3D打印新世界的无穷未来与现实障碍

2013-05-04 08:27:27  来源:上海证券报

  ⊙曾靖皓

  第一次听说3D打印机,大约是在十年前的某个计算机论坛上,当时2D激光打印机都不算普及,3D打印技术只是大家脑海中一种工业级的尖端科技罢了。而十年后当我在电视上听到3D打印机的消息时,两位日本夫妇已可用家用3D打印机打印自己胎儿的树脂模型了。这种技术的迅猛发展和快速普及,委实让人吃惊不小,而它意想不到的应用正在悄然改变着这个世界。

  其实,在上世纪80年代就已出现3D打印机了,可为什么迟至近几年才有了大规模的应用呢?3D打印技术在原理上来说并不稀奇,只是在平面的X轴和Y轴之上增加了一个Z轴,用材料堆积的方法实现了立体的一次打印成形。不过新观念和技术相较于传统未必一定具有优势,往往其他关联技术的发展才是开启它巨大潜力的钥匙。《3D打印:从想象到现实》的两位作者深刻地认识到这一点,因此轻而易举地就列举了十条3D打印技术的优势。但是真正让这些优势转化为现实的却是计算机技术、材料技术和网络这三把钥匙。凭借着三把钥匙,3D打印技术将带给人类社会一个崭新的未来。

  在成熟的计算机技术和大型设计软件配合上3D打印机,可以丝毫不差呈现出全尺寸的设计模型,若要修改,只需在电脑文件上调整,然后重新打印,设计成本大为降低,从创意到定型,时间也大约只有原来的四分之一。以前很多传统工艺难以生产的复杂零配件,现在都可以低成本制造了,而且一些高难度设计也变得异常简单。而这还只是3D打印机给传统工业带来革新的一个侧面。

  3D打印机对传统工业市场带来最大冲击,无疑是催生了一个新市场,这就是利基市场,说得通俗点就是小众市场。传统工业是大规模同质化生产,带来的是一个类似的生活模式,你只能被动接受那些工业品,个性产品是富人享受的奢侈品。3D打印由于极其低廉甚至是免费的设计成本,无论生产多少个体成本都相同,这让追求个性化的产品市场成倍数增长。加上网络高度发达,你可以在免费网站获取设计文件加以个性化改进,便可网售你的产品。简单地说,只要有创意,任何一个人都可成为这个市场的供应商。这个市场不会完全取代传统工业生产,但一个分散化、低成本、低风险、差异化的工业生产时代已成为无法阻挡的现实。这将留给我们一个巨大的创业空间。在西方,这个新创业浪潮正在以创客运动的方式逐步扩大。

  在生活领域。由于材料的不断扩展,用3D打印机制造食品也不再是什么难事,数字厨房很快就会成为现实。打印一座建筑,不过需要一个大点的打印机而已。可能不久以后,衣食住的需求都可在家里或一个就近的打印店里获取。最震撼的,还是该技术在医学领域的应用。在牙齿矫正和治疗上,3D打印机的运用已很广泛了,它还让假肢制作变得更为精确和艺术,义肢不再是个丑陋的替代品,在减轻使用者痛苦的同时,还会带来精神上的释放。如今3D打印机已可打印干细胞,如果找到激活的方法,那么打印器官和人体组织也将不再遥远,这将挽救大量的生命,延长我们的寿命。

  所有这些,还都不过是3D打印机对现实世界影响的一部分。在材料技术日新月异的今天,作者也很难完全描绘3D打印机所制造的未来。作为3D打印技术的长期研究者,两位作者本可摆出先行者的姿态向大众灌输这种技术的神奇之处,夸耀它对未来的巨大影响力,但作为严肃的科学家,他们并没有这样做。本书除了将3D打印机的技术原理,对比传统工业生产的优势,在不同领域的广泛应用,现有的发展水平全面介绍给读者外,还用了近三分之一的篇幅来讨论3D打印技术的缺陷以及可能给人类社会带来的潜在威胁。作者的态度很明确,把未来的希望寄托于某种技术和产品,是一种不负责任和浅薄的心态,过往的历史已经证明,关键不在于技术,而在于应用,保持清醒和理性,是克服单纯技术依赖的唯一途径,面对3D打印技术也同样如此。

  材料技术让3D打印机产生了飞跃,但对3D打印技术最大的限制也是材料。现在廉价3D打印机基本上是采用塑料作为打印材料,从环保意义上说,这是在重复传统工业的老路。作者也提出了生物可降解塑料的解决办法,不过从生物燃料的生产经验看,这同样会加重本已严重的粮食危机,也无法避免生物质原料转换过程中产生的巨大污染。还有分散式生产在运输中产生的碳排放问题。如果3D打印机普及开来,并不会比传统生产模式更环保。更为致命的是,免费设计文件的知识产权保护,如果竖起严格的法律壁垒,那么3D打印机的成本优势将荡然无存。如果不予保护,那么个人创造性将受到很大打击。此外,还需重新立法来界定打印产品造成伤害的责任,防范有人用3D打印技术制造毒品、枪支之类的犯罪行为。这些都是3D打印技术面临的现实障碍。这是每一次革新必须面对的问题。作者清醒地挖出3D打印技术的不足,是建立在他们确认这项技术都未来的重大意义基础上的,他们提出这些现实障碍,是为了寻找继续扩大其应用的突破口。

责任编辑: 房小葵
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