3D打印：一場無聲的革命

在風險投資公司里工作的好處就是，我能同時從公共市場和私募股權市場上搜集信息，這讓我在許多獲得風投的企業IPO前好幾年，就對這些它們開創的新興行業有了非常深入細致的了解。對我來說，順著風險投資家的眼光觀察技術和商業的發展是一件讓人非常興奮的事，而3D打印可以說是近20年里最令我興奮的創造，它將重塑許多產業的秩序。

要理解3D打印的原理并不難。先想想普通的打印機，它按照設計將墨水噴到紙張上從而制造出一張圖片；3D打印機則是按照三維圖將薄薄的材料層層疊加，從而“打印”出實在的東西。

回顧3D打印的發展歷史，它算不上一個特別新鮮的玩意。3D打印在許多年前被稱作快速成型技術。工程師用計算機繪制好一個物品的設計文件，然后傳輸到打印機器上生產出真實的物體。但多年來，快速成型技術使用的塑料和金屬原料強度很低，以至于成品非常脆弱。雖然可以生產出成品，但耐久度很差。由于成品結構不穩定，這項技術只適合那些用計算機輔助設計創造商品，并需要看到實體的工程師。

隨著納米復合材料、高強度的混合塑料和混合金屬的出現，許多公司開始根據新材料重新開發打印技術，3D打印迎來了春天，并掀起了這場制造業的革命。現在3D打印機可以用來制造高強度的金屬零件。把這些零件拿到手里時，你不會相信它們是打印出來的，在質感、外形和表現上，它們跟鍛造出的金屬零件沒有任何區別，甚至強度還要更高。3D打印的世界一下子變得無比寬廣。

這項產業發展的速度十分驚人，從柔軟堅韌的塑料到極其堅固的金屬，這個產業似乎天生就是為了制造各種零件而誕生的，無論是汽車還是飛機，甚至是航天器，3D打印都可以勝任它們所需的關鍵零件生產，這種技術將越來越多地應用于制作原型和裝配機械。此外它還可以使傳統的生產方式更有效率。ExOne公司生產的3D打印機可以使用鑄造級樹脂材料在鑄砂上制造鑄件。這種技術不僅能夠造出更加復雜和精確的零部件，而且能把生產時間壓縮70%。值得注意的是，生物材料的研發已經使得3D打印開始在牙科護理中發揮自己的作用，而更神奇的人體器官打印也取得了驚人的進步。

所以這些新材料的發明使得3D打印走出了實驗室，真正成為人們口中所說的DDM技術（Direct Digital Manufacture，直接數字化制造）。如今一些知名的航空和汽車企業已經接受了3D打印技術。

捷豹正在用這項技術進行產品快速開發，達信的貝爾直升機公司也在使用這項技術制造零件。

此外，少部分參與DDM的公司已經開始在已有產品里添加3D打印出的部件。比如耐克最新出的運動鞋里就包含有3D打印出的夾板。更為根本的是，3D打印能讓一些行業先鋒生產高度訂制的產品，或者生產一些傳統生產工藝幾乎不可能制造的極端復雜的產品。

3D打印的原理

3D打印機與噴墨打印機的工作原理相似，只是打印的材料不是墨水，而是構成物品本身的材料。把物品的三維數據輸入3D打印機，通過逐層打印疊加，最終就會形成一個三維實體。

促進這一行業發展的另一項技術突破是三維激光掃描儀。一家名叫FSRO科技的公司生產了一種手持設備，將它對準一件物品，掃描激光就會及時生產這件物品的CAD或CAM文件。這種激光掃描技術極大地簡化了設計3D藍圖的勞動強度。現在當你走在街上看到某個喜歡的小東西，指向它，點擊，得到CAD文件，再次點擊，一小時后就能打印出來。看到一朵花，指向它，點擊，不一會那朵完美復制的花就可以擺在你的桌子上了。現在3D打印唯一的問題就是知識產權，毫無疑問這項技術已經把這個話題從虛擬世界拉到了現實世界中，不過現在討論它似乎為時尚早。

6年前最便宜的3D打印機售價30000美元，但多數售價在100000美元以上。如今你只需1299美元就能買一個3D打印機，它已經在消費電子展上展出過了。按照這個價格趨勢，從現在開始3年后你就能在家使用3D打印機制作玩具、紙巾盒、窗簾環和生活所需的大量小東西了。3D打印機讓消費者可以足不出戶在家制造物品，這等于把生產工具轉移到了公眾手中，這一趨勢甚至會威脅到資本主義的本質。Cube， Makerbot， Solidoodle和Up Plus等消費級的3D打印機現在已經開始大肆宣傳，不過話雖如此，理性告訴我們“按需生產”依然是個遙不可及的夢。

這也是3D打印這么有趣的原因，它不再是工程世界里的一項冷僻技術，它將影響許多產業，和消費者關系也越來越密切。這項技術的潛力讓我感到很興奮。幾年前它還有點超前于時代，但是現在已經近在眼前了。

下面是羅杰斯的創新傳播曲線

3D打印簡史

3D打印的概念可以追溯到噴墨打印機首次亮相的1976年。隨著噴墨打印技術的普及和更新，到1984年，已經實現從噴“墨”打印到噴“其他材料”打印。此后幾十年，3D打印技術已經實際應用于多個領域。下面是3D打印發展史上的幾個主要里程碑。

1984年 3D打印的誕生

查理斯·胡爾（Charles Hull）發明了光固化快速成型技術（stereolithography），后來成為3D SYSTEMS公司的共同創辦人。這種成型技術實現了從數據直接到三維實體的打印過程。用戶采用這種技術把圖紙轉化為三維模型，并且在大規模投入生產前，用戶可以檢測設計是否合理。

1992年 逐層打印的零件

第一個SLA（光固化快速成型的物品）出自3D SYSTEMS。所用材料是紫外線激光固化聚合物，這種材料的黏度和顏色很像蜂蜜，能夠逐層打印三維實體。雖然并不完美，但這臺機器能夠在一夜之間打印出高度復雜的部件。

1999年 醫療的全新進步：訂制器官

首個人工培養器官已經植入人體，是一只膀胱，在三維合成支架上覆蓋著病患的自體膀胱細胞。WFIRM（維克森林大學再生醫學研究所the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine）改進了該技術，為訂制其他器官提供了豐富的方法，包括“打印”自體器官——由于采用的是自體細胞，所以不存在排異風險。

2002年 一只能代謝的腎臟

科學家制造了一只小小的健康腎臟，它能在動物體內過濾血液和制造尿液。WFIRM在此基礎上展開研究，希望最終能夠采用3D打印技術“打印”出其他器官和組織。

2005年 3D打印基礎上的開源合作

巴斯大學的安德里安·鮑耶博士（Dr.Adrian Bowyer）發明了RepRap打印機，最初的設計理念是讓它不斷復制自己的絕大部分組件。該機器將實現制造業的民用化——個人可以在任何地方，用便宜的RepRap組件制造出所需的日用品。

2006年 SLS技術（選擇性激光燒結成型Selective Laser Sintering ）實現了大規模訂制業。

SLS打印機用激光以一定的掃描速度和能量作用于粉末材料，最后燒結成三維實體。這項突破促成了大規模訂制業，彌補了特殊工業部件的訂制生產。

3D打印系統和原材料供應商OBJET發明了能夠同時打印多種材料的機器，包括人造橡膠和聚合類材料。該打印機能夠打印出混合了多種密度和材料的單一部件。

2008年 假肢制造的重大突破

人類首次使用3D打印的假腿。這條腿的全部關節都是打印出來的，包括膝蓋、足部、足踝等等都與真腿無異。

2009年 3D打印機的DIY工具箱上市

開源的3D打印機生產商MakerBot開始銷售配套的DIY工具箱，讓人們根據自己的需要改造3D打印機和產品。

2009年 人們用3D打印機成功打印出血管

生物打印領域的先鋒Organovo公司依靠Gabor Forgacs博士的生物技術用一臺3D生物打印機打印出了血管。

2011年 第一架3D打印飛機問世

南安普頓大學的工程師設計和制造了世界上第一架3D打印的飛機。這架原型機的預算只有5000英鎊，但3D打印讓工程師可以實現他們設計的橢圓形機翼。這種機翼能夠有效地提升升力，降低風阻。

2011年 第一輛3D打印汽車問世

Kor Ecologic公司公布了一款外表圓滑，環境友好型的原型車Urbee。這輛車的車身完全由3D打印成形。這輛車油耗很低，而且價格低廉，預計售價在10000美元至50000美元之間。

2011年 3D打印的金銀制品出現

i.materialise成為了世界上第一家提供14K黃金和純銀制品的公司。它還將開設一家新的工廠，為珠寶設計師提供新奇而廉價的訂制服務。

2012年 第一例3D打印的下頜植入手術

荷蘭的醫生和工程師成功為一位83歲的女性患者植入了一塊替代用的下頜骨。這塊下頜骨使用LayerWise公司的3D生物打印的。這項技術現在正被應用于更多部位的骨骼移植。