歡迎進入3D制造時代

一個新興的數字生產革命正在到來，在這一新興革命中，每個人都可以成為產品制造專家，擁有自己的獨特工廠。

晚上臨睡前，在新式購物網站上看好一雙鞋，下載材料和尺寸數據，然后輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數字文件便被傳遞到一臺“加大版”的噴墨打印機上。第二天一早，打開打印機，一雙嶄新的鞋就呈現在你面前，穿上它就可以上班了。

這不是科幻小說的情節，事實上，這種神奇的打印機已經出現在世界各地數十萬家企業的工作問，甚至還進入了一些“3D打印發燒友”的書房。是的，3D打印（或稱三維打印）技術正在風靡全球。

重型設備、藍領工人、裝配線、大工業……這些都已是工業時代的“明日黃花”。“如果有數百萬的人可以在自己家中或企業中更廉價、更快捷地同時生產一批或單獨一個產品，而生產出來的產品可以與世界上最先進的工廠的產品相媲美，那會是怎樣的圖景？”

美國華盛頓特區經濟趨勢基金會主席杰里米·里夫金在其新著《第三次工業革命》中宣告，一個新興的數字生產革命正在到來，在這一新興革命中，每個人都可以成為產品制造專家，擁有自己的獨特工廠。

生產成本只有傳統制造方式的十分之一

一個完整的3D打印過程大約是這樣：首先，通過計算機輔助設計（CAD）（補充文字鏈接）的幫助，3D打印機的軟件可以對產品進行掃描分析，生成一系列數字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上。

根據切片處理的截面輪廓，在計算機控制下，相應的成型頭（根據設備的不同，分別為激光頭或噴頭等）進行掃描，在工作臺上一層一層地堆積材料，然后將各層粘結（根據工藝的不同，有各自的物理或者化學過程），最終得到原型產品。

理論上，幾乎所有的產品，無論是珠寶還是手機，抑或是汽車或飛機的部件，還是醫療移植物，乃至電池，都可以通過這種立體的堆疊方式“打印”出來。

3D打印，是20世紀八九十年代興起于美國的快速成型技術之一。快速成型（Rapid prototyping，RP）（補充圖片鏈接）是一種快速生成模型或者零件的制造技術。依靠此技術，可以生成非常復雜的實體，而且成型的過程中無需模具的輔助。

對于快速成型技術的研究始于1970年代，但是直到1980年代末才逐漸出現了成熟的制造設備。美國3M公司的Alan J.Herbert（1978年）、日本名古屋市工業研究所的小玉秀男（1980年）、美國UVP公司的Charles W.Hull（1982年）、日本大阪工業技術研究所的丸谷洋二（1993年），各自獨立地提出了快速成型的技術設想。

這種“添加制造”模式不同于傳統制造的“減成法”，后者是對原材料進行剪裁、拼接然后連接而成。工業分析家預計，今后數年，將有成百上千萬的消費者會通過網絡下載3D的日用品，并在家里或單位將其打印出來。

3D企業家們對這種添加制造法極具信心，這種生產方式所需要的原材料只有傳統生產方式的十分之一，能源消耗也遠低于傳統的工廠式生產，大大降低了成本。

大規模應用將改變產業版圖

目前，中國的快速成型技術已經具備產業化發展能力。早在20世紀90年代，就有學者從國外引進了快速成型技術，并以高校為依托進行研發。目前，清華大學、華中科技大學以及西安交通大學已經成功地將該技術投入產業化生產。

“快速成型技術能夠幫助企業快速將創新的想法付諸實踐，并通過最短的周期讓新產品上線。”武漢濱湖機電技術產業有限公司總經理蔡道生說。

蔡道生管理的這家企業，是國內最早一批投入快速成型技術研究的企業，現在已經為國內200多家企業、研究單位提供快速成型機。

“玉柴集團在運用快速成型技術研發新的發動機之前，制造一個尚在調試中的試驗產品需要至少五個月，而現在，半個月就可以完成了。”蔡道生告訴本刊記者。

快速成型產業具有一定的市場門檻，僅以激光粉末成型為例，就需要激光、機電、材料、化學、控制等各學科的人才，它是一種交叉學科的應用。蔡道生認為，在一定的時間內，快速成型技術必然以高校為主導，而相關制造業的研發中心也會向人才中心地帶聚集。

不過，由于快速成型技術尚不適用于大規模的產品制造，另一方面，中國傳統制造業的勞動力成本相對優勢還將持續較長一段時間，這都成為阻礙企業追求技術革新的因素。

制造業企業缺乏創新，其市場將會逐漸流失，雖然規模制造型企業的地位仍然無法取代，但隨著制造業數字化進程的加速，不具備創新能力的企業勢必將被淘汰。

如今，科學家們正在利用3D打印機制造諸如皮膚、肌肉和血管片段等簡單的活體組織，很有可能有一天我們能夠制造出像腎臟、肝臟甚至心臟這樣大型的人體器官。

同樣，人們還將大規模“打印”食品。康奈爾大學的科學家已經成功打印出了杯形蛋糕。幾乎業界的所有人都相信，食品界的殺手級應用講師能夠打印巧克力的機器。