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3D打印被热捧 魔法时代真的渐行渐近吗?

作者:张晓楠 来源:CNET科技资讯网 时间:2013-02-19 06:55:58
关键字: 3D打印技术

CNET科技资讯网 2月19日 北京报道(文/张晓楠):美国总统奥巴马在其第二个任期内首个国情咨文演说中对3D打印的“情有独钟”,使这项并不太新、但也不被公众熟知的技术在近日突然间变得火热,甚至做空机构香橼公司要赶来“灭火”,声称3D打印技术已被过分炒作,3D公司股票估值过高,存在严重泡沫化。

从国家层面对3D打印产业重视并扶持,奥巴马并不是先例,中国也有这样的布局。去年底媒体就从工业和信息化部获悉:我国将推动3D打印产业化发展,路线图和中长期发展战略即将制定。

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图为奥巴马提到的位于俄亥俄州杨斯顿的新建美国国家增材制造创新学会,这个创新中心由美国联邦政府出资,并得到60所高校和企业的协助。该中心的目的是研究如何利用3D打印技术全面提升美国制造业。

其实对于3D打印概念是否过热、发展战略如何制定这些内容,到并非普通公众的兴趣点,他们更想知道的是,总在耳边被提及、但是也搞不清楚是怎么回事的3D打印技术,对自己的生活究竟有什么影响或者改变?这个魔法时代真的渐行渐近吗?

只要有三维数据就能实现3D打印
在讲概念之前,先试着让概念变得更加直观吧。在功夫巨星成龙年前的电影《十二生肖》中,很多人或许还记得偷出来的兽首被制作成赝品的片段吧,这就是3D打印概念的最好诠释。而这样的片段,其实在电影中已经屡见不鲜了,《碟中谍》中阿汤哥扮演的特工伊森用来乔装打扮的面具制造机也是3D打印的一种。

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在电影《十二生肖》中,成龙扮演的江洋大盗把兽首的三维数据偷给同伙,通过3D打印技术轻松制造出一个赝品来。

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在电影《钢铁侠2》中,这个手套是采用3D打印技术制作的。

3D打印技术诞生于20世纪80年代中期,从字面来理解,3D打印出来的肯定是三维物体,而普通打印机打印出来的是二维图案。3D打印技术学名叫“增材制造”,原理在于将计算机设计出的物体分解成若干层平面的二维数据,然后把不同形态的金属、陶瓷、塑料、砂等材料按平面数据构成一个平面形状,再通过层层累积叠加,像植物生长般一次性整体成形。

如果从这一概念入手理解,只要拥有任何物体的三维数据,就能选取合适的材料通过3D打印制造出实物。3D打印是数字化、智能化制造与材料科学的结合,与产业(国家层面)、行业(IT行业、材料行业)和百姓生活(衣食住行)全都密不可分。

在3D照相馆“打印”一个自己
如果有人羡慕阿汤哥们的“易容术”,你也可以学个八九不离十。你是阿汤哥的粉丝?那就打印一个他的面具戴上,体会一下当自己偶像的感觉。不想模仿别人?那就造一个自己吧,这事儿还真不是瞎说。

目前在北京、西安等地都已经出现了3D打印照相馆。在3D打印照相馆中的步骤是这样的,先用几分钟时间把自己的形象进行扫描,获取三维数据;然后需要人工修补三维扫描时候的数据死角,这个过程比较长,需要3个小时;紧接着就是3D打印了,原材料是一种类似石膏的粉末。记者去年夏天参观西安兵马俑的时候,看到那里也在提供3D打印的服务,只是因为耗时过长,很少有游客有耐心等上4、5个小时拿到一个自己的缩小版。

而就在今年的情人节,日本一家叫做KS Design Lab的公司提供了一个很浪漫的服务,为客户打印自己头部造型的巧克力,作为独一无二的礼物赠送给自己的爱人。花费6000日元、相当于人民币四百多元,得到1个几厘米直径的巧克力,浪漫的成本有些高啊。

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图为KS Design Lab公司的情人节巧克力广告,这样一枚定制巧克力价格不菲啊。

3D打印支撑制造业发展
在奥巴马的国情咨文中,重视3D打印产业的初衷是为了振兴美国的制造业,而3D打印技术也的确在航空航天、医疗、建筑、汽车电子等制造行业获得发展的动力和商机。

据英国每日邮报报道,世界首款“打印汽车”于去年年中正式亮相,这款被命名为“Urbee“的打印汽车是由一个特制3D打印机层叠建造的车身,使用超薄合成材料缓慢融合成为固体。其实“打印汽车”的好处很多,比如更轻、更环保,从外形来说,只要你想得到、设计得出来,就能够通过打印来实现。有人甚至遐想,未来“打印汽车”或许能够在天上行驶。

而在航空航天领域,因为对产品精度的要求比较高,结构复杂,而且大多是定制产品不需要大规模开发,3D打印技术的发展空间也非常广阔。去年NASA资助了10万美元给Tethers Unlimited来研究SpiderFab太空3D概念打印机,这种设想中的太空蜘蛛可利用太空回收垃圾或者小行星材料从零开始制造轨道飞行器。

另据国外媒体报道,欧洲航天局计划使用3D打印技术建造一座月球基地。这种想法的思路是:先把3D打印机送上月球,平安着陆后,3D打印机就会自己开始工作,制造出未来人们需要的月球基地的建筑。

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在欧洲航天局提供的一张正在建设中的多穹状月球基地照片中,机器人正在建造两个穹顶。

而在医疗行业,情况也同样如此。3D打印技术不仅可以打印人体的骨骼或者关节,甚至可以打印细胞。最新的消息表明,英国研究人员首次用3D打印机打印出人体胚胎干细胞。这种技术或可制造人体组织以测试药物、制造器官乃至直接在人体内打印细胞。

其实在发表国情咨文之前的2011年,奥巴马就专门拨款5亿美元用于3D打印技术在制造业的发展。有人预测,未来的美国,机器人、人工智能和3D打印技术的融合,将是制造业的发展常态。国际华人科技工商协会主席李大西表示:“3D打印完全有可能改变制造业的传统,因为它具有可以量身定做、小批量生产的优势。”

美国《时代》周刊将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”,英国《经济学人》杂志则认为它将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”。据行业预估,3D打印市场规模在2016年将达到31亿美元,2020年达到52亿美元。

3D打印胜在定制
如果说3D打印技术在制造业的应用可谓第三次工业革命,那么3D打印技术在艺术、珠宝、快销品等行业的发展,其动因是什么呢?可能是人们在一个高速发展的时代下对个性的追求吧。

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通过对腹中胎儿的三维扫描,制作一个胚胎模型给准爸爸和准妈妈作为纪念,这可谓把定制化发挥到极致了,只不过有些人一时难以接受。

通过3D打印技术,你完全可以自己设计珠宝、服装、鞋帽,或者家具以及家居用品,甚至可以定制属于你的个性“牙套”,省去矫正牙套期的尴尬。当3D打印机从商用向家庭普及的时候,个人拥有一台3D打印机变得异常简单。记者发现,网络上各类3D打印机的价格大多在万元以内,甚至低到3000多元。记者进入一家专门售卖3D打印机的网上商店,最近一个月内已经售出38台3D打印机。

不过若想打印出高质量的作品,几千元的3D打印机似乎还只能是“玩票”性质,成品看上去比较粗糙,而且3D打印对材料的要求其实也挺高,而高质量材料也就意味着高价格。另外,如果想要设计出个性化的成品,单就普通消费者来说,能胜任设计软件吗?

因此如果把设计、制作工作交由一些中小公司,可能是3D打印进军家用的更好选择,普通消费者支付比较合理的费用,从专业的公司获得个性化定制的产品,不失为一种好选择。

3D打印短期内不能代替传统打印
在3D打印被广泛提及、甚至让奥巴马的国情咨文青睐的时候,3D打印概念是否要迎来井喷式的发展?从香橼公司“做空”美国3D打印概念股,导致3D打印公司股票大跌的例子中看来,想要代替传统打印,火候还未到。

在低端民用市场,3D打印很容易进入,但是这一市场对3D打印有多大青睐度以及支持度,市场前景还不明朗。在制造业领域,3D打印虽然拥有巨大的市场机会,但是受到的桎梏也很多。

如果打印耗材只有薄膜、树脂、石蜡、石膏、尼龙丝、钛合金、陶瓷等十几种,要想让3D打印拥有大发展似乎不太可能。工业级别的3D打印运用,分为原形制造和金属产品直接制造。原形制造的技术已相对成熟并得到广泛应用,而金属产品的直接制造,尤其是大型金属结构件的直接制造,却是3D打印技术最大的困难所在。这块市场虽然规模不会特别大,但附加值高,且科技含量最高。

另外,从应用领域来说,如果对产品有大规模制造生产的需求,3D打印就不适用了,均摊成本太高,而且制造效率也太低。

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