最近一家風投公司宣布將向工業(yè)級3D打印領域投資3000萬美元，辦公用品公司史泰博（Staples）也將成為美國首家面向消費者銷售3D打印機的大型零售商。這些消息表明，3D打印已經(jīng)達到了其拐點?；蛟S也是炒作點。

這項技術已經(jīng)有數(shù)十年的歷史，但現(xiàn)在才具備了一個生態(tài)系統(tǒng)（包括我自己的公司在內），使其能夠突破生產(chǎn)商的局限，進入主流平臺。因此，我經(jīng)常被要求站在一個業(yè)內人士的角度，闡述3D打印的熱度與現(xiàn)實，以及它的發(fā)展前景。

3D打印不會取代其他生產(chǎn)技術

3D打印確實是一項重要的制造工藝，因為無論外觀多么復雜，它總是能制造出來。其他制造工藝，就算已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化數(shù)十年，經(jīng)常在復雜的幾何形體面前束手無策，但3D打印機可以用同樣的便捷，打印出最精細的外觀和最簡單的形狀。

過去我們從未有過這樣一項技術，能夠隨心所欲地將自己的想法轉化為實際物體，幾乎無需考慮現(xiàn)有設備或技術。然而，就像微波爐無法取代其他烹飪工具一樣，3D打印也不會取代其他生產(chǎn)技術，更不用提取代工業(yè)級的生產(chǎn)技術。它只能作為一個補充工具。

事實上，3D打印仍然是一項極不成熟的技術。我們給3D打印賦予了一個神奇的光環(huán)，就像科幻小說一樣，但只要使用3D打印機一段時間，你就會立即感受到自己需要更快速的制造時間、更高質量的打印、更大的原型產(chǎn)品、更好和更便宜的材料等。

3D打印領域需要一則類似于摩爾定律的定律

盡管3D打印描繪了無限復制的前景，包括復制丟失的零件、鞋、身體器官、樂器，甚至是槍支，但還有一個關鍵的事實：3D打印雖然不受復雜性限制，但它受制于體積大小。這就出現(xiàn)了“三次方定律”。

隨著體積的增加，成本、打印時間、材料數(shù)量都會成倍增長。因此，如果我們想要打印兩倍體積的物體，我們需要花費8倍的時間和8倍的成本。如果想要打印三倍體積的物體，那么需要花費27倍的成本和時間。以此類推。

3D打印生態(tài)系統(tǒng)正在發(fā)生變化

3D打印的“三次方定律”帶來的限制，以及不受復雜性限制導致的體積增加，應當成為任何3D打印發(fā)展討論的考慮因素。不過任何介于這兩個恒量之間的因素都在持續(xù)發(fā)生變化，這其中包括3D打印的質量和速度，另外越來越多的個人和公司正努力克服當前的限制，擴大這項技術的使用范圍。

當前最常見的3D打印方式是用比面包盒還小的打印機，打印塑料機器，設備既包括RepRap等開源打印機，也包括3DSystems推出的Cube（這也是史泰博銷售的3D打印機）等現(xiàn)貨供應的打印機。另外還有MakerBot等低成本的商用打印機，以及Stratasys和EOS等公司推出的更加昂貴的工業(yè)級打印機。

不過這個生態(tài)系統(tǒng)里不只有打印機。3D打印只是不斷加快的“軟件控制生產(chǎn)”趨勢的組成部分，這個趨勢不僅令3D打印機，還有激光切割機、車床、刳刨機，工業(yè)機器人等越來越強大，越來越便宜，越來越實用，因此普通用戶也越來越易于使用。軟件令這個領域更加民主，就像PC令計算領域更加民主一樣。

3D打印需要更好的商業(yè)模式

隨著當前塑料材料不斷改進，3D打印材料和產(chǎn)量也不斷增加?，F(xiàn)在的大型工業(yè)打印機可以打印金屬、橡膠、陶制品，甚至是塑料。然而，很多評論者過于著重關注打印材料限制，因此忽略了更加重要的一點：成本。

一般來說，一臺3D打印機在其一生的使用時間里，會使用長達數(shù)英里的材料（實際上就是塑料卷軸）。因此，很多生產(chǎn)商采用了剃須刀和剃須刀片的商業(yè)模式：也就是說，3D打印的墨盒商業(yè)模式。這使得3D打印機與常用打印機在采用材料方面幾乎沒有任何區(qū)別，但是消費者的成本卻增加了百倍。因此，我認為這個領域應當出現(xiàn)一種全新的商業(yè)模式，有助于擴展3D打印技術的使用范圍，并提升市場活力。

以下這些是重要的研究方向：

最近關于3D打印的每一則消息都能引起轟動，因此很難說出哪些尋常普通，哪些值得關注。3D打印的每個領域都在時刻發(fā)生更新，尤其是可打印的物體，無論是替換部件或是全新設計，無機或是有機材料，從微小物體到一座房子，從地球到太空。

我認為，需要著重關注的兩個領域是：打印電子產(chǎn)品（即不僅僅是物體，還要具備邏輯和功能），以及處于萌芽狀態(tài)的生物打印。后者是3D打印機最令人興奮的前景之一。例如，維克森林大學的安東尼·阿塔拉（AnthonyAtala）博士已經(jīng)率先實施了一項工作，成功打印并移植了人體尿道。圣迭戈的Organovo公司打印出了具備機能的人體組織，可以應用于醫(yī)療研究和臨床應用。另外CraigVenter’s和CambrianGenomics（我對這家公司進行了小規(guī)模投資）等公司甚至在打印人類DNA序列組。

3D打印領域的另外一個重要方向是關于建筑規(guī)模的3D打印，例如加州大學伯克利分校的羅恩·拉爾（RonRael）正在研究新型低成本有機材料，南加州大學的鮑里斯·貝羅克·科什尼維斯（BorisBehrokhKhoshnevis）正在試驗3D打印完整規(guī)模的建筑物。

歐洲空間局和知名建筑與設計公司Foster+Partners已經(jīng)開展合作，共同設計和3D打印一個月球基地，不過這個理念的最美之處在于它計劃完全使用月球上的土壤作為打印材料。這一點很重要，因為這有助于擺脫材料限制，將3D打印原料從供應轉變?yōu)閷ふ?。另外也有人通過黑客手段使一臺3D打印機完全使用廢棄材料，使3D完全實現(xiàn)循環(huán)利用和再利用。

下一個轉折是從原型轉化為限量生產(chǎn)

3D打印和軟件控制生產(chǎn)領域的其他技術趨勢從根本上改寫了大規(guī)模生產(chǎn)的規(guī)則。我們不必再為了降低成本和提高質量而大規(guī)模生產(chǎn)某個產(chǎn)品，我們能夠以合理的成本，較小的產(chǎn)量獲得高質量的產(chǎn)品。

有這樣一個趨勢正逐步顯現(xiàn)：3D打印不僅僅是快速打印小型塑料部件的原型，還可以應用于小批量生產(chǎn)。不過我認為3D打印并不會取代低成本的生產(chǎn)方法。

想想美國在線打印公司Kinko的模式，它并沒有取代桌面打印機或者印刷廠，但仍然在打印領域扮演重要角色。通過3D打印，Shapeways等公司擴大了打印機硬件和軟件控制生產(chǎn)的生態(tài)系統(tǒng)，提供了3D打印和設計服務。另外還有一些設計智庫，例如Thingiverse和Instructables（為Autodesk所有）進入了這一領域。

雖然基于收費、高成本、耗時耗材料的商業(yè)模式很容易打破，但這畢竟就像是在賽馬比賽里只有一匹小馬，難以保證勝利。在這個領域，最早出手者并不一定會拿到優(yōu)勢，還需要有一個真正豐富和繁榮的社區(qū)，這才是在競爭激烈的領域里脫穎而出的關鍵。

我認為，3D打印不能像大規(guī)模生產(chǎn)一樣用同樣方式生產(chǎn)所有商品，而應當從限量生產(chǎn)高價值產(chǎn)品開始，例如修復類設備，或者珠寶等需要預訂的商品。大多數(shù)3D打印都將是個人和定制商品，這類似于我們當前對墨盒打印機的使用方式。就像“選擇、編輯、燒錄”成為數(shù)字音樂的主題模式一樣，未來我們會看到現(xiàn)實世界出現(xiàn)類似的事情：“拍照、編輯、打印”（或者下載、編輯、打?。恍枋褂檬謾C攝像頭就可以讓計算機運行。

3D打印無法將生產(chǎn)業(yè)務帶回美國

那么，這種能力會不會將生產(chǎn)業(yè)務帶回美國和其他發(fā)達國家呢？會，也不會。它有助于推動國內生產(chǎn)，但并不是以同樣的方式，也不會將過去失去的就業(yè)崗位帶回美國。未來的產(chǎn)品公司將會把設計、工程和生產(chǎn)更加緊密地結合起來，快速生產(chǎn)原型產(chǎn)品和小規(guī)模投產(chǎn)的能力對公司成功至關重要。這意味著，未來的就業(yè)崗位仍然需要高技術人才，而這些人才同樣需要數(shù)字能力。

或許要想真正理解計算機在下一代生產(chǎn)中發(fā)揮的作用，唯一的方法就是忽略它。融資平臺Kickstarter上有一款令人感到愉悅的3D打印設備，名為3Doodler，它無需連接計算機，目前已經(jīng)融資超過200萬美元。你可以將它握在手里，在空氣里“畫畫”，實際上就是在它上面堆積可融塑料。這就像是在空氣里用濕沙子堆積城堡。因此，雖然這項革命看似以硬件為中心，實際上微處理器和軟件是不可或缺的。