3D打印將帶來第三次工業(yè)革命？

最近一段時間，世界各主要工業(yè)國家的政府領(lǐng)導人、企業(yè)界領(lǐng)袖和著名學者頻頻提到一個人們不熟悉的名詞——3D打印技術(shù)，據(jù)說它將會帶來第三次工業(yè)革命。

在美國，今年2月12日總統(tǒng)奧巴馬發(fā)表國情咨文，其中特別提到，計劃在國內(nèi)各地建設15座制造創(chuàng)新中心，啟動先進制造伙伴聯(lián)盟（AMI），以專注研究3D打印等新興技術(shù)，最終希望能以3D打印技術(shù)全面提升美國制造業(yè)。

奧巴馬在國情咨文中慷慨激昂地表示：“美國工人們將在這里學習使用3D打印，學習這項有可能顛覆工業(yè)的新技術(shù)。革命一定會在這里發(fā)生，我們要確保這場制造業(yè)革命發(fā)生在美國。美國政府將傾全力為這場第三次工業(yè)革命打下基礎，在最近兩、三年里，鼓勵全國的小學將3D打印機納入到工藝課的學習內(nèi)容，希望從初等教育起就告訴孩子們，今后的生產(chǎn)流程會是什么樣子?！?/p>

全球著名科技趨勢大師凱文·凱利（Kevin Kelly）也在呼應奧巴馬的看法，他說：“在自動化設備與3D打印機快速發(fā)展下，將會加速制造業(yè)回流美國，因為美國昂貴的勞工成本將不再是問題?！?/p>

他解釋：1730—1870年，由于英國人瓦特發(fā)明了蒸汽機，使得機器生產(chǎn)取代傳統(tǒng)手工業(yè)，導致第一次工業(yè)革命；1870—1914年，美國人福特發(fā)明流水線方式，將其引入汽車生產(chǎn)，極大提高了效率，由此帶來了第二次工業(yè)革命；如今人們發(fā)明的3D打印技術(shù)，不僅可以制作出傳統(tǒng)工藝無法制造的產(chǎn)品，而且讓沒有任何傳統(tǒng)制造設備的人，通過一臺廉價的3D打印機，人人可以成為制造業(yè)者，這將掀起一場新的世界范圍的工業(yè)革命。

其實所謂3D打印，并非一件最新突然冒出來的東西，早在上世紀80年代，美國Shapeways公司創(chuàng)辦人就有人發(fā)明了這項被稱為“熱溶解積壓成形（FDM）”的技術(shù)，并為之申請了專利。只不過在早先，一臺最差的3D打印機也要數(shù)百萬美元，沒有幾家公司用得起！

目前，3D打印技術(shù)最重要的專利主要掌握在美國兩家上市公司3DSystems和Stratasys，以及德國的EOS公司三大巨頭手中，掌握全球90%的市場占有率。如今，隨著FDM技術(shù)專利從2012年起陸續(xù)到期，全球突然如雨后春筍般冒出兩、三百家制造3D打印機的公司，3D打印機的價格也直線下落。如果到美國亞馬孫購物網(wǎng)站，你甚至能找到標價只有1399美元的3D打印機，價格同一臺筆記本電腦差不多，任何人都可以利用這項技術(shù)進行3D打印制造。

正因為技術(shù)門檻大幅降低，目前世界一些知名募資網(wǎng)站，如Kickstarter、Indiagogo上面，每天都有幾十家研發(fā)團隊正在募集資金，準備生產(chǎn)制造3D打印機。

通俗地講，3D打印就是使用者通過電腦繪制出想要的零件或物品的3D設計圖，或是掃描現(xiàn)有物件，將3D圖像輸入電腦，連接3D打印機后，打印機噴頭像噴墨般將熔化的材料（包括石膏、ABS塑料、樹脂、各種金屬、陶瓷、合成材料或復合材料等）逐層噴出，像是砌磚墻似地層層堆疊，最終冷卻定型后形成完整的堅固物件，這個流程又稱為快速成型。

有了3D打印機，無論你是在家中還是辦公室，都可以隨時使用各種材料制造出你心目想象的玩具、零件和機械器具。只需在電腦上簡單地新建、修改或者下載你想要的3D圖檔，然后點擊打印鍵，一個實物便很快出現(xiàn)在你的眼前?？赡苣骋惶煸缟掀鸫仓?，你突然有了一個瘋狂想法，想要使用一個鏤空造型的杯子，這時只需按下3D打印機，就可以即時打印出這只杯子；你甚至可以直接將它傳送給你在地球另一邊的朋友，隨著3D打印技術(shù)的成熟，這些全都會成為我們生活的一部分。

3D打印已經(jīng)越來越多地走進我們的生活。如今在一些照相館，攝影師通過3D掃描你的全身，可以惟妙惟肖地制作出你的三維立體“照片”，其實就是你的模型。在街頭咖啡店，你可以品嘗擁有自己臉部表情的人像巧克力或全身模樣的人像軟糖。

在一些國家的3D打印實驗工作室，你可以操作3D繪圖軟件，自行設計和制造任何你頭腦中能想得到的五花八門的東西。例如，有人用它設計和打印出世界獨一無二的立體時裝，有人用它打印出自家的房子，還有人制造出世界首款3D打印汽車，其中除了最重要的引擎與底盤之外，大部分零件都是3D打印而來；更有人打印出會飛的遙控飛機；甚至有人從網(wǎng)上下載槍枝構(gòu)造圖，然后打印出能夠真正發(fā)射的槍枝。最離奇的是一家名為Modern Meadow的企業(yè)，竟然宣稱用生物技術(shù)，打印出全世界第一片可食用的人造肉。

3D打印行業(yè)正在掀起購并大戰(zhàn)

過去一年，3D打印迅速成為美國創(chuàng)投界最熱門的題材，無數(shù)創(chuàng)投風險基金捧著大把鈔票，狩獵范圍從打印設備商、代工服務商到應用廠商。例如2007年才從飛利浦公司分割出來，有“3D打印界亞馬孫”之稱的3D打印服務商Shapeways公司，通過結(jié)合多位藝術(shù)家，把他們的作品放到網(wǎng)站上，只要顧客有興趣就可以下訂單，他們就用3D打印機把作品打印出來，寄到顧客家中。這種獨特的商業(yè)模式，讓Shapeways一夕暴紅。繼2010、2011年分別完成600萬和510萬美元的融資后，2012年6月又獲得了620萬美元融資補充。新一輪增資的股價，比最早一批高出10倍之多。

從2012年初開始，在美國納斯達克掛牌的兩檔3D打印股票——3D Systems和Shapeways聯(lián)袂大漲，揭開3D打印概念股飆漲序幕；尤其英國《經(jīng)濟學人》雜志把3D打印列為第三次工業(yè)革命要角的報導之后，漲勢更是一發(fā)不可收拾，兩檔股票短短一年漲幅高達4倍。

除美國外，歐盟、澳大利亞甚至南非，都在這兩年內(nèi)積極投入研發(fā)3D打印技術(shù)。韓國三星集團去年內(nèi)部改組時，已將打印機部門獨立出來加以整頓。今年3月初，三星又向日本夏普提議收購其打印機部門，但遭夏普拒絕。三星在打印機領(lǐng)域上動作頻頻，目的就是為了搶攻未來3D打印商機。

身為全球制造生產(chǎn)基地的中國大陸當然也不落人后，早在10多年前便已啟動這方面的研究。最近首次上天試飛的運-20大型200噸重軍用運輸機上，據(jù)傳就有很多結(jié)構(gòu)部件是用3D打印技術(shù)制造的。

大陸工信部副部長蘇波在2012年增材制造技術(shù)論壇上宣布：將進一步推動3D打印產(chǎn)業(yè)化，并制定3D打印路線圖與中長期發(fā)展策略，準備在四川成都建立3D打印技術(shù)園區(qū)，投資規(guī)模約5億元人民幣，另外將再投資2億元，成立3D打印技術(shù)協(xié)會。

另外，大陸近年內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)不少自有品牌的3D打印機廠商。自去年12月以來，深圳A股掛牌的指標股大族激光，短短3個月漲幅高達一倍。甚至只要有企業(yè)宣布投入3D打印研發(fā)，就連漲好幾個支停板，這樣的場景，與當年互聯(lián)網(wǎng)熱潮頗為相似。

大陸與臺灣著名3D打印企業(yè)

項目大陸企業(yè)臺灣企業(yè)

3D打印機南風股份、華工科技、機器人、中航重機、華中數(shù)控、、海源機械

實威國際、揚明光、研能科技

3D掃描儀 實威國際、智泰

3D打印服務德芮達科技、馬路科技、霹靂國際、高雄貴金屬、貝特設計

耗材粉末 國精化學（光敏樹脂）、偉盟（PLA）

金屬粉末銀邦股份、東睦股份

粘結(jié)劑宏昌電子

激光發(fā)射器大族激光、光韻達、金運激光聯(lián)鈞、全新、華信光電

3D軟件 實威國際、大冢

零部件 線性滑軌：上銀、直得

工業(yè)電腦：研華、威達電子

過去3D打印機整體技術(shù)不成熟，且能夠使用的材料主要是樹脂，因此使用者被局限于打樣等冷門領(lǐng)域。但如今各項技術(shù)的進步，且金屬、陶瓷、尼龍，甚至用于打造人體器官的生物墨水都成為可以使用的材料，幾乎所有的物品都可以通過3D打印來制造。

傳統(tǒng)模具制造是把一整塊原料用刀具切削，除了所需的工件外，其余多余的材料都舍棄扔掉，因此是項“減法”的技術(shù)。而3D打印正好相反，是項“加法”的技術(shù)，即將材料一層層堆疊，變成立體固態(tài)，連一丁點材料都不浪費。而且有些復雜或有孔洞的設計，用傳統(tǒng)模具切削工藝法做不出來，但就算再奇怪的造型，3D打印都能堆疊成形。

近年來，由于熱均壓、激光燒結(jié)等技術(shù)進步，在完成工件的致密度和強度方面，3D打印也可以與傳統(tǒng)模具切削的一體成形工藝相媲美。2012年底，美國通用航空制造公司就買下一家從事3D打印的小公司Morris，打算用他們的金屬粉末燒結(jié)打印技術(shù)來制作飛機零件。

不過，目前3D打印最大的障礙就是難以高速打印，也無法一次制作太大的零件，最適合打印少量多樣、體積不大的產(chǎn)品，包括各種零部件、手機后蓋、玩偶、人體關(guān)節(jié)、齒模、化石，甚至是腹中胎兒紀念模型等。此外，目前尚沒有一種打印機能通吃所有材料，也就是說，目前不同的材料需要不同的3D打印機。

正因為有這樣的局限性，自2012年以來，相關(guān)業(yè)者紛紛以購并的方式擴大自己的革命和產(chǎn)品布局，以增強競爭優(yōu)勢。2012年初，3D Systems宣布以1.36億美元購并ZCorps和Vidar Systems兩家公司，市場占有率率迅速上升：12月另一家龍頭大廠Shapeways不甘示弱，宣布以14億美元購并以色列頂尖的3D打印機廠商Objet，大者恒大趨勢明確。

如果以應用領(lǐng)域區(qū)分，3D打印機可分為消費級、工業(yè)級和生物級三大區(qū)塊。消費級和工業(yè)級以10萬元人民幣為分界線。目前3D打印機精度若要達到模具成形出來的程度，價格都非常昂貴，能制作金屬產(chǎn)品的金屬粉末耗材盒，每個甚至高達5萬元。消費級的價格雖低，但是精度不夠，打印的時間也長，只能制作一些塑料小玩具、小飾品等。

另一個潛力無窮，也可能會改寫人類歷史的則是3D生物打印機。去年美國Organovo公司和澳大利亞Invetech公司合作研制出全球首臺商業(yè)化3D生物打印機，雖然目前只能生成靜脈等簡單組織，距離制造心臟等大型臟器還有很長的路要走，但也許10年以后，病人就不必再苦等器官捐贈，需要時打印出來即可。由于使用來自患者自己身體的細胞，所以也不會有排斥等后遺癥。

這種打印設備有兩個激光噴嘴，兩個噴嘴可同時分別噴出由各種自體干細胞混合而成的生物墨水和同樣特殊的水凝膠。每一滴墨水含有1萬至3萬個細胞，在電腦的控制下，一層一層生成血管壁，最終形成人體組織。

3D打印如何改變我們的世界？

3D打印所帶動的技術(shù)革新是典型的破壞式創(chuàng)新。盡管3D打印主要適用于小量生產(chǎn)，但是其打印的產(chǎn)品，可以遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，更輕便、堅固、客制化，可直接組裝成形且成本更低。在采用3D打印一體成形技術(shù)制造零組件后，由于不再需要用傳統(tǒng)的螺絲組合零部件，可將零件的重量降低30%，且其牢固程度遠遠超過傳統(tǒng)方法。

不僅如此，未來的工廠將與現(xiàn)在變得完全不一樣，同一個工廠的3D打印機既可以生產(chǎn)茶杯，又能制造具備高精密度與強度的汽車與飛機零部件，以及量身訂制的醫(yī)療產(chǎn)品，這將顛覆以往經(jīng)濟學與管理學的諸多理論。

據(jù)說，美國蘋果公司正在研究采用3D打印方式來制造符合顧客喜好的手機等產(chǎn)品。也許終于有一天，iPhone手機可以從蘋果手機連鎖店，或是干脆從消費者家里的3D打印機直接打印出來。

專門研究3D打印全球市場的調(diào)研機構(gòu)Wohlers Associates指出：目前3D打印市場快速增長，尤其DIY（即“自己動手做”）市場蓬勃發(fā)展。該機構(gòu)初步估計，2012年全球3D打印市場銷售額超過16億美元，預計2013年可突破20億美元，到2019年整體市場將達到65億美元。換言之，3D打印全球產(chǎn)值將在7年內(nèi)增長3倍。

3D打印技術(shù)正在改變我們今天的世界。據(jù)世界頂級一些研究機構(gòu)的專家預測：一旦3D打印被廣為接受，它將為我們帶來如下幾個大趨勢：

趨勢一：制造業(yè)將回流發(fā)達國家

如英國拉夫堡大學3D打印專家理查海格（Richard Hague）認為：3D打印對經(jīng)濟有深遠的影響，企業(yè)再也用不著把各種商品堆積在倉庫中，再將其配送出去；因為產(chǎn)品可以按照用戶需求在當?shù)卮蛴〕鰜?。這種類型的3D打印模式，不但大規(guī)模減少倉儲需求，也削減運輸成本。

他指出：3D打印還可以帶助發(fā)達國家將制造業(yè)從海外遷回，因為海外制造已經(jīng)沒有任何優(yōu)勢，只會導致運費增加。目前美國蘋果公司的產(chǎn)品幾乎都在富士康位于中國大陸各地工廠里的數(shù)萬條生產(chǎn)線上組裝，員工有數(shù)十萬人。但如果3D打印技術(shù)進一步發(fā)展，今后便不用將生產(chǎn)基地集中在人工便宜的中國大陸，而是在發(fā)達國家銷售市場附近就地制造，這樣能快速將產(chǎn)品送到顧客手中。

波士頓咨詢集團（BCG）也發(fā)表報告認為：到2020年，將有10%至30%目前從中國大陸進口的物資，改由美國本地制造。為此，美國每年將增加200億到550億美元的經(jīng)濟產(chǎn)出。

趨勢二：機器即工廠，以滿足不同消費者需求

3D打印技術(shù)讓產(chǎn)品設計到制造之間只有一個打印按鈕的間隔，第三次工業(yè)革命將會由大規(guī)模制造轉(zhuǎn)向個人化生產(chǎn)，打破目前跨國公司的代工產(chǎn)業(yè)鏈。

著名3D打印設備龍頭廠3D Systems在今年初推出以消費型3D打印機Cubify，售價不到1萬元人民幣。這種消費型的打印機可以制造如小玩具、棋子等簡單的產(chǎn)品。還有同名網(wǎng)站幫助消費者自己設計制造小型訂制產(chǎn)品，例如茶杯、玩偶等。這將掀起一場訂制化的工業(yè)革命，未來五金商店可能會擺放一臺3D打印機，提供各式各樣的設計方案，以滿足不同消費者需求。

趨勢三：產(chǎn)品創(chuàng)新速度加快，人人都是創(chuàng)業(yè)家

曾發(fā)表《長尾理論》、《免費》）《創(chuàng)客：新工業(yè)革命》的美國趨勢大師克里斯·安德森（Chris Anderson）認為：當制造一個產(chǎn)品與制造一萬個產(chǎn)品的固定成本幾乎一樣時，任何人都可以成為制造業(yè)的創(chuàng)業(yè)家。

隨著3D打印機價格迅速下降、設計軟件越來越強大，以及更多的打印材料推陳出新，意味著設計人員甚至普通人也能更方便地使用3D打印機，使他們在設計過程中能隨時打印出原型產(chǎn)品進行修改，有助于加速創(chuàng)新。

例如當2010年蘋果首次推出iPad后，很快就有人利用3D打印商Shapeways所提供的代印服務，在4天內(nèi)設計制作出保護套，整整比其他競爭對手快了一個月，自然是大發(fā)利市。

趨勢四：少量多樣個性化商品更為風行

第三次工業(yè)革命將使消費者變得更挑剔，他們不僅要便宜好用的一般商品，更渴求創(chuàng)新、高技術(shù)商品，好打造他們獨特的生活品味。例如裝上翅膀的鞋子、復制上世紀60年代的老爺車等等。換言之，個性化、客制化商品正是消費者想要的。

以往若要請加工廠幫你制作訂制化商品，若沒有一定的數(shù)量，開模、打樣的成本肯定不劃算。但有了3D打印，一切就變得易如反掌。未來專業(yè)代印服務勢必逐漸普遍，就像以前三五步就一家相片沖印店般，可以隨時應你的需求打印商品，甚至只要到便利商店就可以實現(xiàn)你的愿望。

麥肯錫的研究報告指出：這股自造者（自己制造產(chǎn)品）產(chǎn)業(yè)化的趨勢，將改變制造業(yè)的未來；今后15年內(nèi)，將有超過18億消費人口加入這股新制造產(chǎn)業(yè)價值鏈中。

趨勢五：制造門檻降低，創(chuàng)意設計才是王道

3D打印技術(shù)能夠為工業(yè)設計領(lǐng)域帶來新的活力，打破傳統(tǒng)加工的限制。在3D打印的新世界里，只有想不到，沒有做不到，創(chuàng)意才是獲得財富的不二法門。

3D打印代工服務商Shapeways首席執(zhí)行官彼得·威莫森（Peter Weijmarshausen）認為，3D打印一層一層把材料堆疊起來的制造方式，讓一些以往無法開模制造的特殊產(chǎn)品也有機會被制造出來。因此，3D打印普及后，將降低制造業(yè)門檻，產(chǎn)業(yè)價值鏈將加速由制造端移至設計端。

雖然現(xiàn)在3D打印還無法完全取代傳統(tǒng)大量制造的商品，然而忽略3D打印的影響力，不跟著進步，漠視即將發(fā)生的顛覆性革命，就像當年王安電腦等大型電腦主機廠商無視個人電腦的出現(xiàn)，最后必將如侏羅紀的恐龍般，消失在歷史的洪流中。

趨勢六：3D醫(yī)療為健康帶來新革命

如今在醫(yī)學界，為患者專用訂制的助聽器、齒模等已經(jīng)逐漸被普及，甚至以鈦粉打印，經(jīng)由特殊設計，更容易與人體緊密結(jié)合的人工骨胳、關(guān)節(jié)等，也有很多手術(shù)成功案例。

此外，位于英國愛丁堡的赫瑞瓦特大學，研究人員通過3D打印技術(shù)，成功制造出全世界第一個肝臟組織。美國的Organovo公司則制造出全世界第一臺商業(yè)化3D生物打印機，以自體干細胞生成原料后一層一層堆疊成血管壁，已成功長出靜脈血管。未來若有一天，腎臟、心臟等大型臟器能被制造出來，且實驗證明不會有后遺癥，器官移植將變得很容易，人類的壽命會大大延長。

雖然不久的將來，3D打印將為人類創(chuàng)造許多好處，但是伴隨這個趨勢發(fā)展所帶來的負面效應也不容小覷，例如槍枝管制。其中，最大的挑戰(zhàn)將會是如何保護知識產(chǎn)權(quán)。一旦所有實體物品都能轉(zhuǎn)化成3D數(shù)字圖檔，它們就會變得容易復制與傳播，盜版的風險相當大。而如果盜版成風，就沒有人愿意花重金投入研發(fā)設計。

不能否認，3D打印想要拓展到消費市場，并不是沒有它的限制性。3D列印技術(shù)對一股人而言門檻仍高。依照現(xiàn)階段的技術(shù)水準來看，萬元級別的消費級3D打印機只能制造出結(jié)構(gòu)簡單的產(chǎn)品。不過，近期很多地方已出現(xiàn)3D打印代工服務，提供消費者下單訂制的商品，有助于提升民眾對3D打印的接受度。

破壞式創(chuàng)新的歷史已經(jīng)證明，3D打印不會停止腳步。隨著時間推移，所有的困難點與阻礙都會被克服。一旦顛覆開始萌芽，它被接納的速度遠遠超過任何人的想象。或許哪一天，我們就可以住在自己打印的房子里，吃著自己打印的糖果，穿著自己打印的衣服，開著自己打印的汽車，這一切看似不可思議，但它卻悄悄地發(fā)生了。