3D打印机会在制造业掀起颠覆性的革命吗？

“3D打印”这个术语突然出现在我们眼前，并在一夜之间为世界所知。事实上，3D打印技术并非凭空出现。它诞生于80年代中期。这是美国科学家发明的第一种加工方法，3D打印的研究、开发和应用也一直在进行。2012年4月，《经济学人》的一篇文章使得3D打印变得非常流行，甚至被称为“第三次工业革命”。3D打印技术诞生20多年来，已经广泛应用于航空航天、汽车、模具、生物医学、电子、建筑等专业领域。它还被应用于个人消费、办公、教育等热门领域。先进的3D激光打印机不仅可以烧结或熔化塑料、蜡和沙子，还可以直接烧结金属。北京航空航天大学航空航天国家实验室拥有目前中国最大的3D激光打印机。该打印机长12米，用于为中国的商用飞机项目制造大型复杂部件，包括钛机身框架和高强度钢起落架。

MakerBot公司生产的小型3D打印机

照片来源:https://commons.wikimedia.org/wiki/file:·马克博·希戈马蒂·布雷·pettis.jpg

外国专家曾经说过:“3D打印有潜力改造我们制造的几乎所有东西。”如前所述，3D打印有可能给制造业带来一场颠覆性革命，但迄今为止，3D打印热还不足以引发一场颠覆性革命。互联网上一直有一句谚语，“3D打印可以推动第三次工业革命”。然而，到目前为止，还没有人给出第三次工业革命的精确定义。如果一个人甚至不知道第三次工业革命是什么，他怎么能断定它是否能推动革命呢？

我们都知道蒸汽机的发明代表了第一次工业革命，电力和内燃机的发明代表了第二次工业革命。经过这两次工业革命后，我们的生产能力有了很大的提高。尽管仍有很大的改进空间，但生产能力的提高只能算作第一次和第二次工业革命的衍生物。如果我们真的想严格地讨论第三次工业革命，作者认为第三次工业革命应该把第一次和第二次工业革命的产品完美地联系起来，同时把产品的生产单位从工厂中解放出来，这样每个人都可以成为一个工厂。与前两次工业革命相比，随着3D打印技术的广泛使用，现代制造业可能不再使用大规模集中人力、资本和设备等生产要素的工厂，而是转向基于3D打印机的更灵活、成本更低的生产方法。这种趋势被称为“社会制造”。当这种方法被广泛使用时，每个人都可以成为一个工厂。

各种个性化3D打印茶杯

来源:https://en.wikipedia.org/wiki/file: 30 _塔斯社_ 30 _焦耳_ 3d _印刷_ c% c3% a9

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当前3D打印机的发展趋势和计算机的发展趋势几乎是同一个轨迹。起初，它们又大又笨，速度非常慢。但是现在计算机的发展完全扭转了这一趋势，变得更轻更快。目前，影响3D打印机的主要问题之一是打印速度太慢。然而，只要制造业继续发展，在现有的3D打印方法中可能会有更好的材料形成方法或革命性的创新。

那么，3D打印是制造业革命的机会吗？

在我看来，3D打印的新趋势在于个性化。他的力量不在于推翻一个行业，而在于推翻人们创造事物的能力。它不能取代传统的制造业。因为它有其缺点:如材料强度差、输出效率低、生产精度低等。，但它可以很好地制作设计原型，增加人们的设计方法。传统的流程是企业负责融资、设计、生产、销售和推广。也许新的过程是由个人设计，由所有人资助，由第三方制造商生产，通过互联网营销和推广。这样，真正的创造力就会从企业手中转移到能接触到何有才的个人手中。这实际上是人类历史上的又一次颠覆性革命。

计算机辅助设计绘图，只要能使用工程绘图软件的人就能使用3D打印机来创作东西。

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3D打印促进个人创造力的难点在于如何让人们将自己的想法转化为电脑上的虚拟模型。如何在2D空间设计3D模型？计算机2D显示屏的性质决定了很难直观地制作三维模型。也许将来会有更好的方法来建立模型，也许通过使用虚拟现实或3D扫描仪。

3D打印技术是革命性的，但不一定是颠覆性的。它可以成为制造业的灵魂，而不是整体。3D打印缩短了从设计到脚手架板到大规模生产的生命周期，特别是对于复杂的产品。然而，它仍有很大的改进和扩展空间。当前的3D打印技术仍在快速发展。它更适合打印小型号。就时间和成本而言，它对于特别大的设备和建筑可能不具有全面的竞争优势。

3D打印创造栩栩如生的人物

资料来源:https://commons.wikimedia.org/wiki/file: 3d自拍1 _ 20 _比例尺_我的手掌

透明缎光丙烯酸清漆IMG 4751

然而，不排除3D技术将被不断优化和改进。如果我们引进更多专业的、针对特定市场的产品来满足不同行业的需求，我们一定能够在这个领域形成竞争力。与此同时，它将极大地改变产业形态，逐步将制造业从劳动密集型产业转变为技术密集型和资本密集型产业。缩短从设计到制造的周期将使用户更容易(也更便宜)获得产品需求，并且不断改进产品的能力将大大增强。

这样，新产品的开发将会有更频繁的迭代。制造业对劳动力的需求将会减少，而对设计人才和产品经理的需求将会增加。制造业对固定资产投资的需求将继续增加。因此，制造业将逐渐从劳动密集型转向技术密集型和资本密集型产业。

那么，3D打印会带来一场颠覆性的革命吗？问题的关键不在于它的力量能否推翻传统的制造业，而在于它能否增强个人的创造力。3D打印本身也是一种机械制造(将材料制造添加到机械制造的三个类别中)。3D打印技术的成熟也标志着机械制造的成熟。人类是工具的创造者，未来的趋势应该是从工厂中释放个人创造力，并将创新能力归还给每个人。(中国科普)

作者:史帅康橙色科普团队，博士。上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室候选人

审稿人:余乃功，北京工业大学教授，中国著名科普专家