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打印飛機、步槍、手機和蛋糕——3D打印機：野蠻神器要革製造業的命

3D打印的新技術，正在重塑全球製造業競爭格局。

兩家3D打印機製造巨頭均為美國公司並在納斯達克上市。

雖然在中國尚未普及，但3D產業鏈正在形成。

有這麼一種打印機，它可以打印出會飛的飛機、可騎的自行車，或是一塊能吃的蛋糕，能穿的衣服與鞋子，甚至加上關鍵零部件就可打印出一把可以射擊的步槍……這不是科幻電影，而是已經存在的現實。

近日美國科學家利用打印機直接製造出一副塑料機械臂，使一位兩歲小女孩的殘疾手臂能夠正常活動。這副「神奇手臂」再次將3D（三維）打印機拉入公眾視野。

新發明與掘金潮

據林永利估計，3D打印機在中國企業界的裝機量在400台左右。

3D打印機（3D printers）發端於軍方的「快速成型」技術，已有數十年歷史，美國的3D打印機製造商Stratasys於1992年賣出第一台商業化產品。

2009年以來，3D打印市場在北美和歐洲急劇增長。根據Stratasys公司2011年財報，其八成左右的收入即來源於歐美市場，美國《時代》 週刊已將3D打印列為「美國十大增長最快的工業」，英國《經濟學人》雜誌則認為它將「與其他數字化生產模式一起推動實現第三次工業革命」。

目前全球有兩家3D打印機巨頭。一家即為上述Stratasys公司，它是納斯達克上市公司，剛剛收購了以色列一家名為Objet的3D打印機公 司；另一巨頭是亦在納斯達克掛牌的3D Systems公司，它在2012年初通過收購另兩家3D打印機品牌Z Corporation 和Vidar Systems奠定其江湖地位。

Stratasys和3D Systems創造著每年近兩億美元的市場營收。前者的客戶不乏寶馬、戴爾、英特爾、耐克等世界五百強企業。而越來越多的領域正利用3D打印技術創造神奇；過去一年，關於3D打印機「魔幻現實主義」般的新聞時有發生。

2011年3月，英國一名科學家設計出一款名為Airbike的自行車，並用打印機一次成型地打印出車輪、軸承和車軸。通常情況下，這些零部件需要 由多個工廠製造，而後進行組裝。這輛自行車採用尼龍材料，堅固程度與鋼鋁材料不相上下，但重量卻減少了65%，關鍵是——它可以騎。

幾乎與此同時，美國康乃爾大學一位教授帶領他的學生，在實驗室裡用一台打印機，打印出一塊有草莓醬的巧克力蛋糕；4個月後，英國南安普頓大學一位教 授和他的團隊，「打印」了一台最高飛行時速100英里的電控飛行器。這架飛機上2米長的機翼、集成操縱面以及艙門，均由打印機製作而成。哈佛大學醫學院的 研究人員則宣佈開發出一台可以進行生物打印的設備；2011年9月，世界首輛3D打印機製造的汽車現身加拿大溫尼伯市……

雖然中國目前並非3D打印的主市場，但已經有不少嗅覺敏銳的掘金者，而這個群體正不斷擴大。

林永利是3D打印機品牌Objet在中國大華東地區的代理商（目前世界幾家大3D打印機供應商均未在中國設立直銷部門，代理是唯一的銷售模式），他的客戶集中在工業設計、機械電子、汽車製造、建築、醫療、動漫和珠寶等領域，醫療行業是最大的使用群體。

杭州的六維齒科是林永利的客戶之一，他們利用3D打印技術，進行牙齒正畸和數字化種牙。「傳統種牙，醫生憑經驗直接種，現在則可以先掃瞄你的牙齒，獲得3D數據圖後打印出個牙模，確定準確的種牙位置，直接種下去就可以了，減少風險和痛苦。」林永利對南方週末記者說。

而本文開頭提及的殘疾小女孩，她患的是先天性多關節攣縮症，症狀是四肢不能伸直、肌肉僵硬。如果是成人患這種病，通常可佩戴金屬機械臂以幫助手臂活 動，但對於只有兩歲的小孩來說，市面上沒有大小合適的機械臂。而使用3D打印機，可以先將成人使用的機械臂按比例縮小，然後輸入打印指令，幾個小時後，一 副定製機械臂就誕生了。

雖然沒有權威的中國市場的統計數字，但身處行業中的林永利估計，3D打印機在國內企業級裝機量在400台左右，近兩年增長尤其快，年增速均在70%左右，「市場規模肯定在超過1億元人民幣」。

4000元，在家打印

同樣的原理，你甚至可以打印一個「自己」即縮小版的人物模型送給她。

3D打印的故事，遠不止設備製造商和企業用戶那麼簡單。

27歲的創業者金濤三年前在杭州的一間出租屋中創立了自己的3D打印公司，他最初的設想是為一家大型網遊公司打印玩具，後因授權問題，生意沒有做下 去。他便轉而為一些企業提供3D打印服務，直到2010年，國外的3D打印機品牌開始陸續發佈供個人使用的「桌面機」，機器價格和耗材都更便宜，使用方 便，精度也能滿足一般使用者的需求，這讓金濤看到了不同於企業用戶的另一種可能。

南方週末記者在其辦公室看到，一台小型桌面機正在「吐絲」打印一個馬上要用的支架，利用這個支架，耗材就可以直接掛在機身上。

從2010年底到現在，金濤已經賣出了150台桌面機，不僅包括代理的國外品牌，還有他們自己製造的機器。

一位「80後」怎麼可以自己製造3D打印機？「一個做結構設計的英國教授，在研發出3D打印機後，就把一些關鍵的技術在網站上公佈，供愛好者使用，」金濤說，「我就是根據這些開源的信息研發出自己的產品的。」

金濤介紹稱，第一代產品售價是4000元，只有一個噴頭，只能打印一種材料；第二代產品正在內測中，安裝有兩個噴頭，價格「也不會過萬」。

最近兩年，金濤明顯感到了3D打印技術正在為越來越多的人關注，在他們的QQ討論群中，已有一千多位參與者。他還於2012年6月初上線了一個3D 打印社交網站，網友可以上傳分享3D數碼圖，討論產品設計。網站也有交易功能，如果你想給女朋友設計一個獨一無二的戒指，可以通過開源的3D軟件，設計出 數碼圖，上傳圖片、選擇打印材料、下單，不出數日，這個獨一無二的定製戒指便到了你女朋友的手裡。

同樣的原理，你甚至可以打印一個「自己」——也就是一個縮小版的人物模型，送給她。

這種作法是受到了美國Shapeways公司的啟發。事實上在北美和歐洲，類似的商業模式早已屢見不鮮且使用廣泛。

Shapeways是一家位於紐約曼哈頓中部的3D打印機服務提供商，正在用社交網絡使普通人參與製造業。如果你是Shapeways網站的註冊用 戶，有一個好的產品設計創意，便可把它上傳到網站，網站給出各種材料的價格，你可以選擇購買，然後直接打印，並把產品在線展示，賣給任何喜歡的人。

Shapeways公司CEO彼得稱，2011年他們已經印製了75萬種產品，使用的材料包括塑料、不鏽鋼、銀、陶瓷，甚至玻璃，最新的3D打印技術還能套色打印。

普通用戶在使用3D打印技術時通常面臨這樣的難題：並非每個人都能使用3D軟件進行圖像設計，並非每個人都買得起價格百萬的3D打印機。但是「開源」、「社交」等互聯網理念，使這些問題迎刃而解。

一些公司將3D建模軟件分享到互聯網，例如123D和Tinkercad，它們使用起來並不複雜，可以把一張iPhone照片，或舊名信片，轉換成 3D圖像數據。另外一款名為Photofly的軟件，只要你有一台單反相機或者是普通的卡片機，就可以將你自己的人像生成3D數據。

為了讓更多的人瞭解3D技術，Shapeways還開了類似蘋果的體驗店，讓更多的愛好者到店裡參觀，還會定期舉辦3D打印設計的學習班，幫助有興趣的人掌握技術。

「自然造物」

李慶華的做法是通過3D掃瞄技術，將一些有待保護的佛教造像，轉變為三維數據圖像，再用3D打印機打出模型，供文物研究和圖像保留。

2012年7月畢業的中央美術學院學生宋博文，正在創辦一個3D藝術品工作室，取名格物。這源於一年前某次展覽上，她偶然看到一個奇特、流暢的自行車，「不知道怎麼做出來的」，對造型的敏感讓她迅速在網絡上找到了答案，並和浙江的金濤取得了聯繫。

「3D打印技術與傳統的造型手法完全不同，這是一種『失控』的設計狀態，可以實現完全自由的設計，充滿未知的驚喜感。」宋博文對南方週末記者說。她 很快設計、打印出禮帽、十二水燈、筆等一系列作品，其中的「禮帽」還在比利時3D打印廠商Materialise舉辦的「世界3D打印作品展」上摘得亞 軍。

25歲的她備受鼓舞，決定和男朋友一起創業，除了生產銷售3D打印的藝術品，也和一些室內設計的公司合作，幫他們設計3D圖像，實現一些「自然造物」的裝修想法。

「我們的目標是讓3D打印技術融入生活之中，你可能意識不到它，但已經在體驗它帶來的改變。」宋博文說。

生活在杭州的李慶華是位雕塑家，對佛教造像特別有興趣，四處走訪的他對國內一些石窟的保護狀況很是擔憂，於是想做一些「力所能及的事」：把這些正在消失的文化遺產，用數字手段留下資料。

李慶華的做法是通過3D掃瞄技術，將一些有待保護的佛教造像，轉變為三維數據圖像，再用3D打印機打出模型，供文物研究和圖像保留。

李已經完成的一個實例，是山西天龍山石窟18窟的復原。天龍山石窟造像群上世紀30年代遭到洗劫，部件流落世界各地，在時間的侵蝕中已破敗不堪。李 慶華和幾個朋友一起，花了十多天的時間，把18窟的3D數據掃瞄回來，又花了半年時間細緻地拼出三維圖形。李使用的3D圖像處理軟件，來自華盛頓大學發明 者的開源分享。

李的團隊正在設計一款手機應用軟件，把天龍山石窟的三維數據上傳，再根據已有史料，標出遺失部件在世界各個博物館的位置，有興趣的愛好者可以到自己 身邊的博物館，用手機拍下部件的照片並傳回來，李慶華便可以把這些照片轉換成三維數據圖，再通過3D打印出復原後的造像。「我們已經通過這種辦法，將國家 博物館的一個頭像完成了復原，文物研究需要真實的觸感。」

挑戰「中國製造」

2011年6月，美國總統奧巴馬宣佈一項新政策，並向3D打印產業支出5億美元以提升美國在製造業上的領先地位。

從工業領域到尋常百姓家，3D打印的產業鏈正在形成。「社會化製造」成為行業內外熱議的一個話題，製造業的形態正在發生潛移默化的改變。未來我們有可能利用這項「野蠻」的技術來直接打印出手機。

紐約另一家利用3D技術生產消費品的公司Quirky擁有20萬的註冊用戶，他們在線蒐集用戶的創意，產品設計圖紙，用3D打印機以最快的速度成 型，再上傳討論，最終確定方案後批量生產。屆時在線上和線下都會有銷售，他們最成功的產品是一排可摺疊的接線板，設計者常從一個創意就獲得不少的收入，有 的用戶一年能賺幾萬美元。

而美國加利福尼亞州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印機為電影特效片段製造3D模型和原型，為演員量身定製可以完全適合演員的臉、頸部和頭部的道具，在電影《侏儸紀公園》、《阿凡達》、《鋼鐵俠》以及《復仇者聯盟》中都有應用。

日本一家公司甚至推出了面向個人的「Baby復原服務」：只需提供嬰兒在母親肚子裡的X光照片，他們便可以復原成三維圖像後，打印出一個「肚子裡的嬰兒」模型作為紀念。

3D打印還能實現一些傳統製造方式難以實現的複雜結構。2011年巴黎春夏時裝展上，荷蘭時尚設計師Iris van Herpen發佈了他直接用3D打印機製作的立體服裝，這些超太空感的服裝由錦綸打印而成。

不再依賴人工，沒有組裝流程，沒有邊角料，3D技術的這些特點，將在某種程度上重新定義工廠。若成本進一步降低，個性產品將獲得和規模產量同等的競爭力。有人預計，到2020年之前，3D打印機將可以從事小規模生產，製造過去的勞動密集型工藝品和商品。

這項新技術正在因此而重塑全球製造業格局。

2011年6月，美國總統奧巴馬宣佈一項新政策，並向3D打印產業支出5億美元以提升美國在製造業上的領先地位。2012年7月17日，美國《外交 政策》雜誌網站發表題為《製造業的未來在美國而不在中國》，稱「技術進步將使中國的製造業像過去20年里美國製造業那樣迅速衰落」。

「和美國相比，中國缺少DIY（自己動手）的習慣和創意設計發展的土壤。」金濤說，在新技術開啟的下一輪製造業競爭中，中國表現如何還是個未知數。

北京計算中心有一台3D打印機，其虛擬現實部經理季紅持同樣觀點，「前不久中國發明家協會組織了一些企業到我們這參觀，大多數人對這一技術不敏感，不覺得它物有所值，唯一產生興趣的是一家想做『山寨』眼鏡的企業。」

而在這個行業中浸淫多年的林永利覺得不必太擔憂，到目前為止，技術還存在一些侷限性，比如材料限於塑料、樹脂和金屬，精度也只能精確到幾十毫米，在規模化生產方面也不具備優勢。他說，「3D打印機不是萬能機。」

無論如何，3D打印技術實現了一種可能，只要你有一台電腦，一個想法，不管你在窮鄉僻壤，還是繁華都市，都可以通過自己的方式，改造這個世界——至少改變自己的世界。

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