3D打印的“前世”与“今生”

 

　　如果当初西游的时候，八戒也带上这样一台3D打印机，他是否会摸着滚圆的肚皮说：“师父，以后吃穿不愁了，也不用大师兄出去化缘了。”

 

　　3D打印机真的如此神奇吗？3D打印机到底是何方神圣？3D打印的“前世”与“今生”又是如何的呢？

 

　　3D打印机，即快速成形技术的一种机器。

 

　　它有三个最基本的要素：第一，需要数字模型文件为基础，简称“印前建模”；第二，需要粉末状金属或塑料等可粘合材料，简称“打印原料”；第三，打印机通过逐层打印的方式来构造物体，简称“3D原理”。简单地说，就是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。由此可见，对于八戒来说，大师兄还是需要出去化缘的，因为缺乏足够的“打印原料”。而“印前建模”则可完全省去，因为八戒对食物的造型大概没有太高的要求。

 

　　3D打印源自100多年前美国研究的照相雕塑和地貌成形技术，上世纪80年代已有雏形，其学名为“快速成型”。到20世纪80年代后期3D打印技术发展成熟并被广泛应用。1995年，麻省理工创造了“三维打印”（3D打印）一词，当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。

 

　　2003年以来三维打印机的销售逐渐扩大。2013年5月22日，NASA已选中总部位于得克萨斯州的系统和材料研究公司，向其投资12．5万美元，研发能为宇航员制造“营养可口”食品的3D打印机。

 

　　越往后看，我们越觉得科幻、疯狂，但是3D打印机的确潜力无限，否则，不会上至企业政府下至贩夫走卒都对它兴致盎然。它的整个发展历程向我们表明，它是“19世纪的思想，20世纪的技术，21世纪的市场”。

 

　　3D打印技术发展到如今，席卷了欧美市场，并逐渐深入到亚太地区，尤其是中国。

2013年9月全球两大3D打印之一的Stratasys公司与素以办公用品闻名的台湾震旦集团展开战略合作，拓展中国3D打印市场；另一家德国设计导向集成（e－Manufacturing）科技公司EOS也在华建立总部及研发中心。两大打印巨头的投资和布局绝不是盲目和偶然的，他们发现了一个惊人的趋势：亚太地区的3D打印市场正经历从无到有的过程——由于3D打印诞生于美国，在美国发展20多年以后，第一波的尝鲜需求可能日益饱和，未来渗透率的提高主要依靠更高性打印设备和耗材对3D打印应用边界的拓展，以及与云制造相关的商业模式的再创新。但亚太地区市场规模正处于从无到有的扩张阶段，未来有望保持60％以上的高速增长。这两大3D巨头正是看到了中国地区巨大的财富和市场契机，于是，在中国3D市场萌芽阶段就迅速布局，以掘得第一桶金。中国企业若还不动手，只怕以后连“喝汤”的机会都没有了。在市场营销这场没有硝烟的战争中，抢占市场机会有着至关重要的作用。

 

　　根据WohlersAssociates的数据显示：2012年，全球3D打印产业的销售收入规模已达22．04亿美元，比去年增长28．6％，如果从1993年算起，年均复合增速为17．7％，最近两年同比增速升至25％。以这个速度发展，我们没有理由怀疑中国3D打印是否有市场，而只是不清楚这个市场未来将发展到多大规模。根据现有发展趋势和资料数据，我们可以肯定的是：3D打印必将在中国的市场上占据一个重要地位，它将是21世纪中国市场的“新宠”！

 

　　产业化呼唤3D打印

 

　　1、工业生产变革的需要

 

　　3D打印技术能带来工业生产的变革。

 

　　3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何已有模具，就能直接从计算机模型数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产效率并降低生产成本。

 

　　与传统打印技术相比，3D打印技术通过摒弃生产线而降低了成本并大幅减少了材料浪费；它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效地设计出美观实用的物品；另外，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，3D打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品；在3D打印技术中，原材料能全部运用到生产所需要的产品上，它生产出的零件更加精细轻盈，与机器制造出的零件相比，打印出来的产品的重量要轻60％，并且同样坚固。

 

　　简而言之，3D打印技术能帮助工业生产缩短生产周期，节省生产材料，并能生产出“个性化”、无形状限制的产品或零件，还能保证产品的质量。3D打印技术是否能颠覆传统产业，现在还很难说，但它的确为工业生产带来了有力的变革，尤其是工业技术的变革。

 

　　众所周知，中国正处于工业转型升级的关键时期，3D打印技术的发展为中国带来了巨大机遇，产业运用3D打印技术可享受更快捷和高效的制造过程。正如震旦集团所称道的，在打样、开模阶段，平均可降低约50％的制造费用，缩短70％的加工周期，并能将复杂设计制造一体化。2013年10月17－19日在珠海航展馆举行的3D打印应用及数码图文快印展览会成功吸引多家中国3D打印的龙头企业参展，试问，如果3D打印在中国没有什么市场，为什么如此多的企业会蠢蠢欲动，欲分3D打印市场的一杯羹？

 

　　2、个性化生活消费的需要

 

　　3D打印技术的“个性化”定制能更好地满足人们的需求。

 

　　市场与销售，最终都要回归到消费者的需求。

 

　　上海首家3D照相馆＂EPOCH时光机＂于2013年5月5日现身上海。该照相馆由一群“80后海归”共同创立，引进国际最先进的工业级全彩3D打印设备，运用最前沿的3D科技及独创的后期制作工艺，记录与重现最重要的时光。在整个3D体验过程中，设计师会将顾客的全身外形扫描至电脑，再根据顾客的设想进行定制化设计，并通过全彩3D打印及一系列精细的手工雕琢，最终呈现出拥有顾客独特印记并能表达自我与内心的作品。为了让顾客与独立设计师一起进行灵感创作，＂EPOCH时光机＂采用定制化理念，通过艺术和科技结合的方式更纯粹地展现顾客的想法，每天只接受10位顾客预约。对EPOCH而言，顾客的体验和心灵的碰撞与作品本身一样重要。3D打印技术脱离了传统二维的空间束缚，进入到三维空间，这是EPOCH能进行定制化设计的技术保证。在定制化设计过程中，前期精准的数据建模，后期耐心的精雕细琢是个性化产品优质的保证。而整个环节中起决定作用的是顾客与设计师的全程、全面的互动，正是这种互动，使消费者最直接最清晰地表达出自己对产品的想法与要求，而设计者也在第一时间最清晰地理解了客户的需求，使他能做出最有益于顾客的调整。

 

　　还有苏州的华漫信息服务公司旗下的漫品印象就是专注于3D形象服务的品牌。华漫信息服务成立于2009年，是由来自中科院、清华、浙大等著名高校的一群博士组成的技术创业型公司。创始人彭博士是在国内最早开展人脸体征识别的研究者，华漫公司将人脸识别建模与3D技术结合在一起，研制出具有领先的DTC3D照相系统及系列产品。“漫品印象”为华漫旗下3D照相馆品牌，秉承为用科技与艺术的智慧创造生活乐趣理念服务消费者，已成为国内3D照相行业的开拓者，并致力于成为个性化3D形象领先的服务商。

由此可见，未来中国3D打印的个性定制化这块要做好两个方面的事情：第一，“硬件”技术要过关，无论是3D打印技术本身还是后期的雕琢技术；第二，“软件”服务要到位，这是重心，指的是互动。然而，无论是硬件还是软件，它们所指向的中心却只有一个——消费者的需求，只是个性化定制能够更大程度地满足消费者需求，能黏住更多忠实的客户。

 

　　由此可见，3D打印技术对中国是一种立体式的渗透，它并不局限于哪一个行业，这让人想起了第一次工业革命时蒸汽机的广泛运用，也让人想起了第二次工业革命时电力的广泛运用一样。3D打印是否会成为第三次工业革命的标志，我们还要拭目以待，然而不可否认的是，它对中国乃至世界各行各业已经造成不可小觑的影响。

 

　　从技术到产业的关键一步

 

　　据麦肯锡研究报告表明，到2025年，3D打印产生的经济影响将达2300亿美元。在我国，3D打印已列入国家科技计划，目前主要应用在航空、汽车，医疗等行业。未来几年内，航天军工、民用消费、模具设计三驾马车将驱动我国3D打印需求跨越式增长，3D打印即将拉开与发达国家竞争的序幕。

 

　　全球经济形势不断回暖，全球3D打印市场多年的积累并持续不断地向亚太地区渗透，以及中国市场对3D打印技术的内在需求和政策、资金的支持，我们完全有理由相信：中国3D打印市场的春天即将到来，关键要看中国企业是否能把握住机会，是否有勇气和魄力摘下这个市场的皇冠。

 

　　所以，3D打印在中国的梦想与现实的距离并不太遥远，但是，也面临许多重要的挑战，关键的关键就是产业化和市场化，比如3D打印技术有待进一步改进、“打印原料”价格偏高、缺乏强大金融支持等。

 

　　从技术上来说，3D打印技术能否在精度上，达到传统机械加工零件需达到的微米级别，同时还要以同样高的效率生产出来，这都是技术难题。而“批量化”生产对3D打印技术来说，正是它的“软肋”，与传统的工业技术相比，在规模化生产上，它完全不占优势。

 

　　从原材料上来看，低端3D打印机市场上，人们普遍采用的是单色热塑性挤出技术，这种方法是通过打印头将少量高温加热的ABS塑料丝挤出，进而塑造成立体模型。但这种方法存在很多弊端，其中最大的一个问题就是原材料成本太高，ABS塑料的价格目前仍在34美元～45美元／公斤上下浮动。而高端3D打印机市场上，高精度、高强度、能够长期应用、耐疲劳的“打印原料”以及工艺标准都存在巨大问题和挑战。

 

　　从资金链上来说，3D打印产业的发展不仅取决于技术、原料，还取决于金融支持，目前急需整合资源、资金链条。这就需要国内良好的政策导向、金融支持和规模投资。资金一旦跟得上3D打印产业发展的脚步，那么，技术与原料上存在的压力将会得到有效的缓解，实现3D打印产业的良性发展。