一直以來,筆者都堅持認為,科技最棒之處不在於它多麼高深,而是能幫我們切實地解決生活中的問題,不是嗎?對於熱門的3D打印技術來說,也該如此。

毫不誇張地說,2012年是3D打印年,這項有著三十年曆史的技術終於變得易用和大眾化。從各種大小的模型,小禮品、服飾、到醫用助聽器、假肢⋯⋯3D打印機的可能性無窮無盡。

不久之前,互動中國專訪了上海的創客基地——新車間( link ),與中國的:3D打印之父」Lucio進行了一番交談,同時在他的演示下目睹了3D打印機如何將一個電腦中的設計圖變成實物的過程,甚為驚喜。今天我們就來簡單了解一下這一熱門技術背後的原理吧!

作者、編輯: Vivian Peng @ DamnDigital
Cover Image: Wang Qi@ DamnDigital

下面這個出自於PBS Digital Studio的視頻可以幫助我們從頭了解3D打印技術的真相和發展前景

【V】 Will 3D printing change the world?



3D打印技術的歷史

3D打印的概念緣起至今已經經歷了源遠流長的歷史,在20世紀80年代中期,查赫爾發明了光固化(又稱固體成像)技術並獲得了專利,當時,他創立了3D Systems公司。從那時起,該技術一直處於發展進步之中,直到今天,走到了歷史舞台的中心。

3D打印機的歷史(點擊查看大圖
img source:《商業價值》

 

下面看到的這張圖是我們在新車間中拍攝到的來自創客DIY的3D打印機,這也是目前市面上最為常見型號的3D打印機,當然,目前3D打印機的外型已經有多種多樣,大小不一,在下面我們拍攝的視頻中也將會看到不同型號的3D打印機。

 photo by DamnDigital,攝於新車間,版權所有

 

3D打印機究竟是如何工作的?

Designing an Idea 原型設計


其實3D打印的原理粗看起來並不復雜,一切始於一個概念,3D打印的第一步就是要設計一個數字模型,當然對於互動設計師來說這一步再熟悉不過,可以用CAD製圖軟件或者動畫建模軟件完成。

最常用的是CAD數據就可以為3D建模,非常簡單,可以用普通的設計軟件製作,所以無論你是工程師、或者是建築師,抑或產品設計師都可以輕鬆設計3D產品的模型。

當然,我們也可以不用非得自己那軟件自己繪圖,現在已經有很多網站可以購買、下載或者定制符合心意的原型成品。

好了,完成了數據原型圖之後,下一步就是要通過計算機將原型信息(STL格式的文件)下指令給3D打印機了。

 

The 3D Printing Process 3D打印過程

3D打印過程說起來其實很簡單:3D打印機在設計文件指令的導引下,先噴出固體粉末或熔融的液態或粉狀合成的材料(也就是傳說中的可以幫助你徒手畫出3D物體的「神奇材料」),使其固化為一個特殊的平面薄層。

第一層固化後,3D打印機打印頭返回,在第一層外部形成另一薄層。第二層固化後,打印頭再次返回,並在第二層外部形成另一薄層。如此往復,最終薄層累積成為三維物體。

在互動中國專訪新車間的過程中,3D打印機專家LUCIO也特地為我們演示了3D打印機如何工作的全過程,以下的視頻與大家分享:

Shoot by DamnDigital,攝於新車間,版權所有

 

以下我們看到的這些產品,都是利用這種方法造出來的,更確切地說,凡是你想像得到的一切:鞋子、戒指、手機套、各種小禮品、零部件⋯⋯

我們在新車間已經可以看到各種不同的3D打印機成品,並且這些物品都已經達到相當精細複雜的質感,據說,現有的3D打印機已經可以達到比人工更為精細的程度。

 

Pushing Innovation 推動創新的引擎

毫無疑問,稱3D打印技術是近年來最具有革新意義的創新發明之一毫不為過,它擁有顛覆多個行業的巨大潛能。

比如在醫療健康領域,我們已經可以看到全球各地有不少運用3D打印技術幫助患者恢復健康,重塑手術之後所造成的創傷的例子,3D打印幫助截肢患者重新擁有雙腿,3D打印器官,肌肉,等等例子,屢見不鮮。

美國國家航空航天局在亞利桑那州的沙漠中測試了一艘火星飛船,飛船甲板上裝有定制的3D打印金屬部件。這些部件大多形狀複雜,有許多曲線和鏤空,除了3D打印機,其他任何設備都生產不出來。

在日本,一位準媽媽想要紀念其首次超聲波檢測,她的醫生編​​輯她的超聲圖像,並3D打印出栩栩如生的胎兒模型。結果,一個透明硬塑料塊中就出現了一個前衛的3D打印微小胎兒塑料模型。

⋯⋯

這些製造奇蹟不斷發生。在不遠的將來,人們將3D打印出活體組織、富含營養的食品及完全組裝好的電子元件成品。

 

3D打印技術真的可以革製造業的命嗎?

有人樂觀地預計3D打印機將像噴墨打印機一樣走進千家萬戶並幾乎取代製造業,知名的《經濟學人》雜誌 ​​也曾在相關報導中稱:3D打印技術為首的新製造業將會帶來第三次產業革命(原文)。

我們都知道,要「革命」,首先必須要是能夠獲得普及,能夠服務於尋常百姓,那才能有資格去「革命」。那麼在當前條件下,3D打印技術怎樣才能更好地服務尋常百姓呢?或許產品才是最重要的——3D打印產品定制公司Shapeways的成功證明了這一點。

 

Shapeways: 3D打印技術激活小型製造業經濟的一個範本


Shapeways是一家總部位於荷蘭的創新製造公司,它利用3D打印技術為客戶定制他們設計的各種產品,包括藝術品、首飾、iPhone手機殼、小飾品、玩具、杯子,還為客戶提供了銷售其創意產品的網絡平台。

自2007年成立以來,Shapeways已經生產了超過100萬款3D打印產品,總產量超過60億件,在線商店的數量多達8000家以上。這麼多產品是怎樣生產出來、又是怎樣銷售出去的呢?

事實上,Shapeways的運作流程相當簡單:Shapeways給客戶一個生產成本價,而用戶可以根據自己的意願加價出售;根據材料的不同,客戶從下單到收貨需等待10到15個工作日。

Shapeways甚至可以直接把客戶的產品寄給買家,並在月底把貨款打給客戶——不管用戶是否通過Shapeways出售產品,Shapeways收取的費用都是一樣的。

傳統製造業工廠通常對訂單有最低數量要求(例如1萬件起訂),因為模具的成本非常昂貴。但是Shapeways甚至對只做10個的小訂單也非常歡迎——該公司的60名員工的奮鬥目標不是讓3D打印成為主流,而是改變製造業的運作方式(相關文章:《3D製造力:3D打印機要革「製造」的命》)。

 

3D打印的硬傷?——價格

以上所說到的關於3D打印技術的一切創新對於整個世界具有非同凡響的意義,當然,就目前來說,3D打印技術想要真正達到普及依然還存在一個硬傷——昂貴的成本。

最小型簡單的3D打印機,可用於打印各種小玩具,小物件,每台售價也在1000美元上下。再稍微大型一點的打印機,可用於打印更為專業、精細的模型的,每部售價在14900美元至59000美元上下。如果你需要製作更加精密、大型的模型的話,那樣的打印機就需要至少60萬美元以上。

 

最大爭議——專利版權

當然,除了價格之外,業界還有對於3D打印技術會對版權專利帶來威脅的爭議。

儘管如此,我們不可否認3D打印技術擁有相當巨大的市場,據統計,目前3D打印的市場估值已經達到17億美元,這一數字將在2015年上升至37億美元,潛力相當可觀。

記得在我們專訪新車間Lucio的時候,問道3D打印機對於未來普通民眾生活的影響力的時候,他為我們描繪了這樣一幅畫面:

「設想你家中的一切擺設,家具將來都​​可以通過3D打印機輕鬆地打印出來,可以根據你的心情喜好隨意變幻。當某一天你家有客到訪,還可以用3D打印機製作出各種需要的餐具物品,甚至是美味佳餚,然後客人走了,還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。這種方式既環保又實用。而且目前3D打印技術已經可以達到非常高的精度,製作出的物品相當精緻。相信這一天不會太遠。」

 

3D打印技術真的能夠為製造業、創新領域帶來翻天覆地的變化,成為市場洗牌的引爆劑嗎?讓我們拭目以待吧!

 

文章出處:互動中國

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專注科技創新在生活與營銷中的應用,探討科技,創新,與人們生活以及營銷等領域的相互關系與未來發展的各種可能性與機會!

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