未来生活进行时: 3D打印,欢迎进入个性化制造时代

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一直以来,笔者都坚持认为,科技最棒之处不在于它多么高深,而是能帮我们切实地解决生活中的问题,不是吗?对于热门的3D打印技术来说,也该如此。
毫不夸张地说,2012年是3D打印年,这项有着三十年历史的技术终于变得易用和大众化。从各种大小的模型,小礼品、服饰、到医用助听器、假肢⋯⋯3D打印机的可能性无穷无尽。不久之前,互动中国专访了上海的创客基地——新车间(link),与中国的“3D打印之父”Lucio进行了一番交谈,同时在他的演示下目睹了3D打印机如何将一个电脑中的设计图变成实物的过程,甚为惊喜。今天我们就来简单了解一下这一热门技术背后的原理吧!

作者、编辑: Vivian Peng @DamnDigital
Cover Image: Wang Qi@DamnDigital
(原创内容,转载请注明来自DamnDigital)

 

下面这个出自于PBS Digital Studio的视频可以帮助我们从头了解3D打印技术的真相和发展前景

【V】 Will 3D printing change the world?

 

3D打印技术的历史

3D打印的概念缘起至今已经经历了源远流长的历史,在20世纪80年代中期,查赫尔发明了光固化(又称固体成像)技术并获得了专利,当时,他创立了3D Systems公司。从那时起,该技术一直处于发展进步之中,直到今天,走到了历史舞台的中心。

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3D打印机的历史(点击图片查看大图)
img source:《商业价值》

 

下面看到的这张图是我们在新车间中拍摄到的来自创客DIY的3D打印机,这也是目前市面上最为常见型号的3D打印机,当然,目前3D打印机的外型已经有多种多样,大小不一,在下面我们拍摄的视频中也将会看到不同型号的3D打印机。

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photo by DamnDigital,摄于新车间,版权所有

3D打印机究竟是如何工作的?

Designing an Idea 原型设计

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其实3D打印的原理粗看起来并不复杂,一切始于一个概念,3D打印的第一步就是要设计一个数字模型,当然对于互动设计师来说这一步再熟悉不过,可以用CAD制图软件或者动画建模软件完成。

最常用的是CAD数据就可以为3D建模,非常简单,可以用普通的设计软件制作,所以无论你是工程师、或者是建筑师,抑或产品设计师都可以轻松设计3D产品的模型。

当然,我们也可以不用非得自己那软件自己绘图,现在已经有很多网站可以购买、下载或者定制符合心意的原型成品。

好了,完成了数据原型图之后,下一步就是要通过计算机将原型信息(STL格式的文件)下指令给3D打印机了。

 

The 3D Printing Process 3D打印过程

3D打印过程说起来其实很简单:3D打印机在设计文件指令的导引下,先喷出固体粉末或熔融的液态或粉状合成的材料(也就是传说中的可以帮助你徒手画出3D物体的“神奇材料”),使其固化为一个特殊的平面薄层。第一层固化后,3D打印机打印头返回,在第一层外部形成另一薄层。第二层固化后,打印头再次返回,并在第二层外部形成另一薄层。如此往复,最终薄层累积成为三维物体。

在互动中国专访新车间的过程中,3D打印机专家LUCIO也特地为我们演示了3D打印机如何工作的全过程,以下的视频与大家分享:

Shoot by DamnDigital,摄于新车间,版权所有

以下我们看到的这些产品,都是利用这种方法造出来的,更确切地说,凡是你想象得到的一切:鞋子、戒指、手机套、各种小礼品、零部件⋯⋯我们在新车间已经可以看到各种不同的3D打印机成品,并且这些物品都已经达到相当精细复杂的质感,据说,现有的3D打印机已经可以达到比人工更为精细的程度。

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Pushing Innovation 推动创新的引擎

毫无疑问,称3D打印技术是近年来最具有革新意义的创新发明之一毫不为过,它拥有颠覆多个行业的巨大潜能。比如在医疗健康领域,我们已经可以看到全球各地有不少运用3D打印技术帮助患者恢复健康,重塑手术之后所造成的创伤的例子,3D打印帮助截肢患者重新拥有双腿,3D打印器官,肌肉,等等例子,屡见不鲜。

美国国家航空航天局在亚利桑那州的沙漠中测试了一艘火星飞船,飞船甲板上装有定制的3D打印金属部件。这些部件大多形状复杂,有许多曲线和镂空,除了3D打印机,其他任何设备都生产不出来。

在日本,一位准妈妈想要纪念其首次超声波检测,她的医生编辑她的超声图像,并3D打印出栩栩如生的胎儿模型。结果,一个透明硬塑料块中就出现了一个前卫的3D打印微小胎儿塑料模型。

⋯⋯

这些制造奇迹不断发生。在不远的将来,人们将3D打印出活体组织、富含营养的食品及完全组装好的电子元件成品。

 

3D打印技术真的可以革制造业的命吗?

有人乐观地预计3D打印机将像喷墨打印机一样走进千家万户并几乎取代制造业,知名的《经济学人》杂志也曾在相关报道中称:3D打印技术为首的新制造业将会带来第三次产业革命(原文)。

我们都知道,要“革命”,首先必须要是能够获得普及,能够服务于寻常百姓,那才能有资格去“革命”。那么在当前条件下,3D打印技术怎样才能更好地服务寻常百姓呢?或许产品才是最重要的——3D打印产品定制公司Shapeways的成功证明了这一点。

Shapeways: 3D打印技术激活小型制造业经济的一个范本

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Shapeways是一家总部位于荷兰的创新制造公司,它利用3D打印技术为客户定制他们设计的各种产品,包括艺术品、首饰、iPhone手机壳、小饰品、玩具、杯子,还为客户提供了销售其创意产品的网络平台。

自2007年成立以来,Shapeways已经生产了超过100万款3D打印产品,总产量超过60亿件,在线商店的数量多达8000家以上。这么多产品是怎样生产出来、又是怎样销售出去的呢?

事实上,Shapeways的运作流程相当简单:Shapeways给客户一个生产成本价,而用户可以根据自己的意愿加价出售;根据材料的不同,客户从下单到收货需等待10到15个工作日;Shapeways甚至可以直接把客户的产品寄给买家,并在月底把货款打给客户——不管用户是否通过Shapeways出售产品,Shapeways收取的费用都是一样的。

传统制造业工厂通常对订单有最低数量要求(例如1万件起订),因为模具的成本非常昂贵。但是Shapeways甚至对只做10个的小订单也非常欢迎——该公司的60名员工的奋斗目标不是让3D打印成为主流,而是改变制造业的运作方式(相关文章:《3D制造力:3D打印机要革“制造”的命》)。

3D打印的硬伤?——价格

以上所说到的关于3D打印技术的一切创新对于整个世界具有非同凡响的意义,当然,就目前来说,3D打印技术想要真正达到普及依然还存在一个硬伤——昂贵的成本。最小型简单的3D打印机,可用于打印各种小玩具,小物件,每台售价也在1000美元上下。再稍微大型一点的打印机,可用于打印更为专业、精细的模型的,每部售价在14900美元至59000美元上下。如果你需要制作更加精密、大型的模型的话,那样的打印机就需要至少60万美元以上。

最大争议——专利版权

当然,除了价格之外,业界还有对于3D打印技术会对版权专利带来威胁的争议。

尽管如此,我们不可否认3D打印技术拥有相当巨大的市场,据统计,目前3D打印的市场估值已经达到17亿美元,这一数字将在2015年上升至37亿美元,潜力相当可观。

记得在我们专访新车间Lucio的时候,问道3D打印机对于未来普通民众生活的影响力的时候,他为我们描绘了这样一幅画面:

 

”设想你家中的一切摆设,家具将来都可以通过3D打印机轻松地打印出来,可以根据你的心情喜好随意变幻。当某一天你家有客到访,还可以用3D打印机制作出各种需要的餐具物品,甚至是美味佳肴,然后客人走了,还可以把所有一切物品重新回收,用作下次打印其他物品的原材料。这种方式既环保又实用。而且目前3D打印技术已经可以达到非常高的精度,制作出的物品相当精致。相信这一天不会太远。“

 

3D打印技术真的能够为制造业、创新领域带来翻天覆地的变化,成为市场洗牌的引爆剂吗?让我们拭目以待吧!

相关文章:

互动中国专访: 走近新车间 – 创意发生的地方

参考资料来源:

How 3D Printing Actually Works

3D printing: The printed world | The Economist

3D打印机:野蛮神器要革制造业的命

南方日报:3D打印:能快速成型 如何更“亲民”?

商业价值:3D打印真相

Shapeways

腾讯科技专题:3D打印机:新一代神器?

 

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