3D打印所带来的工业变革

    
    一日不见,如隔三秋。这一句古代谚语刚好可以用来形容现在的科技发展速度。有时候连科幻小说都有点跟不上节奏了。从原型设计到工业制造,3D打印技术已经开始向全产业链渗透并将取代部分产业。想一想:3D打印的仿生耳能让你听到自然的耳朵听力频率之外的东西;3D打印的蛋糕浇头将饮食加工行业的创新提高到了一个全新的档次;用3D打印技术只需要短短几个小时就能造出你梦想中的小房子……3D打印是一项革命性的技术,将会对各行各业带来巨大的影响。据2014年的沃勒斯报告指出:3D打印创造的产值将会由2013年的30.7亿美元达到2018年的128亿美元,并且在2020年其产值将会超过210亿美元。

  

  无怪乎打印机巨头惠普公司要火急火燎地进入这一行业了,他们将专注于为企业市场提供速度更快、价格更低的3D打印机版本。那么这是否就是3D打印由创客运动迈向工业制造的第一步?3D打印的世界是由3D的物理产品和数字世界的想法构成的;通过在数字世界中构建的2D图纸然后在世界上任何一个联网的3D打印机上完成制造,当然,首先你需要足够的带宽和准确的IP地址来传送你的数字模型。这确实会给传统制造业带来伤害,至于伤害的程度和发生伤害的时间还取决于多种经济因素、技术可行性、政策和政治。然后我们才能从DIY爱好者的手里将3D打印解救出来。

  在我们提出这些问题之前,让我们来看看除了原型、玩具和模型制作外,3D打印已经取得的和将要取得的成果有哪些。

  在医药领域,复杂的生物组织的3D打印技术(也称生物打印)已经为再生医学开辟了新的道路。随着医药领域对这项技术的理解的加深,研究人员甚至试图通过建造有助于骨骼稳定的多孔结构来诱导出身体的自然愈合机制。这项与干细胞研究相结合的前沿技术将会对器官的移植和定制带来革命性的影响。还可以通过3D打印技术再现人体中最复杂的器官,比如大脑,从而为复杂的医疗手术提供仿真。

  在航空航天工业中,3D打印技术早已经得到了采用,它们通过大大小小的3D打印的部件来节省时间、材料和成本。3D打印在航天工业制造还具有特别的优势——在太空中材料是零重力的。而且对关键部件的供应也能够达到及时供给而不需要保证库存。

  汽车领域也已经在3D打印的道路上发展了很久,开源3D打印的汽车已经驶出了展览厅。美国Local Motors公司就在芝加哥国际制造技术展览会(IMTS)上展出了世界第一辆3D打印的汽车Strati。所以打印汽车不是什么难事。未来我们可以自己定制自己的汽车吗?“不过那有什么了不起?”未来的人或许会这样说。因为他们已经在打印带有肌肉组织的机器人了。

  由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校开发的3D打印的“生物机器人”在运动和方向识别上就非常灵活。所以忘了机器人招牌式的木讷动作吧。基于这项突破,研究人员正在研究设计能够复杂环境信号的机器系统。

  那么我们将因此走向何处?

  围绕着3D打印技术的令人振奋的增长是显而易见的,而且并不是没有道理。3D打印技术将会将生产由大规模的制造商转移到小团体和个人,并将带来前所未见的高效率。当然,并不是所有的东西都可以通过3D打印进行制造,但3D打印技术的广泛采用可以减少对物流的依赖,因为设计者可以通过数字的方式将自己的设计送至需要的地方。3D扫描技术也是生态系统建立的强有力的推动力。逐层制造的3D打印技术还能通过更为灵活的方式制造复杂高效的集合形状,从而最大程度上减少了材料的浪费。

  

  通过降低生产成本和产品的复杂度,3D打印将迫使通过降低生产成本和复杂性,3D打印将迫使企业追求用以塑造自己特殊性的替代方案。这将有助于企业提高他们的售后服务、提供更便捷的按需生产服务和替代部件。制造商将会和客户走得更近,而普通消费者也将变成专业消费者。

  当然,仍有一些障碍需要克服。其中包括根深蒂固的观念和政策,新制造业更加重视短期的经济和社会效益,所以这样的革命的积极意义往往难以设想。

  麦肯锡公司预计到2025年各种3D打印应用带来的经济影响将达到2300亿美元到5500亿美元之间,其中最大的影响来自消费品领域,其次是对制造业的影响。随着3D打印技术的持续扩张,制造业和行业融合都将迎来有趣的变化。

  几乎每一个行业都会受到3D打印技术的影响。从创新到制造,我们将迎来一个分布式只在的工业革命,你准备好了吗?
 

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