3D打印会怎样进入日常生活?

3D打印(3D printing),又称增材制造(Additive Manufacturing,AM),属于快速成形技术的一种。它是一种以数字模型文件为基础的直接制造技术,几乎可以制造任意形状三维实体。3D打印运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层堆叠累积的方式来构造物体,即“积层制造”。

——维基百科

图1:3D打印原理

3D打印迥异于传统的制造方式,理论上可以打印任何形状的物体,有近乎“无限”的发展可能性,饰品、食物,器官、枪支、房屋、服饰等打印都不在话下。

3D打印一直是科技界、工业界的热门话题,还一度被认为是第三次工业革命的重要标志。随着3D打印技术日趋成熟,该领域也进入了草莽争雄的时代,基于各种3D打印技术的公司、服务平台如雨后春笋般的崛起,典型代表是作为全球两大3D打印设备巨头的3D Systems和Shapeways。

但3D打印要想进入我们的日常生活,它最佳的发力点在哪儿呢?

装饰品

基于用户定制服务的饰品打印能够给消费者带来特殊的体验,这可能是3D打印的最佳突破口。它的潜在受众群体巨大,如果能够培养用户对此类商品的消费习惯,前景可观。

Shapeways就一直秉持的这个概念,它的线上平台提供多样化的饰品打印服务,从手机配件到工艺品、工具、珠宝等都有涉及。

图2:Shapeways提供的部分3D打印服务

很多人都喜欢给手机带个套,但是又想保留自己独特的风格和喜好,那么3D打印的手机套就是最好选择了,消费者还可以自己参与设计,体验这个美妙的过程。

不过,3D打印饰品和传统工业制造相比尚有诸多不足,很多消费者估计就是图个新鲜,要想被主流购物群体接受还很难。而且这些新兴的3D打印公司还要直面传统饰品商家的激烈竞争,稍不注意就可能直接跪了。

食品打印

食品打印可以说是3D打印技术最令人兴奋的领域之一。不过现在能打印的主要是巧克力、蛋糕、糖果、饼干等需要特殊形状的食品,如果你想打印一盘鱼香肉丝,暂时就爱莫能助了。

近几年,3D食品打印技术呈爆发式的发展。3D Systems已经开发了糖果实验室,可改变食物的形状、颜色甚至口味。3D Systems采用类似2纬喷墨打印机的喷墨打印头,先撒一层薄薄的糖,然后浇上一层水,水让糖重新结晶,变硬后就能形成复杂的几何结构,这也是传统的工艺无法匹敌的地方。

不过食品生产不同于艺术品,要讲究一个效率。如果3D打印食品的效率提不上去,要想推广也不容易。

图3:3D打印的糖果

医疗产业、生物应用

3D打印技术已在医疗产业投入应用。例如直接打印器官结构的立体模型,供医生在复杂的手术前进行观察、学习和模拟,以此来提高手术成功率;或是直接辅助生产医疗器械。

3D打印人体器官也取得了一定的进展,目前主要应用于骨骼与软骨替代品,比如头骨、牙齿、髋关节等。

3D打印的下一目标就是使用细胞组织打印制造出具有活性和功能的人类器官替代品,比如血管、心脏、肾脏等组织器官。不过现在还需投入更多的人力物力来寻求突破,一旦技术成熟,必将造福广大人类。

艺术、工业设计

以前,艺术家和工业设计者只能通过草图、或用传统复杂加工方式制作的模型来展现自己的创作概念,但3D打印可以使创意设计快速实体化,使之更加真实的呈现出来,籍此来完善设计者工作。

3D打印可辅助制造概念模型、产品原型机、复杂结构件、艺术品和工具等,整个过程可谓既高效又便捷,在工业领域中的运用也越来越多。

图4:3D打印的概念设计

建筑打印

这也是3D打印技术的一个潜在领域,期望它能提高工程施工进度,给消费者提供更多价廉物美的房屋。尽管目前3D打印房屋对目前的房地产业还谈不上影响,但它已经成为大热门话题,或许能够吸引更多优秀的从业者加入这个领域的研究。

不过我比较好奇的是那种几十层的高楼大厦怎么打印?

图5:3D打印建筑

其他

当然,3D打印的应用领域还有很多,比如服装设计、珠宝,鞋类,汽车,航空航天,教育,枪支等。在这些领域的应用都有可能直接或间接地进入我们的生活。

图6:以色列设计师Noa Raviv惊人的3d打印服装设计

不知道这种打印的衣服穿起来感觉如何!!

我们对3D打印的期望是有性能更卓越的打印机上市,开发出更多样化且价廉的材料,打印的速度更快。过去,3D 打印设备就像早期的计算机设备一样,价格昂贵不说,且体积庞大、操作复杂,不过这几个问题现在基本都解决了,这也给3D打印的推广奠定了基础。

3D打印是否已经准备好进入我们的生活?一切皆未可知,新技术的成熟和推广总是一个漫长的路程。在技术变革的过程中会有一大批的公司倒在这个路中,真正的成功者毕竟是少数。

当3D打印从小众走向主流的时候,它就算真正进入我们的生活了。


2015-04-25

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