深度融合是各產(chan) 業(ye) 領域的應有之義(yi) ，3D打印的階段性成功為(wei) 我國智能製造業(ye) 的推進指明了方向。

　　在北京、西安、成都和武漢等城市，我國政府已經陸續開始著手對3D打印相關(guan) 產(chan) 業(ye) 進行布局和規劃，從(cong) 設備研發、軟件設計、材料製備和技術服務等眾(zhong) 多環節全麵鼓勵發展3D打印產(chan) 品，我們(men) 有理由相信3D打印將顛覆更多的產(chan) 業(ye) 和影響我們(men) 的生活。