美麗印世界 3D列印引爆第三次工業革命!

家庭兵工廠全面啟動?在家3D列印一把手槍,只需台幣736元!(圖/取自網路)

國際中心/綜合報導

今年5月4日,全球第一支3D列印的手槍在美國奧斯汀試射成功。除了撞針是金屬製品之外,整支槍都是塑膠製造,由3D印表機分別列印完成,這則消息將3D列印技術推上了新聞最前線。

名詞解釋

3D列印是一種快速成形技術,它首先將物品轉化為3D 數據,然後運用粉末狀金屬或塑膠等可黏合材料,逐層分切列印。也就是說,若你擁有一台小型的3D印表機,你只需在電腦中繪製出物品的三維圖,稍等一會兒, 你想要的東西就可以被印出來。實際上,3D列印技術在歐美已有幾十年的歷史,2002年進入中國。

3D列印在今天已是無處不在,美國研究人員甚至已研發出三度空間食物印表機,能使用食材列印餅乾、蘋果派等。目前,3D印表機價格日趨便宜,一般消費者即可以從網路獲得設計藍圖,在家列印想要的東西、物品。

如果孩子想要新玩具、你想換一個新的杯子;你要做的只是下載幾份圖紙,然後在自家的印表機「列印」出來。

人臉巧克力 最好的情人節禮物

相對於傳統製造方式,3D列印最大的優勢無異在於拓展設計人員的想像空間。只要想得到,在電腦上設計出三維數據圖、準備好相應的材料,普通人都可以製作出天馬行空的服裝、首飾和禮物,成為名副其實的時尚先鋒。

珠寶加工業跟3D列印最為麻吉,因為珠寶設計的複雜程度完全不會增加3D列印的成本。事實上,美國的3D列印公司Shapeway已在利用3D列印製造出首飾,其中不乏造型奇特的,如一款聲名大噪、名為「時間守護者」的墜子。最近,該公司還設計出全球第一款3D列印禮服,由著名脫衣舞女郎范斯提試穿。

3D印表機也可以製作出意想不到的禮物。日本一家公司就推出了「3D列印人臉巧克力」服務,可以製作人臉外形的巧克力。只要利用3D掃描設備將人臉的數據輸入到電腦,經過軟體處理,即可以利用3D印表機將模具列印出來,然後在裡面注入巧克力,即可生成跟你的臉神似的巧克力。

醫學神器:破碎的臉 3D列印助重生!

3D列印技術自數十年前從軍方「快速成型」技術進化誕生以來,醫學是最大顯神通的一個舞台。依靠3D列印技術的「直接數位化製造」,許多病人跳脫了傳統器官移植的漫長周期。或許在不知不覺中,你已接觸了這種看似高檔的科技。

據報導,美國科學家利用3D印表機直接製造出一副塑膠機械手臂,讓一名兩歲小女孩的殘廢手臂能夠正常活動。最近,前美國康奈爾大學研究人員利用牛耳細胞,在3D印表機中印出了人造耳朵,對先天性畸形的兒童進行移植。

在美國許多牙科診所,很多定製的口腔裝置現在都要使用3D印表機。牙科醫生在掃描牙齒的位置後,利用3D印表機可以很快製作出牙齒的模型,牙醫甚至可以現場磨製假牙給病人換上。

不久前,英國一名叫莫格的男子就藉著3D印表機技術,恢復了在癌症手術中不得不切除的大部分臉部,得以跟未婚妻完婚。醫生首先在3D印表機中用尼龍一層層塑造莫格的臉部模型,再根據這個模型製造出硅膠假體。裝上假體後,莫格擁有了屬於自己的「新臉」,多年來第一次可以正常喝水和進食。

移居月球:3D印表機是個好幫手?

既然3D印表機什麼都能列印,它可能列印出大規模的建築物嗎?荷蘭建築師睿傑森納已經在試驗這項日趨平民化的科技。他用一台6公尺高的3D印表機,以人工砂岩為材料,「建造」出兩層樓高的拓撲型結構建築。

美國南加州大學工業製造流程學教授科西尼維斯的推斷,如果成功製造出巨型的3D印表機,每棟建築僅僅需要20小時即能完工。他說:「這項極具革新性的技術很可能幫我們儘快解決全球日益緊張的住房問題。」

據說,歐洲航太局將跟一家知名建築機構聯手,未來將機器人和3D印表機帶往月球,用月球的土壤和岩石的粉末為材料,透過3D列印技術在短時間內建造一座功能完備的太空站。

挑戰:「中國製造」優勢不在?

不再依賴人工,沒有組裝流程,3D技術的這些特點,將在某種程度上重新定義工廠。有估計說到2020年之前,3D印表機將可以從事小規模生產,製造過去的勞動密集型工藝品和商品,這項新技術將重塑全球製造業的格局。

2011年6月,歐巴馬宣佈向3D列印產業投入5億美元,以提升美國在製造業上的領先地位。2012年7月17日,美國《外交政策》網站發表題為《製造業的未來在美國,不在中國》的文章。 文中說,3D技術進步,將使中國的製造業會像過去20年美國的製造業那樣迅速衰落。目前,中國的許多企業、高校已經開始透過各種途徑研發、應用3D技術。

一台3D印表機5000元人民幣

當然,對於中國消費者來說,3D印表機並不是什麼遙不可及的技術。大陸淘寶網上,超過300家商店出售3D印表機或相關物品。一台3D印表機售價在5000元人民幣左右。不過,大陸目前的3D印表機相對美國市場仍價格偏高。上周,美國Pirate 3D公司宣佈將推出個人3D印表機,售價僅347美元(合2100元人民幣,台幣1萬出頭)。

影響:第三次工業革命?

航空動力巨擘勞斯萊斯公司工程和技術總監史密斯說:「大工廠裡人擠人的時代將一去不復返。」還有專家認為,3D列印作為一項顛覆性的製造技術,誰能夠最大限度地研發、應用,就意味著掌握了製造業、乃至工業發展的主動權。

節省成本和時間

跟傳統製造技術相比,3D列印具有成本低、省材料、週期短等明顯優勢,從航空、動力裝備到醫療、體育、影視等諸多領域,都可大顯身手。

人人都可以親自為心愛的人設計禮物,並且用3D印表機將禮物「製造」出來。也可以量身定做自己喜歡的東西,隨心定做自己的生活用品。更方便的是,操作3D印表機在半小時內就能上手。這意味著,3D印表機人人都可以操作。有媒體說,3D操作將來會跟傻瓜相機一樣,普及到人們的日常生活中。

作為3D列印技術的發明者和領頭羊,「3D系統」公司就提供3D列印的相關軟體和大量物品設計圖,顧客無須學習複雜的3D設計軟體,即可直接列印所需物品。此外,顧客能從網站付費下載更多物品設計圖:一隻玩具大象收費4.99美元,一枚戒指10美元,一把刮鬍刀15美元。

市場潛力龐大

《國際增材製造行業發展報告》顯示,3D列印技術2011年全球直接產值為17.14億美元,年增長達29.1%。聯合國世界知識產權組織負責人格雷指出,到2015年,全球3D列印業產值有望達到37億美元。

與此相比,去年全球貨物出口額為18.3萬億美元。格雷表示,3D列印業產值雖然從全球來看目前規模尚小,但有望保持較快增長,到2019年達到65億美元。

「通用動力」全球副總裁兼「通用全球研發中心」負責人麥可埃德奇克預測,3年內,3D列印技術就將在航太、醫療器械等高附加值領域獲得應用;5到7年內,隨著設備的不斷成熟,能夠承受和承擔24小時不間斷的製造,3D列印技術就能在更廣泛的領域得到充分應用。

待克服的問題 

但這個被《經濟學人》稱為「將帶來第三次工業革命」的數位化製造技術,在成為「偉大」之前還有很多需要改進的地方,比如材料的單一性、列印物品的精度不夠、以及成本的高昂等。西安交通大學盧秉恒院士說:「由於增材製造的材料研發難度大,導致3D列印製造成本較高;金屬材料成形的製造效率不高,每小時大約只有100到3000克。」

此外,難以形成規模經濟是3D列印的罩門。比如說,僅做一把錘子,成本將無比高昂。當然,由於規模經濟,如果你生產成千上萬把錘子,每個錘子的成本將大大降低。但對3D印表機而言,規模經濟的效應將無足輕重。無論是生產一件產品還是多件產品,開動機器的成本都是一樣的。這就是未來3D技術需要克服和考慮的技術難題。

跟電腦一樣,隨著需求增加和技術進步,3D印表機的價格有望逐步下降。有業內人士指出,在工業領域,3D列印技術不會取代傳統生產方法,而是會與傳統方法攜手並進:「這種技術會影響一些產品的生產方式,但永遠也不會取代舊的方式,未來傳統的減材製造法依然是主流。」相關報導請看這裡

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