3D打印從誕生到今天到底走過(guò)了什么樣的歷程

作為曾經(jīng)與大數(shù)據(jù)、人工智能并駕齊驅(qū)的“風(fēng)口行業(yè)”，3D打印概念在2015年迅速躥紅，兩年來(lái)熱點(diǎn)話題持續(xù)不斷。不過(guò)，在經(jīng)歷最初的“爆炒”和“灌水”之后，3D打印市場(chǎng)發(fā)展如今已是“兩極分化”——在醫(yī)療、設(shè)計(jì)、裝備制造等領(lǐng)域，3D打印屢創(chuàng)佳績(jī)，正在贏得越來(lái)越多的信任;而在曾被寄予厚望的個(gè)人用戶市場(chǎng)，由于缺少“爆款”級(jí)應(yīng)用及成熟商業(yè)模式，消費(fèi)級(jí)3D打印服務(wù)正慢慢淪為“雞肋”。如此“冷熱不均”的現(xiàn)狀，出乎大多數(shù)人當(dāng)初的預(yù)料。

“加持”智能制造：3D打印備受重視，研發(fā)持續(xù)升溫
從技術(shù)層面說(shuō)，3D打印就是一種快速成型技術(shù)——以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，以塑料或粉末狀金屬等可粘合材料為原料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體。1986年，美國(guó)科學(xué)家查爾斯·胡恩發(fā)明了世界上第一臺(tái)3D打印機(jī)，而他所成立的3D系統(tǒng)公司也成為全球3D打印行業(yè)的巨頭。九年后，北京一家公司研發(fā)出了國(guó)內(nèi)首臺(tái)快速成型機(jī)。

當(dāng)前，3D打印的商業(yè)價(jià)值主要體現(xiàn)在設(shè)備制造、醫(yī)療、航空航天、消費(fèi)電子、建筑、工程機(jī)械等行業(yè)的專業(yè)應(yīng)用上，盡管這些領(lǐng)域?qū)�業(yè)級(jí)和工業(yè)級(jí)的3D打印技術(shù)應(yīng)用和市場(chǎng)成長(zhǎng)速度還很緩慢。數(shù)據(jù)顯示，2016年，全球3D打印市場(chǎng)尚未突破100億美元，占制造業(yè)產(chǎn)值的千分之一還不到，距離成為主流生產(chǎn)方式仍有很長(zhǎng)的路要走。

“行業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)工業(yè)級(jí)3D打印市場(chǎng)預(yù)期，依舊不是十分明確�！�3D打印市場(chǎng)咨詢機(jī)構(gòu)“QY研究”的高級(jí)分析師安布羅斯這樣認(rèn)為。受材料、技術(shù)、成本、知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專業(yè)級(jí)、工業(yè)級(jí)應(yīng)用技術(shù)欠缺等限制，3D打印行業(yè)尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)體系，3D打印材料等關(guān)鍵核心技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也不明顯。對(duì)此，中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟執(zhí)行理事長(zhǎng)羅軍表示認(rèn)同：“3D打印在各個(gè)行業(yè)仍處于‘模型’‘樣板’或者應(yīng)用的初級(jí)階段�！绷_軍認(rèn)為，目前高端的工業(yè)打印可以實(shí)現(xiàn)塑料、金屬或者陶瓷打印，但其發(fā)展水平，依然無(wú)法支持日常生活中所接觸到的各種各樣的材料，規(guī)�；�生產(chǎn)的條件也不具備，在材料、技術(shù)、市場(chǎng)等方面還面臨著層層困難。

材料是3D打印技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是當(dāng)前制約3D打印產(chǎn)業(yè)化的最大瓶頸。隨著3D打印需求的增加，3D打印材料種類得到了迅速拓展，主要包括高分子材料、金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料等三大類。但與傳統(tǒng)材料相比，3D打印材料種類依然偏少，無(wú)法滿足制造業(yè)哪怕是最基本的需求�！耙云�車為例，目前歐洲的頂尖3D打印廠商，已經(jīng)能夠打印出100%還原的蘭博基尼跑車車身和底盤，但不管它如何接近原廠制作，它還不是一部能上路的汽車——以現(xiàn)有的技術(shù)和材料，你無(wú)法打印發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱。手機(jī)領(lǐng)域也一樣，打印的模型可以無(wú)限接近原廠出品，但10年之內(nèi)，3D打印機(jī)還是無(wú)法打出一部能通話的手機(jī)�！卑膊剂_斯表示。

汽車行業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)“JD動(dòng)力”分析師桑蘇·卡門貝特則認(rèn)為，大規(guī)模制造并非3D打印技術(shù)的強(qiáng)項(xiàng)。在智能制造大潮中，3D打印未來(lái)能夠?yàn)榘葱柚圃�、個(gè)性化生產(chǎn)、消費(fèi)者定制提供更出色的服務(wù)。他指出，3D打印綜合應(yīng)用了信息、新材料、數(shù)字制造等諸多新技術(shù)，適用于復(fù)雜構(gòu)件制造、個(gè)性化、定制化制造，它在縮短研發(fā)周期、降低制造成本、優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)上，有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。如果能把成本降下來(lái)，未來(lái)消費(fèi)者可以根據(jù)自己的需求量身定制產(chǎn)品，人人都是創(chuàng)造的主體，從而改變以集約式、標(biāo)準(zhǔn)化為代表的傳統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)方式，使“社會(huì)化制造”及“分布式制造”成為可能�！霸诩夹g(shù)的幫助下，用戶可以根據(jù)自己確切的具體信息進(jìn)行定制個(gè)性化的產(chǎn)品;通過(guò)3D打印技術(shù)，創(chuàng)新公司將憑借與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品相同的價(jià)格為用戶提供定制化體驗(yàn)，以此獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)”�？ㄩT貝特樂觀表示。

▲世界上第一座永久性、通過(guò)3D打印方法建成的橋梁

試水消費(fèi)市場(chǎng)：“虛火”已退，未來(lái)或?qū)⒍ㄎ弧靶”娡婢摺?/strong>
在2014年的上海工博會(huì)上，一家深圳創(chuàng)業(yè)公司展出的3D打印機(jī)引來(lái)許多觀眾的圍觀：按下啟動(dòng)鍵后，機(jī)器便一點(diǎn)點(diǎn)地吐出塑料，最后形成一個(gè)逼真的刺猬玩具，這就是曾經(jīng)被譽(yù)為“神器”的桌面級(jí)家用3D打印機(jī)。

由于概念新穎，外形時(shí)尚，又可以“培養(yǎng)孩子動(dòng)手能力”，家用3D打印機(jī)在上市之初，就迅速吸引了普通消費(fèi)者的關(guān)注，引爆一波熱潮。在京東、淘寶等電商平臺(tái)上，最少花幾千元，就能買到這類“桌面級(jí)”的3D打印機(jī)。許多人正是通過(guò)它們，第一次接觸到3D打印，市面上也出現(xiàn)了不少以3D打印為賣點(diǎn)的體驗(yàn)館。3D打印最熱的那段時(shí)間，在北上廣深，咖啡館不放上一臺(tái)3D打印機(jī)、一架大疆無(wú)人機(jī)供人“膜拜”體驗(yàn)，就不好意思稱自己是在開咖啡館。

曾經(jīng)是IT工程師的阿杰(化名)，就是在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)入3D打印江湖的。2015年3月，他籌集了50萬(wàn)元，在深圳南山區(qū)開了家3D打印體驗(yàn)館。阿杰的體驗(yàn)館里放了4臺(tái)3D打印機(jī)，其中3臺(tái)是“迷你型”桌面打印機(jī)，每臺(tái)售價(jià)大約在1萬(wàn)元左右，主要供到店客人體驗(yàn)，同時(shí)也在網(wǎng)上承接打印各種“手辦”的小生意;一臺(tái)8萬(wàn)元左右的“專業(yè)級(jí)別”桌面機(jī)，阿杰想用它來(lái)接企業(yè)級(jí)的模具制作單子。

根據(jù)阿杰的描述，因?yàn)闆]有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，體驗(yàn)館開張后人氣不錯(cuò)，周末時(shí)店里更是擠滿了家長(zhǎng)和孩子，每個(gè)售價(jià)70到120元的打印玩具賣得飛快�！笆畮追昼姵鲆粋�(gè)玩具，哪怕是顏色單一，孩子都覺著好玩”。不過(guò)，半年過(guò)后，孩子們的新鮮勁很快消退，來(lái)店里“嘗鮮”的家長(zhǎng)孩子日漸稀少，體驗(yàn)館只能靠賣“手辦”維持現(xiàn)金流。

“我們想了很多辦法，建模師每天都在‘抄’網(wǎng)上的東西，什么‘鳥巢’‘東京塔’‘火影’等等。日本的‘手辦’動(dòng)輒幾百上千，淘寶上的代購(gòu)賣得依舊很火。我們的‘手辦’也就賣200元左右。但不少人認(rèn)為3D打印出來(lái)的手辦是‘山寨’貨，并沒有品牌溢價(jià)和收藏價(jià)值。所以這個(gè)生意也很難做”。

3D打印創(chuàng)業(yè)公司“toC”之路很難走通，“toB”也一樣不靠譜。阿杰曾經(jīng)接洽過(guò)一家珠寶首飾公司，對(duì)方希望和阿杰合作，開發(fā)一些3D打印的首飾。拿到珠寶商的CAD文件，第一次打印他們就發(fā)現(xiàn)，成品精度不夠�！暗昀�8萬(wàn)元那臺(tái)機(jī)器，對(duì)‘手辦’來(lái)說(shuō)精度已經(jīng)綽綽有余，但要打出一個(gè)戒指來(lái)，由于噴嘴、耗材等原因，精度完全不符合要求”。情急之下，阿杰找到一家擁有工業(yè)級(jí)3D打印設(shè)備的模具廠，對(duì)方同意為它嘗試打印一枚“戒指”，但開出的價(jià)格是2萬(wàn)元……“就算成品能夠讓對(duì)方滿意，但誰(shuí)會(huì)花2萬(wàn)元買一個(gè)3D打印戒指?”幾番折騰下來(lái)，阿杰的體驗(yàn)館如今只能靠賣“手辦”或是一些定制的手機(jī)殼勉強(qiáng)維持，他表示一旦有人愿意接手店里這四臺(tái)打印機(jī)，他愿意“免費(fèi)贈(zèng)送耗材”。

痛定思痛的阿杰承認(rèn)，所謂“消費(fèi)級(jí)3D打印市場(chǎng)”，現(xiàn)在看來(lái)就是個(gè)“坑”。這當(dāng)中的原因有兩個(gè)，第一，3D打印的技術(shù)門檻很高，它不像無(wú)人機(jī)，普通人練個(gè)幾天，朋友圈里曬出來(lái)的航拍照片就很不錯(cuò)了。3D打印，即使只是打個(gè)茶杯，也需要做數(shù)據(jù)模型文件，而這些數(shù)據(jù)資料在網(wǎng)上還非常有限，根本無(wú)法滿足玩家的個(gè)性化需求。如果玩家希望自己動(dòng)手設(shè)計(jì)，對(duì)不起，還要學(xué)習(xí)專門的設(shè)計(jì)軟件，這就不是一天兩天的事情了�！霸S多心血來(lái)潮的朋友一聽玩3D打印還得學(xué)編程，一般是扭頭就走”。阿杰說(shuō)道。

除此之外，打印所需的材料也是價(jià)格偏高。以3D打印用到的最基礎(chǔ)級(jí)工程塑料為例，市場(chǎng)價(jià)一般在每公斤250元，金屬耗材則是3000元一公斤起步。而且，目前普通的“桌面型”3D打印機(jī)只能用一種顏色的工程塑料打印，還停留在“造型”階段，“造色”技術(shù)尚未成熟。成品出來(lái)后，用戶還要自己一步一步上色……只有真正的玩家才有這份耐心。

對(duì)“阿杰們”的吐糟，也有人不以為然。在深圳經(jīng)營(yíng)一家設(shè)計(jì)工作室的王志成認(rèn)為，現(xiàn)在打印機(jī)和耗材之類的硬件成本過(guò)高，這個(gè)確實(shí)沒有辦法。但數(shù)據(jù)模型文件設(shè)計(jì)的瓶頸，完全可以通過(guò)“眾包”的形式完成�！敖窈筮@個(gè)行業(yè)或許會(huì)流行‘云制造’或‘眾包’的模式——玩家把自己的需求發(fā)到網(wǎng)上，也許只是一張草圖、一張照片，甚至一段文字描述;接著，設(shè)計(jì)師幫助你將這些創(chuàng)意具體化、可視化;然后，再由‘碼農(nóng)’寫出3D打印需要的數(shù)據(jù)模型;最后一步，數(shù)據(jù)模型發(fā)到專業(yè)的3D打印作坊”。在他看來(lái)，眼下3D打印消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)“熄火”，主要還是缺少成熟可行的商業(yè)模式，導(dǎo)致消費(fèi)者和制造者的溝通成本過(guò)高。一旦打通這個(gè)環(huán)節(jié)，3D打印會(huì)吸引到更多的普通人。“不過(guò)，它不會(huì)像有些人當(dāng)年吹噓的那樣，成為‘人人都能上手的工具’。價(jià)格下降性能提升后，應(yīng)該會(huì)吸引更多普通人、聚集一批忠實(shí)玩家，不過(guò)，最終大概也就這樣了。畢竟這是個(gè)技術(shù)活”。

▲“QY研究”發(fā)布的《2017全球3D打印技術(shù)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)》(制圖：楊天生)

專家預(yù)測(cè)：3D打印發(fā)展五個(gè)趨勢(shì)
展望3D打印未來(lái)幾年的走向，業(yè)內(nèi)專業(yè)人士認(rèn)為這一行業(yè)將呈現(xiàn)以下幾個(gè)趨勢(shì)特征：

一、工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)將實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化、智能化、系統(tǒng)化。隨著技術(shù)的進(jìn)步，穩(wěn)定性、精密度將不再困難，材料可以全面突破。一個(gè)激光頭還是兩個(gè)激光頭將不再是困擾速度的主要因素。打印機(jī)的價(jià)格也將在3年后下降至少30%。

二、生物3D打印機(jī)(醫(yī)用)的應(yīng)用面將大大提高，不僅僅停留在打印牙齒、骨骼修復(fù)等方面，打印部分人體器官將成為常態(tài)。復(fù)雜的細(xì)胞組織和器官的打印，以及相關(guān)的技術(shù)難題也會(huì)逐步突破。

三、建筑3D打印機(jī)在框架結(jié)構(gòu)建筑和個(gè)性化建筑使用面廣泛應(yīng)用，對(duì)于一些特殊環(huán)境下的建筑需求，將有逐步試行的可能。但是由于成本因素并不一定具有較大優(yōu)勢(shì)，未來(lái)的市場(chǎng)保持謹(jǐn)慎樂觀。

四、材料問題將不再是困擾3D打印行業(yè)發(fā)展的難題，智能材料、功能材料將異軍突起，甚至可以隨著時(shí)間、溫度等外部環(huán)境的改變而發(fā)生變化。

五、桌面級(jí)3D打印機(jī)將會(huì)像電腦一樣方便攜帶，觸屏功能、攝像功能、上網(wǎng)功能、自動(dòng)修復(fù)功能一應(yīng)俱全。價(jià)格大多控制在3000元以內(nèi)。到這個(gè)時(shí)候，消費(fèi)級(jí)3D打印市場(chǎng)有可能出現(xiàn)期待中的“爆發(fā)式增長(zhǎng)”。

醫(yī)療服務(wù)
不久前，美國(guó)加利福尼亞州一家生物技術(shù)公司ISCO發(fā)布消息，稱其已經(jīng)開發(fā)出了一款新的生物3D技術(shù)，可以顯著提高生物打印干細(xì)胞的質(zhì)量和功能。ISCO執(zhí)行副總裁兼首席科學(xué)家羅塞爾透露，這種新的技術(shù)打印出來(lái)的3D肝組織，可以替代人體的受損肝組織，幫助恢復(fù)肝功能。

此前，有研究機(jī)構(gòu)宣布已經(jīng)結(jié)合3D打印技術(shù)和多光子聚合技術(shù)，成功打印出了人造血管。該人造血管可以和人體組織之間實(shí)現(xiàn)“溝通”，從而不會(huì)產(chǎn)生器官的排斥，且可以生長(zhǎng)出類似于肌肉的組織。

更加不可思議的是，來(lái)自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)的人造心臟團(tuán)隊(duì)目前宣布，成功用3D打印技術(shù)造出了一顆柔軟的人工心臟。這顆心臟可以自然地跳動(dòng)半個(gè)小時(shí)，然后物質(zhì)就會(huì)開始分解�，F(xiàn)在研究人員正在改進(jìn)這一發(fā)明。

設(shè)備制造
2016年6月，全球第一架3D打印飛機(jī)Thor出現(xiàn)在柏林舍內(nèi)費(fèi)爾德機(jī)場(chǎng)的國(guó)際航空航天博覽會(huì)空中客車展臺(tái)。迷你飛機(jī)Thor在四周各式各樣的巨型噴氣式飛機(jī)當(dāng)中顯得特別矮小，它也是由空中客車公司出品的全球首架3D打印飛機(jī)。

目前3D打印技術(shù)已經(jīng)被空中客車和波音公司所使用，這兩家公司的巨型客機(jī)——空客A350和波音B787“夢(mèng)想飛機(jī)”當(dāng)中，均使用了部分3D打印零件。據(jù)稱，打印零件的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需制作模具，而且制造極為迅速。同時(shí)，生產(chǎn)的金屬零件也能比之前輕30%到50%，關(guān)鍵是，制造過(guò)程中幾乎沒有材料浪費(fèi)和污染物產(chǎn)生。

服裝設(shè)計(jì)
今年5月，阿迪達(dá)斯宣布正在用3D打印技術(shù)制作高性能的襯墊和鞋底，而耐克則宣布與惠普結(jié)成合作伙伴關(guān)系，深化在3D打印上的合作……

越來(lái)越多的鞋業(yè)零售商家正在試圖利用3D技術(shù)為用戶制作“量身訂做”的鞋子，例如阿迪達(dá)斯研發(fā)的一款基于3D打印技術(shù)的概念鞋，根據(jù)用戶在門店跑步機(jī)里留下的跑步數(shù)據(jù)，就可以為用戶定制一雙跑鞋。盡管售價(jià)高達(dá)2000美元一雙，不過(guò)對(duì)于有著更高需求的專業(yè)運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，錢或許不是問題。利用3D打印技術(shù)來(lái)定制一雙獨(dú)一無(wú)二的、個(gè)性化的鞋子，不但適合腳型，還符合自己的運(yùn)動(dòng)方式，讓自己在場(chǎng)上有最出色的表現(xiàn)，才是他們最關(guān)心的

來(lái)源：文匯網(wǎng)