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破解3D打印爆红的神话、真相与未来

不同于摩尔定律中“翻一倍”是以平方级指数增长,3D打印无论是成本、耗时、耗材都是次方级指数增长。现在出现了一股3D打印可以用于小规模生产的潮流,然而我并不希望看到3D打印取代传统的低成本生产方式。

  本文作者卡尔 巴斯(Carl Bass)为Autodesk公司主席兼总裁,他于1993年创立Autodesk公司。目前Autodesk是3D设计、引擎和娱乐软件行业的重要标杆。

  最近,不论是VC巨额投资3D打印创业公司还是消费者市场3D打印机大量铺货,这些事件都表明3D打印已经到达了其转折点。

  也许,是达到了“炒作点”。

  3D打印技术已经有数十年的历史,但是一直没有多大进展,直到现在,围绕3D打印的生态环境才取得了巨大的进步,使3D打印从边缘行业成为主流行业。有人问我如何以内行人的观点来看待3D打印的炒作和现实以及3D打印的未来,所以就有了这篇文章。

  3D打印机不会威胁到任何其他制造技术

  3D打印确确实实一项非常重要的制造技术,因为它所具有的强大能力能将任何无法想象的复杂物体变成现实。其他制造工艺经历了几十年的工业化发展,无法在工艺复杂程度上超越3D打印。

  实际上,3D打印依旧是一项不成熟的技术。

  在3D打印出现之前,从来没有一项技术能像3D打印一样能在没有技术和设备支持的时候将人们的想法随心所欲地变成实实在在物体。就像微波炉没有取代厨房里的其他厨具一样,3D打印不会因为任何理由而五代任何已经在制造业具有一定规模的技术。3D打印的主要任务就是完善其他制造技术。

  实际上,3D打印依旧是一项不成熟的技术。我们花了这么长的时间在3D打印身上建立了那么眩目的光环,吹起来几乎堪比星球大战,但实际上只要用上一段时间,人们就会发现许多问题,比如说打印速度太慢,希望能打印更高质量的物体,打印材料便宜优质等等。

  “摩尔定律”不适用于3D打印

  根据媒体的宣传,我们可以看到现在的3D打印机可以打印:缺少的组件、鞋子、身体器官、乐器,甚至是手枪,但有一个非常重要的事实需要面对:3D打印不怕物体复杂,就怕批量打印。

  不同于摩尔定律中“翻一倍”是以平方级指数增长,3D打印无论是成本、耗时、耗材都是次方级指数增长。

  为什么说摩尔定律无法用在3D打印上?因为如果你要把一个打印的物体(1cm x 1cm x 1cm)扩大一倍的话,那么打印它的时间、耗材将增加8倍,即2cm x 2cm x 2cm=8cm^3。如果要把这个物体扩大3倍,那么打印它的时间、耗材将暴增27倍!即3cm x 3cm x 3cm=27cm^3。以此类推。

 

  3D打印的生态环境增在发生变化

 

  上面提到的限制为“3D打印的次方定律”,也就是说即使3D打印不再受到物体复杂程度的限制,也会因为打印速度和成本以3的n次方的增长而最终失败。

  然而打印速度和成本这两个看似不能改变的事实正在发生变化,因为越来越多的企业和个人开始解决3D打印机的使用限制问题,3D打印机的打印速度和质量都开始提高。

  现在市面上比较流行的3D打印机的体积都不超过烤箱那么大,用户从开源社区下载3D模型图纸,再利用热塑塑料直接打印。比如说平民级的MakerBot 3D打印机,以及工业级的Stratasys和EOS大型3D打印机等。

  3D打印生态环境不仅仅包括打印机,3D打印软件也开始成为促进3D打印进步的重要力量,越来越强大,越来越亲民。3D打印软件使3D打印平民化,就如同个人电脑让计算机平民化一样。

  3D打印需要更好的商业模式

  适合进行3D打印的材料越来越多、质量越来越好,3D打印的产出规模也越来越大,一些大型的工业打印机已经可以打印金属、橡胶甚至是陶瓷。

  然而业界评论经常锁定在3D打印材料的局限性上,常常忽视了另外一个重要的因素:成本。

  3D打印机的寿命一般是按照它所打印的材料的长度来计算的,超过一定的长度之后就会报废,有点类似于喷墨打印机的墨盒。不同的打印材料的成本可能相差100倍。所以我个人认为可以围绕3D打印材料开展全新的商业模式,而且这种模式必须能提高3D打印技术的使用范围和市场普及度。

  重要的研究方向

  似乎随时随地都有最新的3D打印应用的消息,很难说这些应用的共同之处以及关注点。因为新闻不断告诉我们3D打印今天可以打印一个新的不见,明天打印身体器官,后天甚至能造出一栋房子来,大后天可以去月亮上打印。

  我认为有以下两个重要领域可以关注:1、打印电子产品,使物体具有逻辑和功能。2、生物打印,这或许是3D打印最振奋人心的应用领域之一。美国维克森林大学的研究人员已经成功地利用3D打印技术打印并移植人体尿道。圣地亚哥Organovo公司也成功打印出人体组织,可以用于医疗研究和临床治疗。Craig Venter和Cambrian Genomics两家公司则在利用3D打印技术打印DNA!没错,以此可以打印一个碱基对。

  3D打印的另外一个重要发展领域就是建筑规模级别的3D打印。例如,加州大学伯克利分校的研究人员开始使用低成本的环保材料,南加州大学的研究人员则开始实验打印完整体积的建筑物。

  欧洲太空总署与福斯特事务所合作开发月球3D打印机,他们设想将3D打印机送上月球,利用月球上的材料进行打印。此举或许可以解决3D打印材料的缺陷问题。有的研究人员则开始尝试使用可再生材料,未来或许可以完全再生材料打印,重复回收打印。

 

  从设想到限量生产

 

  3D打印和其他技术的出现改变了传统工业大规模生产的魔咒。从此,我们不再需要批量生产来降低成本,只需要利用3D打印机就可以小规模生产,而且保证成本和质量。

  现在出现了一股3D打印可以用于小规模生产的潮流,然而我并不希望看到3D打印取代传统的低成本生产方式。

  3D打印这种对成本非常敏感的商业模式只要有一点小的细分动向就会被破坏,这也是单一功能所带来的弊端。

  以美国在线打印Kinko(金考)为例,它并没有取代桌面打印机和印刷厂的,不过依旧在打印领域占到了一席之地。在3D打印领域,Shapeways等公司也提供类似于Kinko的服务,帮助用户设计、打印。

  3D打印这种对成本非常敏感的商业模式只要有一点小的细分动向就会被破坏,这也是单一功能所带来的弊端。所以对于企业来说,并非第一个进入的就是最受益的,而是拥有最多用户、最活跃社区的企业才最受益,这也许是3D打印区别于其他行业的重要因素。

  不同于工业级大批量生产的方式,我希望3D打印的发展轨迹从打印低产量、高价值的物体开始,比如说医用假体、定制珠宝等。绝大多数3D打印机将像喷墨打印机一样走进普通家庭。当年的业余歌手们“自唱、自录、自调、自刻盘”成为数字音乐的领军力量,不久的将来,3D打印也将引领一场“拍照、修改、打印”的潮流。

  3D打印无法拯救发达国家的制造业

  那么3D打印能否让发达国家的制造业重获新生?

  也许可以,也许不能。也许3D打印可以增加国内制造业产量,但是却无法增加就业。3D打印机制造企业已经朝着自主设计、自主制造的方向发展,所需要的也是具备更高级别能力的人才,传统制造业工人无法进入此行业。

  计算机在3D打印领域也处于一个非常尴尬的地位,在Kickstarter上,有一个名为3Doodler的3D打印笔,它不需要计算机的支持就可以画出物体来。虽然说3D打印一直都在关注硬件,但是不可能没有微处理器和软件的支持,未来可能不需要设备外软件和硬件的支持。

  • 责任编辑:张棋

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