3D打印一場(chǎng)工業(yè)革命？

在大紐約，BotCave并不好找。搭地鐵到布魯克林第三大道附近，找到拐角處一棟不起眼建筑，然后敲門。如果為你開門的是一個(gè)毛發(fā)蓬亂的年輕人，那么十有八九就是這兒了，125名工人開創(chuàng)制造業(yè)未來(lái)的地方。

BotCave是創(chuàng)業(yè)公司MakerBot的所在地，四年多以來(lái)他們一直致力于制造面向大眾的3-D打印機(jī)。他們2012年之前的產(chǎn)品都用三合板制作，內(nèi)部結(jié)構(gòu)一覽無(wú)余，恐怕只有那些喜歡搗鼓機(jī)器的極客們才會(huì)感興趣。

而新近研制的這款看上去很特別。不同于人們以往對(duì)3-D打印機(jī)粗制濫造的印象，它是金屬制，光滑且有設(shè)計(jì)感，還有能以多種色調(diào)閃爍的LED燈，你可以找到和沙發(fā)顏色相配的模式。

比外觀更加重要的是，你再也不用花上一個(gè)周末折騰各種軟件，只為了讓Linux系統(tǒng)看上去友好一點(diǎn)。這臺(tái)新機(jī)器用簡(jiǎn)單的桌面程序就能啟動(dòng)，能把CAD文件直接轉(zhuǎn)化成實(shí)物，就像打印一張照片那樣簡(jiǎn)單。

這就是入門級(jí)的Replicator 2，官方售價(jià)2199美元，能夠用環(huán)保材料打印最大約28cm × 15cm的物品；它的升級(jí)版Replicator 2X售價(jià)2799美元，盡管只能打印最大23cm × 15cm的物品，卻擁有雙噴頭，精度達(dá)0.1毫米，能夠打印結(jié)構(gòu)更為精細(xì)的物品。

MakerBot在這兩件產(chǎn)品上下了數(shù)百萬(wàn)美元的賭注：3-D打印的時(shí)代就要到來(lái)。也許你聽說(shuō)過(guò)3-D打印機(jī)，卻還沒(méi)擁有屬于自己的一臺(tái)。MakerBot的CEO佩蒂斯（Bre Pettis）覺(jué)得Replicator 2能改變這一切。

從PC說(shuō)起

如同在1977年催生了蘋果公司第一款微機(jī)Apple II的“家釀?dòng)?jì)算機(jī)俱樂(lè)部”（Homebrew Computer Club），來(lái)自全球的3-D打印發(fā)燒友們也正在用同樣的方式，實(shí)踐著一種新技術(shù)的推廣。MakerBot作為其中的先行者，自2009年初成立以來(lái)，已經(jīng)賣掉了兩萬(wàn)多臺(tái)打印機(jī)。

和PC的發(fā)展過(guò)程一樣，技術(shù)本身總是首先出現(xiàn)，而后人們才慢慢弄清楚它到底能帶來(lái)什么。在office軟件、互聯(lián)網(wǎng)和電子游戲出現(xiàn)之前，早期的PC幾乎只能用來(lái)編程。對(duì)于最早的3-D打印機(jī)玩家來(lái)說(shuō)，僅僅是測(cè)試機(jī)器本身，就已經(jīng)是一個(gè)足夠好的購(gòu)買理由了。

當(dāng)打印機(jī)變得更加成熟之后，人們自然把注意力轉(zhuǎn)移到了它制造的產(chǎn)品上。對(duì)于有小孩的家庭，MakerBot的最大貢獻(xiàn)在于玩具：娃娃屋的家具，桌游部件，以及各種模型。他們旗下的3-D打印計(jì)劃交流網(wǎng)Thingiverse（目前已有相應(yīng)的App），以及Tinkercad和Autodesk之類的公共設(shè)計(jì)庫(kù)，提供了許多現(xiàn)成的CAD文件，你只要點(diǎn)擊下載，做點(diǎn)必要的更改，然后發(fā)送給MakerBot幫你打印出來(lái)就行了。

2011年，MakerBot獲得了千萬(wàn)美金的投資，投資人包括亞馬遜創(chuàng)始人之一Jeff Bezos。雖然在今年6月被工業(yè)級(jí)3-D打印巨頭Stratasys以4億美元收購(gòu)，仍然作為子公司保持獨(dú)立運(yùn)營(yíng)。差不多30年之前，蘋果公司引領(lǐng)了個(gè)人電腦的潮流，而今MakerBot的目標(biāo)則是向大眾推廣Replicator 2。

我們的上一代人用第一代PC制造的很多東西，以當(dāng)今眼光看來(lái)很弱智，比如藝術(shù)字書寫的菜單和剪貼畫。今天絕大多數(shù)的3-D打印產(chǎn)品，看上去就像最初的PC出版物一樣無(wú)趣。而Replicator 2方便的軟件和更高的精細(xì)度，則能讓人們更快地學(xué)會(huì)如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更精巧、顏色更豐富、穩(wěn)定度更高的物品。再加上互聯(lián)網(wǎng)上豐富且免費(fèi)的設(shè)計(jì)庫(kù)，很快我們就能看到不同于批量制造業(yè)的新方式了。盡管目前的產(chǎn)品質(zhì)量和成本都不太理想，卻能滿足個(gè)體創(chuàng)造的需求。

3-D打印不新奇

你也許會(huì)認(rèn)為3-D打印是十分前沿的技術(shù)，只跟少數(shù)極客和高端設(shè)計(jì)工作室有關(guān)。而事實(shí)上，3-D打印技術(shù)早已滲透到日常生活中，你可能早已接觸過(guò)相關(guān)產(chǎn)品，它們?nèi)绱说募页Ｒ灾劣谀愀静辉庾R(shí)到。拿牙科診室做個(gè)例子：許多定制的假牙和牙齒填充材料就是3-D打印出來(lái)的；還有那些一系列的牙齒矯正器，在每個(gè)不同階段佩戴的都有微小差異。

從根本上來(lái)說(shuō)，每一種消費(fèi)品和電子器件都有3-D打印機(jī)上的原型，甚至新一點(diǎn)的建筑也是如此。如今你還能定制3-D打印的魔獸世界角色模型，或者你在Xbox Live平臺(tái)上的虛擬立體形象avatar。如果你在東京，也許還會(huì)聽說(shuō)3-D頭像定制，就是根據(jù)你頭部的掃描圖像，制造一尊逼真的塑像。

商業(yè)化的3-D打印通常只能使用有限的幾種材料，多為金屬和塑料，但是研發(fā)者們也正在嘗試從木漿到糖的各種新奇“墨水”。一些特制的打印機(jī)能噴出液體食物，比如糖霜和融化的巧克力。不久以后我們還會(huì)見(jiàn)到打印的電路板，用它們可以組裝出復(fù)雜的電子元件。

傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床刳刨機(jī)和研磨機(jī)是在做“減法”，把不需要的部分切割或打磨掉。而3-D打印機(jī)是做“加法”，從底座開始一層層地打印。電腦軟件會(huì)首先檢查CAD文件，弄清楚怎樣打印才最為省時(shí)省料。外殼的形狀是固定的，厚度則會(huì)根據(jù)材料有所調(diào)節(jié)。模型的內(nèi)部通常不可見(jiàn)，但空心的模型又太過(guò)脆弱，所以，軟件可能會(huì)采取折衷的方式，比如蜂巢狀的結(jié)構(gòu)。

隨后，軟件就將這個(gè)物品水平分割成盡量薄的層，噴頭按照軟件計(jì)算出的最短路徑移動(dòng)，從下至上逐層打印。一層打印完畢，平臺(tái)向下移動(dòng)最小的距離單位，開始打印下一層。觀看3-D打印的過(guò)程是很奇妙的體驗(yàn)，你既不用知道機(jī)器是如何工作的，也無(wú)需操心如何優(yōu)化噴頭的移動(dòng)路線。就像你非常熟悉的2-D打印機(jī)那樣，你只用知道自己想要打印什么。

家用3-D打印機(jī)概念的提出，又是一場(chǎng)新的工業(yè)革命的開端。你為Replicator 2設(shè)計(jì)的CAD文件能夠被工業(yè)機(jī)器讀懂，這也意味著，人人都可以成為設(shè)計(jì)師和生產(chǎn)商。MakerBot們所使用的G-code語(yǔ)言，也是傳統(tǒng)制造業(yè)的機(jī)器控制語(yǔ)言，正如第一臺(tái)桌面式激光打印機(jī)使用的Postscript語(yǔ)言，和專業(yè)的打印機(jī)一樣。

因此，一旦你在自己的電腦上有了專屬的設(shè)計(jì)，你就能在家里打印一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的成品。或者，你也能利用云端設(shè)備，從世界任何一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)3-D打印機(jī)上輸出產(chǎn)品。甚至，你還可以上傳給專業(yè)的服務(wù)商，為你生產(chǎn)成千上萬(wàn)個(gè)產(chǎn)品，再寄給你的客戶。Autodesk 123D之類的CAD軟件貼心地提供了向?qū)С绦颍闼龅模褪屈c(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)，輸入信用卡信息，立刻就能開始制造業(yè)的生意了。

走向大眾的Replicator 2

有關(guān)Replicator 2的一切—設(shè)計(jì)、制造和銷售—都是為大眾化推廣而考慮的。從打印材料開始說(shuō)起，入門級(jí)Replicator 2使用的，是以玉米淀粉為原料的聚乳酸（polylactic acid， PLA），這是一種可降解的環(huán)保材料。同時(shí)，聚乳酸不像其他材料那樣冷卻后劇烈收縮，對(duì)機(jī)器的要求也不高，據(jù)佩蒂斯說(shuō)，打印的時(shí)候聞上去很像華夫餅。MakerBot提供的聚乳酸價(jià)格為每公斤48美元，足夠打印400個(gè)國(guó)際象棋棋子。而Replicator 2X使用的是ABS塑料，也就是和樂(lè)高積木同樣的材料，它同樣無(wú)毒，但打印時(shí)必須保持通風(fēng)良好。

在零售方面，MakerBot已經(jīng)在曼哈頓開設(shè)了第一家體驗(yàn)店。除了展示新機(jī)器，商店里也有一個(gè)小小的開放車間，佩蒂斯希望看到窗口擠滿了孩子們的小腦袋，驚奇地看著一個(gè)個(gè)物品在他們眼前打印出來(lái)。

就像PC一樣，3-D打印機(jī)的用處在購(gòu)買之前和之后往往大不相同。佩蒂斯說(shuō)，“購(gòu)買之前，人們心里都有個(gè)物品打印清單，比如壞掉的吸塵器零件，或者適合櫥柜形狀的牙刷架。然而當(dāng)你真正擁有它之后，就會(huì)開始嘗試很多之前未曾想過(guò)的奇妙玩意。”

大人們開始制作首飾，魯班鎖之類的解謎玩具，還有模型和奇怪的塑像。孩子們則開始要求大人按他們的想法來(lái)制造玩具。按照佩蒂斯原本的設(shè)想，至少有一半的購(gòu)買者都應(yīng)該是程序員，而很快他就發(fā)現(xiàn)了大量的家長(zhǎng)購(gòu)買群。

拜電子游戲所賜，如今的孩子們很小就有了在屏幕上理解立體幾何的能力。也許你沒(méi)覺(jué)得模擬人生或者M(jìn)inecraft事實(shí)上就是CAD程序，但仔細(xì)想想，它們核心思想確實(shí)差異不大。如果中學(xué)能買上幾臺(tái)3-D打印機(jī)讓孩子們使用，下一代制造業(yè)革命也許就在他們身上發(fā)生。跟在PPT上觀看模擬圖相比，誰(shuí)會(huì)不樂(lè)意親手制造一個(gè)模型呢？

3-D打印一切？

就目前的趨勢(shì)來(lái)看，如果能夠用批量生產(chǎn)降低成本，未來(lái)幾年之內(nèi)，千元價(jià)位的3-D打印機(jī)就能出現(xiàn)在超市貨架上。

而這并不意味著我們要3-D打印一切。數(shù)字化制造業(yè)的精髓就在于，我們可以在批量生產(chǎn)和個(gè)性化定制之間擁有自己的選擇。不同于依賴模具的傳統(tǒng)制造業(yè)，3-D打印的成本并不會(huì)隨著產(chǎn)量的提高而降低，但是對(duì)于小批量生產(chǎn)，3-D打印卻足夠便宜。

在桌面式3-D打印機(jī)出現(xiàn)之前，小批量生產(chǎn)幾乎都是依賴手工。在人力價(jià)格高企的今天，這一任務(wù)同樣可以交給機(jī)器完成。同時(shí)，傳統(tǒng)制造業(yè)也會(huì)得益于此，變得更加便宜：對(duì)于一些核心部件，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，越多變，價(jià)格就越貴，而3-D打印技術(shù)可以讓這些價(jià)格差異不復(fù)存在。

另外，如果你還記得宅男手造的“螺釘螺母對(duì)戒”的話，只要有臺(tái)3-D打印機(jī)，這些定制禮物也就是畫畫圖的事兒。星際迷航“公司號(hào)”中的畢卡特艦長(zhǎng)想喝茶，只需跟他的Replicator說(shuō)三個(gè)詞：茶、格雷伯爵、熱的。MakerBot的同名機(jī)器雖然還不會(huì)沖茶，定制個(gè)茶杯卻是相當(dāng)在行的。