3D印表機正在迅速崛起,讓家庭製造成為可能,但這是否意味著大規模生產的終結呢?
什麼是3D列印?
這是一種革命性的生產工藝,從玩具到珠寶,再到機器部件,都可以直接由數字模型列印成實體產品,所需的材料則包括塑料、金屬或陶瓷。這原本是科幻小說中才有的場景,但近些年來卻獲得了迅猛發展。
如今的3D印表機體積越來越小,速度越來越快,價格越來越低。基礎的3D印表機只有微波爐那麼大,售價不足1000美元。有了它,任何人都可以成為製造商。
《今夜秀》主持人傑伊·雷諾(Jay Leno)用一臺3萬美元的3D印表機打印出了它的一輛老爺車的稀有零部件。“這就像我小時候在《傑森一家》(The Jetsons)中看到的場景:他們走到一臺機器面前,按一下按鈕,牛排就做好了。”雷諾說,“只不過,我得到的不是牛排,而是老爺車的零部件。”
3D印表機的工作原理?
就像傳統的噴墨印表機在紙上逐行噴墨一樣,3D印表機是將材料逐層噴塗,緩慢塑形。要進行3D列印,首先需要設計師使用電腦軟體製作出虛擬3D模型,之後再由另外一個程式將模型水平切片,並向列印機發出指令,逐層複製模型。
有些印表機使用電腦控制的加熱噴嘴在一個列印平臺上來回移動,將材料融化後進行列印。還有一些印表機使用鐳射或電子束將粉末狀的塑料或金屬融化成所需的形狀。每一層列印完畢後,列印平臺都會降低一些,然後新增新的一層,直到全部列印完成。
3D列印技術的優勢?
這種技術可以簡化普通人制作產品的流程,並降低製作成本。發明家只需幾個小時即可將他們的最新設計變成實物,然後經過調整後再打印出來,而不必等待好幾周由工廠生產原型產品。
工業領域雖然也擁有注壓成型這樣的技術,但卻需要由工匠製作一個金屬鑄件,然後將加熱後的塑料倒入其中,因此,這種方法只有在大規模生產時才能實現成本效率。而有了3D印表機,無論產量是1件還是100萬件,平均成本都一樣。
“我要製作出獨一無二的手機套也不會產生太大成本。”德克薩斯大學工程師瑞恩·維克(Ryan Wicker)說,“列印100件不同的產品的成本效率與列印100件相同的產品完全一樣。”
人們都在“列印”什麼?
MyRobotNation允許使用者設計自己的玩具機器人,然後通過3D印表機生產出來,而線上零售商Shapeways則出售珠寶和玩具等各種3D列印產品。
但這項技術不只是為了製造新奇產品,丹麥公司Widex就可以為使用者打印出完美貼合其耳道的助聽器,而舊金山的Bespoke Innovations則在嘗試為使用者量身列印假肢。波音和歐洲宇航防務集團(EADS)等飛機制造商開始整體列印飛機零部件,而不再將多種零部件進行拼接。
波音工程師邁克爾·海耶斯(Michael Hayes)表示,由於不再需要使用傳統的螺絲來組合零部件,3D列印最多可以將零部件的重量降低30%,從而節約燃油成本。波音認為,這項技術最終有望打印出完整的機翼。“這正是飛機制造行業努力的方向。”海因斯說。
3D列印還能做什麼?
下一步可能是讓所有家庭都擁有3D印表機。“一旦實現這一目標,一切都將改變。”設計軟體製造商Autodesk CEO卡爾·巴斯(Carl Bass)說,“在亞馬遜上看到自己喜歡的東西?原本要下單後等上24小時,聯邦快遞才能送貨上門。但今後,只需按一下印表機,幾分鐘就能打印出同樣的產品。”
不過,多數專家認為,要真正實現《傑森一家》中的場景還有很長的路要走。市面上的桌面3D印表機目前只能列印塑料材質,限制了應用範圍。即使你擁有功能齊全的高階印表機,也需要大量的列印材料。如果你的微波爐壞了,想列印一個替代品,“你的3D印表機擁有合適材料的概率有多大?”行業分析師特里·霍勒斯(Terry Wohlers)問。
人們今後可能會如何使用3D印表機?
英國拉夫堡大學3D列印專家理查德·海格(Richard Hague)認為,我們今後可能不會在家裡使用業餘印表機,而是有可能到擁有專業裝置的3D列印中心列印產品,就像是前往專業沖印店沖洗照片一樣。
他認為,一旦實現工業化規模,3D列印可以產生深遠的經濟影響。企業再也用不著各種商品堆積如山的巨大倉庫了,因為產品都可以按照使用者需求在本地打印出來。3D列印還可以將製造業從海外遷回美國。“海外製造已經沒有任何優勢可言,只會導致運費增加。”Bespoke Innovations聯合創始人斯科特·薩米特(Scott Summit)說。
列印槍支存在隱患
有了3D印表機,你完全有可能自己在家中打印出一把槍。這是Defense Distributed的目標之一,他們希望創造模型圖,方便任何人下載,然後打印出功能完備的軍火。雖然這一目標尚未實現,但該專案的負責人、德克薩斯大學法學院學生寇迪·威爾森(Cody Wilson)宣佈,該公司已經成功列印了一些塑料部件組裝成了AR-15半自動步槍,並且射出了4顆子彈。這把槍隨後被拆毀。
美國眾議員史蒂夫·伊斯瑞爾(Steve Israel)正在催促美國國會更新《無法探測槍支法案》。該法案禁止生產無法用金屬探測器探測到的槍支,但這項法案將於2013年底過期。“該法案上次更新時,用3D印表機生產槍支就像是《星際迷航》中的故事。但現在,我們知道這是真的。”他說。