3D打印改变制造？

    作者：熊元

　　个人3D打印机不需要复杂的设备和高级处理软件，只需一个简单的操作系统驱动，就可以把电脑图纸中的设计变成实物。

　　一位特殊的客人去年11月入驻了北京海淀区创业者云集的车库咖啡。此后，在车库咖啡大厅的各个角落里，都能找到各式各样的DIY玩具，有恐龙、变形金刚、马里奥……这些全是车库咖啡的这位新客人——北京太尔时代科技有限公司(以下简称“太尔”)的小型个人3D打印机做出来的。

　　这不是一套复杂的设备，也不需要你处理高级的软件，它只由一个简单的操作系统驱动，你可以轻易地把电脑图纸中的设计变成实物。

　　太尔制作的只是3D打印机中的一种。“我们的打印原料以塑料为主。”太尔培训部经理郭峤说。这种塑料呈线条状，直径为1.75毫米，看上去和平时吃的米线差不多。“3D打印机的原料种类很多，可以是塑料、粉末、金属，也可以是巧克力。”对太尔而言，公司赶上了3D打印的春天。

　　3D 进行时

　　理论上，只要电脑可以设计出的造型，3D 打印机都可以打印出来。

　　作为国内较早投身3D打印领域的科技公司，太尔成立于2003年，很早就开始通过各种展会甚至淘宝售卖3D打印产品。为了让普通大众用得起3D打印机，太尔从去年开始推出其个人家用3D打印机“Up!”。

　　这套个人3D打印机有x、y、z三个轴线，可以看做是打印机的三维坐标。顶部是喷头，打印机开始工作后，喷头会不断地喷出经过加热融化后的原料，在软件的指挥下，随着x、y、z轴线坐标的变化，红色、蓝色或者黄色的原料液体慢慢从喷头喷出来，形成有规律的轨迹，顺着轨迹一层层地开始堆叠，堆叠3到4个小时之后，一个马里奥就诞生了。仔细观察的话，车库咖啡里的这些DIY玩具都能看出层层叠加的构造。

　　即便如此，“3D”打印并不是一个新概念。1995年MIT创造了“3D打印”这个名词，随后3D打印便开始在实验室萌芽。逐渐地，3D技术开始运用在医疗模型、建筑模型等行业，被应用在更广泛的领域。

　　真正的3D打印发源于军方的“快速成型”技术，是一种由CAD(计算机辅助设计)通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型的技术。

　　“快速成型首先是将实际物体的3D数据沿某一坐标轴进行分层处理，也就是将3D物体进行虚拟化切片，得到无数个二维界面，由此形成每层截面的二维截面数据。”郭峤介绍，“之后，再按照特定成形方法和技术每次只加工一个截面，这一过程反复进行，直到所有的截面加工完生成实体原型。”

　　相比传统制造工艺，3D打印有两大优点：一是节省原材料和人工，它的用料只有原来的1/3到1/2，制造速度却快34倍。另外，3D打印机可以制作形态各异的各种物品。“理论上，只要电脑可以设计出的造型，3D打印机都可以打印出来。”

　　给未来作序

　　由于3D 打印的成本过高，因此在大多数领域，这项技术还未普及。

　　玩具、汽车甚至楼房……3D打印机的魔力已感染了越来越多人。从用途上看，3D打印设备主要分为大型商用产品以及桌面家用两类。大型商用产品早已经使用多年，市场竞争相对稳定。而桌面家用类产品在近两年才逐渐进入人们的视线。

　　由于材料和精度的限制，太尔的3D打印机主要应用在外观功能验证上。“一些设计师在设计产品时，为了测试其完美程度，会先将它打印出来，看看哪些地方还需要改进。”在医疗行业，太尔的3D打印机用途更特殊——它可以用来打印假牙、假肢、器官等。“国内一些医院已经开始用这种假牙和骨骼打印技术了，但其他的在国内还很不成熟。除此之外，还没有医院找我们买3D打印设备来治病。”郭峤称。

　　对于更加广泛的领域，目前的3D打印技术还只是序曲。一台3D打印机的价格主要取决于两个方面：一个是打印区域，区域越大就能打出更大体积的物品；一个是打印层厚，层厚越薄打印出来的物品越精致。就原料价格而言，塑料相对便宜，而工业级的材料一克就达七八毛钱，小机器一克4毛钱。使用树脂和金属材料的打印成本会更高。

　　一个明显例子是，“up!”系列个人3D打印机价格为9999元，打印一个小于12立方厘米的玩具可能需要3至4个小时，而工业级3D打印机就更贵，价格达到十几万美元。相比之下，同样的产品拿到工厂开模批量化，生产成本要低得多。

　　但好在我们确实已经走入3D打印的时代了。根据长期跟踪3D打印行业的咨询公司Wohlers Associates的数据，2011年，3D打印机的市场规模为17亿美元左右，到2016年该市场将达60亿美元，其中除了打印设备，还包括材料销售和设计服务的整体产业链。

　　对于太尔来说，推出一款“Up!”打印机产品已经不够。它面对的竞争对手是来自美国的行业巨头3D Systerm和MakerBot等。MakerBot希望能够凭借更高的分辨率、打印更大物体的能力和更经济的价格迎接3D打印真正的春天。但对于还没有染指3D业务的惠普[微博]、Epson等2D打印巨头，郭峤显得和MakerBot的CEO派蒂斯一样自信：“我们很早就走在了前面。”