3D打印机会在制造业掀起颠覆性的革命吗？

　　“3D打印”这一名词仿佛突然出现在我们的眼前，一夜之间就被世人所皆知了。其实3D打印技术并非凭空出现的，它是诞生于20世纪80年代中期，由美国科学家最早发明的一种加工制作的方法，并且关于3D打印研发工作和应用也都一直在进行着。2012年4月，《经济学人》的一篇文章让3D打印迅速蹿红，甚至被冠以“第三次工业革命”的称号。　　3D打印技术诞生二十多年来，已被广泛应用于航空航天、汽车、模具、生物医疗、电子、建筑等专业化领域，也应用到了个人消费、办公、教育等大众化领域。先进的3D激光打印机，不仅可以烧结或者融合塑料、蜡和砂子，还可以直接烧结金属。北京航空航天大学的航空航天国家实验室拥有目前国内最大的3D激光打印机，该打印机有12米长，是为中国的商用飞机项目制造大型复杂部件的，包括钛机身骨架及高强钢起落架。

　　MakerBot公司生产的一台小型3D打印机

　　图片来源：https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MakerBot_ThingOMatic_Bre_Pettis.jpg

　　国外有关专家曾说："3D打印具有改革我们制造几乎每一件事物的潜能"。正如所言，3D打印具有在制造业掀起颠覆性革命的潜能，但就目前来看，3D打印热还并没有“红”到可以颠覆性革命的地步。网络上一直流传着“3D打印可以带动第三次工业革命”这一言论，但至今为止还没有人给第三次工业革命下一个严谨的定义，若是连第三次工业革命究竟是怎样都不了解，又怎能定论他是否可以带动革命呢？

　　我们都知道以蒸汽机发明为代表的是第一次工业革命，以电气使用和内燃机发明为代表是的第二次工业革命，在这两次工业革命之后，我们在产能上已经得到了极大程度的进步，虽然还有巨大的提升空间，但是在产能上的进步也只能算作第一次、第二次工业革命的衍生品。如果真要严格意义上来探讨第三次工业革命，笔者认为第三次工业革命应该是把第一次、第二次工业革命的产物完美地连接在一起，同时将产品的制造单位从工厂中解放出来，让每个人都可以是一家工厂。与前两次工业革命相比，在3D打印技术得到广泛运用的情况下，现代制造业也许不再运用工厂这种将人力、资金、设备等生产要素大规模集中化的生产方式，而转变为一种以3D打印机为基础的，更加灵活、所需要投入更少的生产方式。这种趋势被称之为“社会化制造”，当这种方式得到广泛的运用，那么每个人都可以是一家工厂。

　　各种个性化的3D打印茶杯

　　图片来源：https://en.wikipedia.org/wiki/File:30_Tasses_30_jours_3D_Printing_C%C3%A9

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　　现在的3D打印机发展趋势和曾经电脑的发展趋势几乎是一个轨迹，最初都是又大又笨，速度奇慢。但现在的电脑的发展已经完全颠覆了这种趋势，变得越来越轻盈，越来越快捷。当前影响3D打印机的一个主要问题是打印速度太慢。但只要制造业能继续发展下去，也许会出现更优的材料成型方式，也有可能是在现有3D打印方式上有革命性的创新。

　　那么，3D打印机会在制造业掀起颠覆性的革命吗？

　　在笔者看来，3D打印的新趋势在于个人化，他的力量不在于颠覆一个行业，而是颠覆人们创造东西的能力。它并不能替代现在传统制造业的工业工艺。因为它有它的缺点：比如材料强度差，产出效率底，生产精度低等等，但是它能够很好的制作设计原型，增加了人们的设计方法。传统的流程是由企业负责筹资，设计，生产，销售，推广的流程。也许新的流程是由个体设计，众人筹资，第三方厂家生产，通过网络营销和推广。这样将真正的创造力从企业的手中，转移到任何有才能的个体。这也算的上是一次人类历史上又一次颠覆性革命。

　　CAD制图，只要会使用工程制图软件的人都可以利用3D打印机创作东西

　　图片来源：https://en.wikipedia.org/wiki/File:84530877_FillingSys_(9415669149).jpg

　　3D打印推动个体创造性的难点在于如何让人们将自己的想法转化成电脑上的虚拟模型？如何在一个2D的空间里设计3D的模型？电脑2D显示屏的本质决定了很难直观的制作3D模型，也许以后有更好的方式建模型，也许是利用虚拟现实，也许是用3D扫描仪。

　　3D打印技术是革命性的，但不一定是颠覆性的。它可以成为制造业的灵魂而非全部。 3D打印缩短了从设计到手板，再到大规模制造的生命周期，尤其是针对复杂产品。但是它还具备极大的改进和拓展空间，现在的3D打印技术还在飞速发展之中，他更适合打印小型的模型，对特别大的设备、建筑物等，可能在时间上、成本上并没有具备全面的竞争优势。

　　3D打印制造出栩栩如生的小人偶

　　图片来源：https://commons.wikimedia.org/wiki/File:3D_selfie_in_1_20_scale_in_my_palm

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　　但并不排除3D技术会不断的优化和改进。若是对各个行业的需求，推出更加专业和更符合细分市场需求的产品，就一定能够在该领域形成竞争力。同时它将极大的改变产业形态，将制造业逐步从劳动力密集型转变成技术密集型和资本密集型产业。设计到制造周期的缩短，获取用户对产品的需求会更便捷（也更省钱），产品持续改进的能力会大大增强。

　　这样，新产品的开发将会有更频繁的迭代。制造业对劳动力的数量需求会降低，而对设计人才、产品经理的需求会增加。制造业的固定资产的投资需求会不断增加。制造业因此也会逐步从劳动力密集型转变成技术密集型和资本密集型产业。

　　所以，3D 打印是否会带来颠覆性革命？问题的关键不在于其力量能否推翻传统的制造行业而在于是否可以增强个体的创造力。3D打印本身也就是机械制造的一种（机械制造三大类中的增材制造），3D打印技术的成熟也标志着机械制造的成熟。人类是工具的创造者，未来的趋势应该是将个体创造力从工厂中释放出来，将创新的能力交还给每个人。（科普中国网）

　　作者：师帅康 橘子科普团队 上海交通大学机械与动力工程学院，机械系统与振动国家重点实验室博士生

　　审稿人：北京工业大学教授 科普中国特聘专家 于乃功