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3D打印将改变世界

每经智库 2013-05-21 11:23:48

除了航天航空、医疗设备、汽车制造等行业外,通过三维打印技术有可能改变的另一个领域,就是零售行业。

在2011年的一个春天,美国弗吉尼亚大学工程专业的两名三年级大学生,在YouTube的视频上,展示了他们用三维打印机制作的塑料涡扇发动飞机模型。他们的应用科学新技术,一下子抓住了国防承包商MITRE公司的眼球。

总部设在弗吉尼亚州麦克林的MITRE公司,通过公司的网页视频,一直在寻觅工程与应用科学的暑期实习生,欲招揽顶尖人才到MITRE,去秘密进行三维打印项目--无人驾驶飞机的研发。于是,视频中的学生之一伊斯特(Steven Easter)响应了挑战,他带着实验室的合作伙伴特蒙(Jonathan Turman)来到了MITRE公司。

这是一项异常艰巨的任务,暑期实习时间紧迫,必须赶在开学前结束。他俩在教授希瑞夫的指导下,平均一星期工作80小时,在实验室中度过了许多不眠之夜,最终用实验室的7台打印机,设计、制造了一架机翼为6.5英尺,航速为45英里/小时,外观橘蓝相间的无人驾驶飞机,并在弥尔顿机场附近试飞成功。

五年前,制造如此规模的飞机成本约25万美元,需用两年时间。而这两个大学生仅花费2,000美元,在极短的4个月就制造了速度比原先更快的无人驾驶飞机,简直是天和地的差别。他们的教授希瑞夫无比兴奋地称赞道:“这两个大学生创造了革命性的产品!”

这架无人驾驶飞机,是目前第三架已知的使用“3D Printing”(三维打印)技术制造,并试飞成功的飞机,第四次试飞令MITRE公司的成员和军队官员印象深刻。伊斯特和特蒙的努力与天赋,使MITRE公司不舍让他们离去,请求他们边读书边留在公司继续实习。

最近这两个大学生又制作了一个飞机模型,比原先的更轻、更快、更容易组装。这也是伊斯特和特蒙四年级论文的一部分,可以肯定他们的成绩决不会令人失望。

如果说蒸汽机动力技术让人们从手工制造转向机器制造,被称作第一次工业革命,那么电力的大规模应用让制造业由单一转向大规模制造,被称为第二次工业革命。而三维打印技术“比互联网还强大”,将带来第三次工业革命!

澳大利亚作家、未来学家、企业家罗斯道森(Ross Dawson)认为,现在是各国领导人对三维打印技术进行评估的时候了。因为令人惊讶的是,随着三维打印技术的进一步发展,将使得商业完全去中心化,将来就不再需要工厂了,零售及制造等行业肯定会受到冲击。

想象一下,二十几年前得花费数十万美元买一台三维打印机,现在简单型号的三维打印机,一台只需要几千美元。而且在美国,已培育了成千上万的三维打印技术爱好者和研究人员,他们自我设计、自己动手制造出各种物品,单单三维打印机的销售市场,就高达17亿美元,这还不算所创造出来的商品价值。

比如007的影迷就特别喜欢邦德的间谍工具,尤其羡慕邦德的阿斯顿马丁DB5(Aston Martin DB5)座驾,它配备了防弹玻璃、弹射座椅、浮油按钮……无可匹敌。当康纳利扮演的邦德开着它奔驰在高速路上时,不知羡煞了多少车痴们。然而为了电影剧情的需要,一声爆炸,价值几十万美元的豪华座驾立刻毁了。如果好莱坞又想拍一部新戏,急需再现阿斯顿马丁DB5的风华,怎么办?你猜对了,三维打印机可以以较低的成本,在短时间内,打印出质量更高、价格更低的阿斯顿马丁DB5,重现在大荧幕上。

不仅如此,三维打印技术还能打印出人体骨骼替代品,例如鼻假体。常规的鼻假体制作要用石膏获取准确的模具,需要直接进入暴露的鼻腔不断按压,会令病人非常不舒服,而且制作出来的鼻假体又只能持续数个月,所以病人必须定期重复这样的过程。然而有了三维打印机情形就完全不同了。使用三维相机对准脸庞180度照一组相片,根本不用触碰病人的脸,鼻子的模具尺寸便全部记录了下来,一个轻、薄、灵活、逼真,以硅胶为原材料、用三维打印机制作的鼻假体,就能镶嵌到病人的脸上,并且所有的信息全由数码记存,随用随取,以后再也不必麻烦病人了。

由此可见,在商业用途上三维打印机的运用越来越广泛,航空航天的承包商已经利用三维打印机来制造飞机零部件,甚至无人驾驶飞机,其优势特点就在于金属废料少,成本极低。

而奔驰、本田、微软和波音公司也都运用这种更轻、更适宜复杂设计的三维打印技术优势,来制作产品原型(prototypes)。因为它极大地缩短了产品的研制周期,大大提高了生产率和降低了生产成本,随着三维打印技术的进一步发展,一些行业将会受到很大的影响。

除了上述所举的航天航空、医疗设备、汽车制造等行业外,通过三维打印技术有可能改变的另一个领域,就是零售行业。当涉及塑料、金属、陶瓷、砂、尼龙等材料的产品时,零售商的库存管理将受到极大的挑战。因为小批量销售的商品,只须打印出来便可满足市场需求,不需要先从工厂购进产品,然后寻找储存仓库,再慢慢销出去。这就节省了运输费和仓储费,产品成本随之下降。

另一方面,目前打印技术可以使用的基本材料有14种,在此基础上两种材料混搭能产生107种材料,价格从最便宜的人民币几百元/公斤,到最昂贵的约四万元/公斤。因此,三维打印技术更容易控制成本,需要多少就买多少,完全可按照市场的需求进货。

就在三维打印技术主要用于金属和塑料的时刻,今年8月,美国一个名为“现代牧场”的机构宣布,他们已开始启动研究打印可食肉的项目。据说Facebook的投资者彼得·泰尔投资了35万美元。泰尔声称通过层叠特定结构的细胞混合物,可以复制出肉的质地和化学性质。目前“现代牧场”已经打印出一块2厘米的可食肉,距离目标为时不远。

而艺术家、珠宝设计师已经使用便宜的一次性塑料为对象,充分发挥他们的艺术想象力,创作打印了层出不穷的艺术作品。比如早在18世纪末和19世纪初,远洋水手闲暇无聊的时候,为消磨时光便一直琢磨着如何让一艘工艺品船舶,通过狭窄的瓶颈被装进瓶子的中央。或许你认为,这似乎是不可能完成的任务,但三维打印机的出现使一切都变得可能了。在30微米层的分辨率之下,船舶的甲板、桅杆、栏杆、旗杆和乌鸦的巢,这些难以置信的细节被玻璃瓶一一包裹起来,谜一般地展现在大家面前,简直妙不可言。

然而犹如许多新技术那样,三维打印技术有可能从根本上削弱许多的商业模式。在过去的十年里,互联网的普及与使用,使得知识产权越来越难以维护。这给娱乐产业带来数十亿美元的损失,像电影、音乐和越来越多的书籍等,甚至在娱乐公司正式向市场发行之前,就已经可以免费在线观看了。

但制造业所面临的问题是不同的,随着时间的推移,任何人都可以使用打印技术。想象一下,当每一个家庭都拥有一台三维打印机,比如使用RepRap打印机,只要把所需的消费品下载扫描(download scanned),然后打印出来,自行组装后即可使用。随着以“三维打印”为代表的制造智能化的成熟,这一技术将为每个人都带来财富,也许不久以后,打印自己设计的衣服、鞋子乃至家电、家具,甚至汽车、房子将不再是梦!

这时或许有人会问,随意下载扫描抄袭他人的作品不犯法吗?幸运的是,RepRap是一种“开源复制三维打印机”(Anopen-SourceSelf-Replicating),发明此项目的英国学者、工程师鲍耶博士(Dr.Adrian Bowyer)在接受美国广播公司(ABC)采访时说:“我发明了一台能够自我复制的机器,却尝试着防止被人使用,那么基本上我要把一辈子都用在法庭上了。我还有更重要的事要做,所以我把源码公开了。”

责编 赵庆

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