作為一項(xiàng)新興技術(shù),3D打印或多或少都帶有一些夢(mèng)幻色彩,這種情況在上世紀(jì)90年代的“因特網(wǎng)”身上也曾發(fā)生過(guò)。在流傳甚廣的各類版本中,3D打印技術(shù)幾乎無(wú)所不能,大到飛機(jī)、房屋和汽車(chē),小到牙齒、手帕和刀叉,甚至是人體器官,都可以打印成型。成龍?jiān)谄渥跃帯⒆詫?dǎo)、自演的電影《十二生肖》當(dāng)中,更是將3D打印技術(shù)著實(shí)“秀”了一番,讓人們非常直觀地感受到了高科技的神韻。而在現(xiàn)實(shí)中,對(duì)于3D打印技術(shù)的前景,唱多者和唱空者都大有人在。唱多者眼里,3D打印最終可以負(fù)責(zé)打印一切,將徹底顛覆人類生產(chǎn)模式,只有你想不到的,沒(méi)有不可能的。而在唱空者眼中,3D打印局限很大,更多是在玩概念,打印出來(lái)的東西更多是中看不中用,精度和品質(zhì)根本就不能同傳統(tǒng)工藝模式下制造出來(lái)的東西相比,成不了多大氣候。無(wú)論唱多者還是唱空者,基本都是言之鑿鑿,證據(jù)充分。如果我們回顧歷史的話,類似情形在每一次新事物出現(xiàn)的時(shí)候都曾經(jīng)發(fā)生過(guò),火車(chē)、汽車(chē)、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù),無(wú)一沒(méi)遭受過(guò)“有事實(shí)”、“有根據(jù)”、“有權(quán)威”的嚴(yán)重質(zhì)疑。
在此我并沒(méi)有絲毫貶低唱空者的意思,對(duì)唱多者的看法也不完全贊同。任何新事物都有其固有缺陷、成長(zhǎng)過(guò)程和發(fā)展規(guī)律,3D打印隨著技術(shù)的持續(xù)突破,肯定會(huì)具有廣闊的發(fā)展空間,但也絕不可能變成傳說(shuō)中的“神器”。我們更多需要站在一個(gè)“實(shí)用主義者”的角度看待這一問(wèn)題,對(duì)3D打印技術(shù)持迭代式樂(lè)觀態(tài)度,不悲觀、不虛妄,腳踏實(shí)地,緊跟技術(shù)發(fā)展節(jié)奏,享受其進(jìn)步過(guò)程中所帶來(lái)的每一項(xiàng)紅利。這實(shí)際上更應(yīng)該成為實(shí)業(yè)界,對(duì)包括3D打印在內(nèi)的所有“新技術(shù)”持有的態(tài)度,務(wù)實(shí)、客觀、動(dòng)態(tài),才真正有利于把握機(jī)會(huì)。
3D打印,實(shí)際上是對(duì)一系列“增材制造”技術(shù)的總稱。所謂“增材制造”,是指不經(jīng)過(guò)車(chē)、銑、鉆等傳統(tǒng)“減材”切削加工,而是通過(guò)堆疊材料來(lái)直接形成最終產(chǎn)品的一種制造理念。整體上來(lái)看,3D打印技術(shù)具有以下幾個(gè)方面的基本特征。第一、對(duì)打印耗材的要求比較苛刻。到目前為止,可供打印的材料品種主要有石膏、尼龍、ABS塑料、PC、樹(shù)脂、金屬、陶瓷等,原材料的形態(tài)限定在粉末狀、絲狀和液體狀等僅有的幾個(gè)大類上,絕非普通意義上的材料,整個(gè)打印過(guò)程宛如春蠶吐絲般一層一層包裹起來(lái),最終形成自己想要的品質(zhì)和形體。第二、打印設(shè)備的專屬性很強(qiáng),耗材也必須與設(shè)備匹配。而且不同的材質(zhì)需要不同的3D打印機(jī),暫時(shí)沒(méi)有一種打印機(jī)能通吃所有材料。目前不同廠家的打印機(jī)捆綁不同廠家的材料,材料和設(shè)備方面都缺乏通行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。盡管隨著整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的突破只是時(shí)間問(wèn)題,但通吃一切材料的“萬(wàn)能機(jī)”肯定還是神話,即便是真的能造出來(lái),恐怕價(jià)格也會(huì)是一個(gè)天文數(shù)字。第三、打印前后還存在其他工序。打印之前需要復(fù)雜的3D及工程學(xué)建模,一些產(chǎn)品打印之后還需要打磨、燒結(jié)、組裝和切割等后續(xù)工序,而這些環(huán)節(jié)都需要一定的專業(yè)技能才能夠完成,最起碼還是需要必要基礎(chǔ)知識(shí)的。這就如同現(xiàn)在的IT軟件,程序本身可以隨著技術(shù)的進(jìn)步不斷簡(jiǎn)單化、人性化、傻瓜化,但這也不過(guò)是在降低操作難度而已,并不能完全取代專業(yè)性。第四、存在著精度和效率悖論。3D打印其實(shí)就是一層層來(lái)制作物品,如果想把物品制作的更精細(xì),則需要每層厚度減小,如果想提高打印速度,則需要增加層厚,然而這勢(shì)必會(huì)影響到產(chǎn)品的精度以及質(zhì)量。
伴隨著科技的不斷進(jìn)步,上述四個(gè)問(wèn)題,都存在著巨大改進(jìn)和完善空間,但在相當(dāng)長(zhǎng)的發(fā)展階段,3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍都將是較為有限的。擺在首位的一個(gè)問(wèn)題,就是打印成本太高,一些功能簡(jiǎn)單且通用性很強(qiáng)的物品,譬如打火機(jī)、碗筷刀叉、購(gòu)物袋以及鞋襪,按照傳統(tǒng)大工業(yè)生產(chǎn)模式制造,分?jǐn)傁聛?lái)的成本會(huì)非常低,在售價(jià)上也會(huì)更有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),如果你使用3D打印機(jī)的話,光成本就夠你到超市買(mǎi)大批同樣的東西了。倘若打印復(fù)雜物品,不但對(duì)打印設(shè)備本身要求很高,同時(shí)對(duì)耗材種類的要求也較為苛刻,少的10種以內(nèi),多的需要幾十種甚至上百種。盡管3D打印技術(shù)本身大大降低了“造物”門(mén)檻,但也不是把壁壘完全消解掉了,從技術(shù)建模到耗材配備,勢(shì)必依舊會(huì)將大批尋常百姓拒之門(mén)外。家庭應(yīng)用級(jí)的3D打印設(shè)備肯定會(huì)出現(xiàn),但更多是一種體驗(yàn)式玩具,功能簡(jiǎn)單,適用范圍十分狹窄。綜合以上因素,3D打印技術(shù)只適合生產(chǎn)小批量、復(fù)雜、貴重、個(gè)性化或常規(guī)方式難以制造的產(chǎn)品,而且用戶群體更加適合中小企業(yè)或者是研發(fā)機(jī)構(gòu),家庭普及基本是一種夢(mèng)想。
作為一項(xiàng)顛覆性技術(shù),3D打印也有自己非常獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。其中最為明顯的還是個(gè)性化強(qiáng)。在大工業(yè)制造模式下,產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、開(kāi)模、備料、生產(chǎn)到組裝,是一個(gè)比較復(fù)雜和繁瑣的過(guò)程。盡管隨著“差異化”和“體驗(yàn)式”營(yíng)銷理念興起,在“個(gè)性化”方向上還是取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,但其空間畢竟相當(dāng)有限。大生產(chǎn)模式下所謂的“個(gè)性化”,在本質(zhì)上還是“差異化”,只是生產(chǎn)批量相對(duì)要小一些罷了。只有在3D打印技術(shù)條件下,才有可能真正“回歸”手工業(yè)時(shí)代的“個(gè)性化”生產(chǎn)。正是因?yàn)槟軌蜃龅叫瘦^高的個(gè)性化制造,物質(zhì)產(chǎn)品“種類倍增”才變得簡(jiǎn)單可行,3D打印技術(shù)支撐產(chǎn)品種類以“加速度”方式一路飛奔,進(jìn)而使得整個(gè)世界充滿夢(mèng)幻、更加豐富多彩。減少浪費(fèi),也是3D打印技術(shù)極為重要的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)工藝屬于典型的“減材制造”,中間環(huán)節(jié)多、產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng),每經(jīng)過(guò)一個(gè)環(huán)節(jié),都會(huì)產(chǎn)生特定比例的“邊角料”,造成的浪費(fèi)極大,資源和能源轉(zhuǎn)化率相對(duì)來(lái)說(shuō)要低得多。而3D打印屬于增材制造,可以避免“逐級(jí)減材”模式下材料的巨大浪費(fèi),并且可以大大縮短產(chǎn)業(yè)鏈,大幅提高原料和能源的利用效率,降低污染生成率,屬于一種真正的“環(huán)境友好型”技術(shù)。
在科學(xué)領(lǐng)域,3D打印并不是什么新鮮技術(shù),其理論構(gòu)想源于19世紀(jì)末的美國(guó),并在20世紀(jì)80年代逐步得到發(fā)展和推廣,中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟把3D打印稱作“上上個(gè)世紀(jì)的思想,上個(gè)世紀(jì)的技術(shù),這個(gè)世紀(jì)的市場(chǎng)”。從目前來(lái)看,這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)制造、文化創(chuàng)意、數(shù)碼娛樂(lè)、航空航天、國(guó)防軍工、生物醫(yī)療、消費(fèi)品、建筑工程、教育以及個(gè)性化定制等領(lǐng)域有所應(yīng)用。在工業(yè)制造領(lǐng)域,3D打印技術(shù)被用作產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、原型制造、產(chǎn)品評(píng)審、功能驗(yàn)證、制作模具甚至是直接打印產(chǎn)品,其打印的各種器具模型,也常常被應(yīng)用在企業(yè)的營(yíng)銷和品牌活動(dòng)中。在文化創(chuàng)意和娛樂(lè)方面,3D打印技術(shù)被用來(lái)制造形狀及結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料特殊的藝術(shù)表達(dá)載體,電影《阿凡達(dá)》當(dāng)中就運(yùn)用3D打印技術(shù)制作了部分角色和道具,而3D打印的小提琴在其品質(zhì)上已經(jīng)能夠接近手工藝水平。航天與國(guó)防軍工領(lǐng)域,很多零部件十分個(gè)性化,尺寸、形狀和性能等方面的要求極為苛刻,而且其數(shù)量要求往往非常少,甚至是惟一的,這不太可能通過(guò)傳統(tǒng)工藝制造,只能通過(guò)3D打印來(lái)滿足需求。生物醫(yī)療領(lǐng)域,3D打印技術(shù)常用來(lái)制造人造骨骼、牙齒、假肢等絕對(duì)個(gè)性化而且附加值極高的物品。在消費(fèi)品領(lǐng)