3D打印技術(shù) 對我們究竟意味著什么

時間:2013-08-09

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:3D打印局限很大,無論唱多者還是唱空者,如果我們回顧歷史的話,類似情形在每一次新事物出現(xiàn)的時候都曾經(jīng)發(fā)生過,火車、汽車、手機、互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù),無一沒遭受過“有事實”、“有根據(jù)”、“有權(quán)威”的嚴重質(zhì)疑。

作為一項新興技術(shù),3D打印或多或少都帶有一些夢幻色彩,這種情況在上世紀90年代的“因特網(wǎng)”身上也曾發(fā)生過。在流傳甚廣的各類版本中,3D打印技術(shù)幾乎無所不能,大到飛機、房屋和汽車,小到牙齒、手帕和刀叉,甚至是人體器官,都可以打印成型。成龍在其自編、自導(dǎo)、自演的電影《十二生肖》當(dāng)中,更是將3D打印技術(shù)著實“秀”了一番,讓人們非常直觀地感受到了高科技的神韻。而在現(xiàn)實中,對于3D打印技術(shù)的前景,唱多者和唱空者都大有人在。唱多者眼里,3D打印最終可以負責(zé)打印一切,將徹底顛覆人類生產(chǎn)模式,只有你想不到的,沒有不可能的。而在唱空者眼中,3D打印局限很大,更多是在玩概念,打印出來的東西更多是中看不中用,精度和品質(zhì)根本就不能同傳統(tǒng)工藝模式下制造出來的東西相比,成不了多大氣候。無論唱多者還是唱空者,基本都是言之鑿鑿,證據(jù)充分。如果我們回顧歷史的話,類似情形在每一次新事物出現(xiàn)的時候都曾經(jīng)發(fā)生過,火車、汽車、手機、互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù),無一沒遭受過“有事實”、“有根據(jù)”、“有權(quán)威”的嚴重質(zhì)疑。

在此我并沒有絲毫貶低唱空者的意思,對唱多者的看法也不完全贊同。任何新事物都有其固有缺陷、成長過程和發(fā)展規(guī)律,3D打印隨著技術(shù)的持續(xù)突破,肯定會具有廣闊的發(fā)展空間,但也絕不可能變成傳說中的“神器”。我們更多需要站在一個“實用主義者”的角度看待這一問題,對3D打印技術(shù)持迭代式樂觀態(tài)度,不悲觀、不虛妄,腳踏實地,緊跟技術(shù)發(fā)展節(jié)奏,享受其進步過程中所帶來的每一項紅利。這實際上更應(yīng)該成為實業(yè)界,對包括3D打印在內(nèi)的所有“新技術(shù)”持有的態(tài)度,務(wù)實、客觀、動態(tài),才真正有利于把握機會。

3D打印,實際上是對一系列“增材制造”技術(shù)的總稱。所謂“增材制造”,是指不經(jīng)過車、銑、鉆等傳統(tǒng)“減材”切削加工,而是通過堆疊材料來直接形成最終產(chǎn)品的一種制造理念。整體上來看,3D打印技術(shù)具有以下幾個方面的基本特征。第一、對打印耗材的要求比較苛刻。到目前為止,可供打印的材料品種主要有石膏、尼龍、ABS塑料、PC、樹脂、金屬、陶瓷等,原材料的形態(tài)限定在粉末狀、絲狀和液體狀等僅有的幾個大類上,絕非普通意義上的材料,整個打印過程宛如春蠶吐絲般一層一層包裹起來,最終形成自己想要的品質(zhì)和形體。第二、打印設(shè)備的專屬性很強,耗材也必須與設(shè)備匹配。而且不同的材質(zhì)需要不同的3D打印機,暫時沒有一種打印機能通吃所有材料。目前不同廠家的打印機捆綁不同廠家的材料,材料和設(shè)備方面都缺乏通行的行業(yè)標準。盡管隨著整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展,行業(yè)標準的突破只是時間問題,但通吃一切材料的“萬能機”肯定還是神話,即便是真的能造出來,恐怕價格也會是一個天文數(shù)字。第三、打印前后還存在其他工序。打印之前需要復(fù)雜的3D及工程學(xué)建模,一些產(chǎn)品打印之后還需要打磨、燒結(jié)、組裝和切割等后續(xù)工序,而這些環(huán)節(jié)都需要一定的專業(yè)技能才能夠完成,最起碼還是需要必要基礎(chǔ)知識的。這就如同現(xiàn)在的IT軟件,程序本身可以隨著技術(shù)的進步不斷簡單化、人性化、傻瓜化,但這也不過是在降低操作難度而已,并不能完全取代專業(yè)性。第四、存在著精度和效率悖論。3D打印其實就是一層層來制作物品,如果想把物品制作的更精細,則需要每層厚度減小,如果想提高打印速度,則需要增加層厚,然而這勢必會影響到產(chǎn)品的精度以及質(zhì)量。

伴隨著科技的不斷進步,上述四個問題,都存在著巨大改進和完善空間,但在相當(dāng)長的發(fā)展階段,3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍都將是較為有限的。擺在首位的一個問題,就是打印成本太高,一些功能簡單且通用性很強的物品,譬如打火機、碗筷刀叉、購物袋以及鞋襪,按照傳統(tǒng)大工業(yè)生產(chǎn)模式制造,分攤下來的成本會非常低,在售價上也會更有競爭優(yōu)勢,如果你使用3D打印機的話,光成本就夠你到超市買大批同樣的東西了。倘若打印復(fù)雜物品,不但對打印設(shè)備本身要求很高,同時對耗材種類的要求也較為苛刻,少的10種以內(nèi),多的需要幾十種甚至上百種。盡管3D打印技術(shù)本身大大降低了“造物”門檻,但也不是把壁壘完全消解掉了,從技術(shù)建模到耗材配備,勢必依舊會將大批尋常百姓拒之門外。家庭應(yīng)用級的3D打印設(shè)備肯定會出現(xiàn),但更多是一種體驗式玩具,功能簡單,適用范圍十分狹窄。綜合以上因素,3D打印技術(shù)只適合生產(chǎn)小批量、復(fù)雜、貴重、個性化或常規(guī)方式難以制造的產(chǎn)品,而且用戶群體更加適合中小企業(yè)或者是研發(fā)機構(gòu),家庭普及基本是一種夢想。

作為一項顛覆性技術(shù),3D打印也有自己非常獨特的優(yōu)勢。其中最為明顯的還是個性化強。在大工業(yè)制造模式下,產(chǎn)品從設(shè)計、開模、備料、生產(chǎn)到組裝,是一個比較復(fù)雜和繁瑣的過程。盡管隨著“差異化”和“體驗式”營銷理念興起,在“個性化”方向上還是取得了長足進步,但其空間畢竟相當(dāng)有限。大生產(chǎn)模式下所謂的“個性化”,在本質(zhì)上還是“差異化”,只是生產(chǎn)批量相對要小一些罷了。只有在3D打印技術(shù)條件下,才有可能真正“回歸”手工業(yè)時代的“個性化”生產(chǎn)。正是因為能夠做到效率較高的個性化制造,物質(zhì)產(chǎn)品“種類倍增”才變得簡單可行,3D打印技術(shù)支撐產(chǎn)品種類以“加速度”方式一路飛奔,進而使得整個世界充滿夢幻、更加豐富多彩。減少浪費,也是3D打印技術(shù)極為重要的一個優(yōu)勢。傳統(tǒng)工藝屬于典型的“減材制造”,中間環(huán)節(jié)多、產(chǎn)業(yè)鏈長,每經(jīng)過一個環(huán)節(jié),都會產(chǎn)生特定比例的“邊角料”,造成的浪費極大,資源和能源轉(zhuǎn)化率相對來說要低得多。而3D打印屬于增材制造,可以避免“逐級減材”模式下材料的巨大浪費,并且可以大大縮短產(chǎn)業(yè)鏈,大幅提高原料和能源的利用效率,降低污染生成率,屬于一種真正的“環(huán)境友好型”技術(shù)。

在科學(xué)領(lǐng)域,3D打印并不是什么新鮮技術(shù),其理論構(gòu)想源于19世紀末的美國,并在20世紀80年代逐步得到發(fā)展和推廣,中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟把3D打印稱作“上上個世紀的思想,上個世紀的技術(shù),這個世紀的市場”。從目前來看,這項技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)制造、文化創(chuàng)意、數(shù)碼娛樂、航空航天、國防軍工、生物醫(yī)療、消費品、建筑工程、教育以及個性化定制等領(lǐng)域有所應(yīng)用。在工業(yè)制造領(lǐng)域,3D打印技術(shù)被用作產(chǎn)品概念設(shè)計、原型制造、產(chǎn)品評審、功能驗證、制作模具甚至是直接打印產(chǎn)品,其打印的各種器具模型,也常常被應(yīng)用在企業(yè)的營銷和品牌活動中。在文化創(chuàng)意和娛樂方面,3D打印技術(shù)被用來制造形狀及結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料特殊的藝術(shù)表達載體,電影《阿凡達》當(dāng)中就運用3D打印技術(shù)制作了部分角色和道具,而3D打印的小提琴在其品質(zhì)上已經(jīng)能夠接近手工藝水平。航天與國防軍工領(lǐng)域,很多零部件十分個性化,尺寸、形狀和性能等方面的要求極為苛刻,而且其數(shù)量要求往往非常少,甚至是惟一的,這不太可能通過傳統(tǒng)工藝制造,只能通過3D打印來滿足需求。生物醫(yī)療領(lǐng)域,3D打印技術(shù)常用來制造人造骨骼、牙齒、假肢等絕對個性化而且附加值極高的物品。在消費品領(lǐng)域,則主要用來打印珠寶、服飾、鞋類、玩具等極富創(chuàng)意的DIY作品。教育應(yīng)用方面,3D打印的模型,在不同學(xué)科的實驗和教學(xué)中,被用來驗證科學(xué)假設(shè),這在美國已經(jīng)是比較常見的一件事情了。而在個性化定制領(lǐng)域,已經(jīng)有人利用3D打印機來制作基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)下載、電子商務(wù)的一些特色產(chǎn)品,并取得了較好的效益。

3D打印技術(shù),由于其制作方便,比較適合小規(guī)模、個性化生產(chǎn),實際上也大大降低了制造業(yè)門檻,進而推動某些公司的形態(tài)發(fā)生巨大變化。借此機會,我們完全可以大膽設(shè)想一下。比如,現(xiàn)在的汽車工業(yè),基本都是從通用供應(yīng)商或者外協(xié)廠家采購零部件及各種總成進行整車組裝,然后通過專業(yè)的“汽車物流商”將車輛發(fā)到各大城市的4S店進行銷售。如果換成3D打印模式,汽車廠家僅僅需要負責(zé)3D建模、設(shè)計各種技術(shù)參數(shù),頂多再對打印機和配套耗材進行專屬性控制,然后在北京、上海、廣州、深圳以及各省會城市,設(shè)立集中打印、組裝的基地即可,“嚴格按照訂單個性化生產(chǎn)”、“屬地化打印”、“屬地化組裝”、“屬地化交付”。這樣一來,車廠不再需要那么多外協(xié)零部件供應(yīng)商,只需要打印設(shè)備制造商和打印耗材提供商,這些設(shè)備和材料可以直接發(fā)往“市場臨近性”打印基地,“汽車物流”整個環(huán)節(jié)可以取消掉,整個流程變得簡單緊湊,整車廠的組織結(jié)構(gòu)也將發(fā)生重大變革,總部更重要的是研發(fā)和建模,而生產(chǎn)環(huán)節(jié)則更大程度上將呈現(xiàn)離散化特征。

產(chǎn)業(yè)鏈扁平化,將成為3D打印技術(shù)在產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中引發(fā)的巨大變革。逐級減材的大工業(yè)制造模式下,存在著大量的“中間加工環(huán)節(jié)”,產(chǎn)業(yè)鏈大多很長而且復(fù)雜,而以增材制造為理念的3D打印技術(shù),盡可能地將一些中間環(huán)節(jié)壓縮掉,這會引發(fā)“產(chǎn)業(yè)鏈扁平化”的革命,最終使得國民經(jīng)濟運行更具效率。譬如一個服裝的生產(chǎn),原本在大致上需要化纖、紡織、染色、剪料和成衣等諸多環(huán)節(jié),相鄰環(huán)節(jié)之間的銜接,又都需要配套的物流,而在3D打印模式下,中間需要的僅僅是耗材供應(yīng)商和終端打印交付兩個環(huán)節(jié)。盡管未來肯定不會是服裝打印模式一統(tǒng)天下,甚至在相當(dāng)長的發(fā)展時期內(nèi),這種模式還會處于從屬地位,但已經(jīng)足以影響到服裝行業(yè)的產(chǎn)業(yè)格局。大量的小而精、富有特色且競爭力很強的小型服裝企業(yè)會集中興起,產(chǎn)業(yè)布局更多臨近消費市場,原有的某些特色產(chǎn)業(yè)集群園區(qū),則很有可能迅速走向衰落。服裝公司最為核心的東西,恐怕除了品牌之外只剩下三個元素了,也就是“打印設(shè)備”、“專屬耗材”和“智能建模軟件”,而這些東西在國內(nèi)最具優(yōu)勢的還是“北上廣”,全球范圍來看則是歐美日韓。從產(chǎn)業(yè)鏈簡化和扁平化角度來看,受到?jīng)_擊的絕不僅僅是加工制造商,其實還有傳統(tǒng)的原輔料供應(yīng)商、經(jīng)銷商、物流商和倉儲商,整個產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)都將會面臨劇烈的解構(gòu)和重構(gòu)。等待企業(yè)和品牌的,將是競爭格局重新洗牌,宛如手機行業(yè)曾發(fā)生過的那樣,某些行業(yè)大佬短短幾個月內(nèi)從天堂墜入地獄,原本名不見經(jīng)傳的草根,則很有可能會坐著火箭一躍天際,成為炙手可熱的新貴,接受萬千創(chuàng)業(yè)者景仰。

由于3D打印技術(shù),在內(nèi)在邏輯上更加支撐小批量個性化生產(chǎn),并有力支撐市場臨近型產(chǎn)業(yè)布局,因此從長遠來看,還會在全球范圍內(nèi)導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)格局的異動。而其中最有可能出現(xiàn)的,就是大量的“終端生產(chǎn)環(huán)節(jié)”,向歐美本土“回流”。支撐這一趨勢的,除了“3D打印”之外,其實還有機器人、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能,這些技術(shù)元素疊加起來,歐美“再工業(yè)化”基本不存在太多問題,資本追求利潤和效率的本性,在實踐中也會推動這一進程加速。當(dāng)然,受眾多新興技術(shù)的影響,歐美的“再工業(yè)化”,已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上的工業(yè)化大生產(chǎn),整體上也不支撐規(guī)模太大的企業(yè),而是數(shù)以萬計的規(guī)模中等、極富特色和競爭力,也就是“小而美”的創(chuàng)新型公司。而類似的情況,在中國“兩洲一灣”地區(qū)同樣會出現(xiàn)。受這些因素綜合作用,我國的城鎮(zhèn)化,也將更多和更快地呈現(xiàn)城市化甚至是都市化特征,北上廣深一線城市、省會城市、副省級城市和國務(wù)院認定的較大的市才是城鎮(zhèn)化的主流,這樣的城市在全國大約有50個左右。同時在市場因素強力推動下,經(jīng)濟發(fā)達的“兩洲一灣”地區(qū)會有一些極富競爭力的特色小城鎮(zhèn)脫穎而出,因為產(chǎn)業(yè)布局和消費市場越來越“趨于同一化”。

伴隨著增材制造技術(shù)的持續(xù)進步和不斷普及,材料工業(yè)格局也會發(fā)生巨大變化。現(xiàn)有的鋼鐵、化纖、陶瓷、石膏、水泥和石材等上游大宗原材料生產(chǎn)企業(yè),其相當(dāng)比例的業(yè)務(wù)將用來生產(chǎn)3D打印所需的各種耗材。在這種情況下,這些材料生產(chǎn)商的研發(fā)方向會發(fā)生重大調(diào)整,而且他們的供給相對以前,會通過打印設(shè)備廠家更多面向“小而精”的個性產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)對接。在傳統(tǒng)大工業(yè)制造模式下,品種繁多的商品,需要通過很多“中間環(huán)節(jié)”來逐級生成多樣性;而3D打印技術(shù),材料供應(yīng)商只需提供品種相對要少得多的打印材料,并不需要太多中間環(huán)節(jié),在終端就能“直接生成多樣性”。3D打印技術(shù),除了材料和設(shè)備之外,最為關(guān)鍵的就是技術(shù)參數(shù)和智能化設(shè)計軟件了,“傻瓜式建模”和“參數(shù)設(shè)計智能程序”,甚至?xí)兊帽却蛴〔牧细鼮殛P(guān)鍵和重要。談到這項技術(shù),實際上又和大數(shù)據(jù)、云計算,以及開放式創(chuàng)新、群體創(chuàng)新加速是聯(lián)系在一起的。未來用于打印的模型和程序,一定是通過“云端”與打印機及軟件提供廠商的服務(wù)器和大數(shù)據(jù)庫連接在一起的。廠家在提供在線貼心服務(wù)的同時,也會綜合利用成千上萬客戶的反饋意見,快速提高軟件質(zhì)量,并且像現(xiàn)在的IT產(chǎn)品供應(yīng)商那樣,遵循“摩爾定律”去不斷升級打印設(shè)備以及配套的耗材。

現(xiàn)在很多人都在講,未來所有的公司都將是互聯(lián)網(wǎng)公司,實際上未來幾乎所有的公司都將是“智能化”公司。就拿3D打印設(shè)備的制造商來說,她必須多重角色融為一體,才可能在長遠的市場競爭中立于不敗之地,也就是需要盡量集設(shè)備制造商、材料供應(yīng)商、軟件服務(wù)商和智能應(yīng)用商于一體,變成一個巨大的平臺,簡單點來說,很大程度上類似于現(xiàn)在的蘋果公司,或者是IBM、西門子,面向用戶提供非常系統(tǒng)的一站式解決方案。以上是本人對3D打印技術(shù)的一些粗淺的看法。事實上一項新興技術(shù)普及,給世界帶來的變化,往往都會超出我們所有人的想象,當(dāng)年互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)和智能手機莫不如此。新技術(shù)的每一次進步,都會伴隨著大批的先烈和殉道者,又都無一例外革了傳統(tǒng)模式大佬們的命。商海是一次永遠沒有終點的遠征,喜怒悲歡、興衰榮辱,恐怕都只能自己去深深體味,“小心駛得百年船”,對于任何新鮮事物,我們都必須放下傲慢和偏見,對新興技術(shù)發(fā)展保持必要的敏感性。笑傲江湖,除了實力之外,最為重要的,恐怕就是心智模式了,在其他方面基本過關(guān)的基礎(chǔ)上,心態(tài)往往決定著你的成敗。“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略”,已經(jīng)成為舉國上下的一項共識,而“中國夢”也為炎黃子孫編織了更為美好、更為現(xiàn)實的未來,面對“第三次工業(yè)革命”浪潮,我們惟有修煉一種更為科學(xué)的心態(tài),緊緊把握智能化時代所賦予的一切機遇,才能揚起云帆、乘風(fēng)破浪、直濟滄海,實現(xiàn)中華民族所固有的家國情懷。

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