3D打印改变世界 未来将重塑人类生活
2015-12-03
虽然我们对3D技术还停留在电影视觉层面,但未来若干年后,它可能会全面入侵我们的生活。
如果要用一天来描述3D打印和我们的关系,那么它可能是这样的——
早上起床,当你用3D打印牙刷刷牙时(哦,你的牙齿也可能是3D打印的),3D食品打印机已经为你准备好了早餐用的面包或蛋糕。
如果不想挤公交或地铁,你可能会选择骑自行车上班。一般说来,一辆自行车的零部件,需要由多个工厂制造生产,而后进行组装,但这辆自行车却是用3D打印机一次成型打印出所需的零件,如车轮、轴承和车轴,而采用的尼龙材料,不仅坚固程度与钢铝材料不相上下,重量还减轻了至少一半以上。
一路上这样的自行车已经引不起任何注意了——因为大街上风驰电掣的汽车,甚至头上掠过的飞机,都是3D打印的产物。
这一天如果是某个朋友的生日,一个3D打印的缩小版人像可能是送他(她)的最好礼物。
至于晚上的生日派对,完全用不着为穿哪一件礼服、会不会撞衫而烦恼,因为你完全可以根据你的设计,3D打印出一套完全符合你的礼服……
如果要用一生来描述3D打印和我们的关系,那么它可能是这样的——
在你还是孩子的时候,你已经玩厌了那些大商场里统一规格生产出来的玩具,例如恐龙的尾巴为什么不可以再长一点?白雪公主一定要是温和美丽的吗?打开电脑,修改几个数据,传送到某个3D打印平台,没几天,跟别人不一样的专属于你的玩具就会送货上门。
当你长大成人,成家立业,却厌倦了钢筋水泥的都市公寓,终于找到一块山清水秀的地方,想盖一间属于自己的房子,但烦琐的细节、漫长的工期都可能让你觉得崩溃,最终,你可能会选择3D打印一幢别墅——它只需要几天时间,而费用只需传统建造方式的一半。
当你步入老年,身体器官渐渐出现老化,比如胃或者肝脏,可能需要切除一部分,也可能需要移植,而因为3D生物打印技术的发展,可以打印出与你匹配的身体器官……
这一切听起来有点不可思议?在杭州市3D产业联盟秘书长、先临三维科技股份有限公司副总经理黄贤清看来,不久的将来这就是真实的存在,况且,其中一部分已经成为现实。
3D打印是什么?
它是传统制造方式的一场变革
3D打印到底是什么?
对于这个学术性很强的问题,国务院总理李克强曾在今年8月专门召开了一次专题学习。这次被称为“国课第一课”的讲授者,是西安交通大学的卢秉恒教授。
李克强总理听完讲座后认为,我国自然资源禀赋不足,人均占有量低于世界平均水平,如果能广泛应用3D打印技术,就可以减少资源能源消耗,有力推动发展方式转变。
为什么会这么说?黄贤清说,这要从制造方式的变革说起。
制造方式的发展经历了三个阶段。一种是等材制造,即我们通常说的“模具制造”,通过铸、锻、焊等方式制造产品,材料重量基本不变,但众所周知的是,开模费用较大。
第二种是减材制造,即对材料进行切削加工,以达到设计形状,这会造成资源的浪费。
相较于有着3000多年历史的“等材制造”和300多年的“减材制造”,距今只有30年的3D打印是一种“增材制造”,即通过技术,使粉末状金属或塑料或者其他可黏合材料,一点点累加,形成需要的形状。
“玩具生产商或牙科医生在完成一个产品设计时,只要把模型、数据传输到电脑上,几个小时内就能打印出其设计的产品,反复修改后再投入到规模化的生产线制造,这种样品制作方式相比传统的模具制作极大地节约了时间和材料成本。”他说。
这一技术起源于上世纪80年的“快速成型”技术,最初应用于航天、军用领域。直到1992年,美国的3D打印机制造商Stratasys卖出第一台商业化产品,此后,3D打印市场在北美和欧洲急剧增长,美国《时代》周刊将其列为“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。
从这些年的发展看,3D打印的应用领域也在不断拓展,工业制造、食品、建筑、生物医疗、文化创意等领域的应用案例不断涌现,如3D打印混凝土、无人飞机、手机、巧克力等。在欧美国家,一些知名的3D打印企业已经推出了工厂级别的3D打印平台,能够实现大规模的定制化制造。
这块蛋糕有多大?
最大潜力可能来自于个人消费领域
对于3D打印产业的发展,国家层面已经给予足够的重视。
据了解,国内已经有多个城市通过建设3D打印创新服务中心来推进工业转型升级。“目前全国共有两千余个县市,如果每个县市都建设一个3D打印创新服务中心,服务于当地工业企业和创客创业者,每个3D打印创新服务中心将产生千万级别的市场价值,那么单纯线下3D打印创新服务中心建设会有近千亿的市场。”黄贤清说。
而在黄贤清看来,3D打印作为一个最新技术,虽然目前更多运用在工业制造领域,但最大的潜力是在个人消费领域,这个爆发点,他认为“不会用太久”。
他的自信之一来源于公众对个性化产品的需求。“电商平台满足了大众基础的、对同质化产品的需求,而3D打印满足的,一定是个性化需求。”他肯定地说。
从目前的行情来看,工业用3D打印机的售价至少百万元以上,而家用3D打印机只需要几千元。和当年互联网兴起的年代不一样,“每个人都完成了一定程度的财富积累,为满足个性化需求提供的物质保证。”因此,他认为3D打印在消费领域的普及速度,可能会超过互联网的普及速度。
而互联网的普及及创新创业氛围的兴起,为普通人参与这场制造业的变革提供了可能。
“理论上讲,只要你拥有3D打印设备,在任何地方,任何人都可以成为制造者或是创业者。可以说,3D打印实现了全民创新的通途。”
先临三维目前正在做的战略举措之一,就是建立并完善面向大众的“3D客”数据平台。这是一个连接3D打印资源的平台,你可以上传产品数据,供别人下载打印;也可以展示打印好的产品,供人购买,等等。
产业化之路还有多远?
期待消费需求推动技术发展
在先临三维的3D打印作品展示厅里,精美镂空的高跟鞋、五颜六色的儿童城堡、形态逼真的恐龙骨架……让人无法相信这是“打印”出来的。
“从产业链来说,3D打印包含了软件、扫描、生产、打印、设备几个环节,”黄贤清说,目前对3D打印技术应用和发展起重要作用的,是耗材。
据介绍,目前3D打印的耗材非常有限,现有市场上的耗材多为石膏、塑料、可黏结的粉末颗粒、光敏树脂、沙土等,制造精度、复杂性、强度和质感都达不到高要求,目前主要应用于模型、玩具等轻工业民用产品领域,离高精度“打印”还差得很远。
这两年,随着可供打印使用的耗材不断拓展,3D打印也逐渐从样品制作向成品制作转变。2011年,钛合金和不锈钢材料的使用,使波音公司开始用这种技术直接打印飞机机翼。
不过,黄贤清认为,材料技术不是问题。在他看来,需求是目前3D打印产业发展的最迫切问题,“3D打印产品的消费需求一定会推动材料革命,技术瓶颈一定会迎刃而解。”
而需求需要政府和3D打印企业共同来推动,而最有效的方法是3D打印在教育领域的应用。据了解,明年春季学期开始,“3D打印集成系统教学课程”将大规模进入云南中小学课堂,以培养学生的创新思维和创意能力,而在浙江,萧山中学、杭州安吉路实验学校等也已经牵手先临三维将3D打印引进教学。
“一头从学校培育3D打印产品的消费兴趣,另一方面教会企业3D打印的技术,当需求和技术对接上,也就迎来了爆发点。”黄贤清说。
对于3D打印可能出现的道德伦理问题,黄贤清说,国外已经出台相关规定,比如不可以打印枪支,在生物领域,你只可以打印一个器官,但不可以打印整个人体。“随着3D打印产业的发展,相信我们国家很快也会出台类似的法律法规。”他说。