最近一家風(fēng)投公司宣布將向工業(yè)級(jí)3D打印領(lǐng)域投資3000萬美元，辦公用品公司史泰博（Staples）也將成為美國首家面向消費(fèi)者銷售3D打印機(jī)的大型零售商。這些消息表明，3D打印已經(jīng)達(dá)到了其拐點(diǎn)。或許也是炒作點(diǎn)。

這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)有數(shù)十年的歷史，但現(xiàn)在才具備了一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)（包括我自己的公司在內(nèi)），使其能夠突破生產(chǎn)商的局限，進(jìn)入主流平臺(tái)。因此，我經(jīng)常被要求站在一個(gè)業(yè)內(nèi)人士的角度，闡述3D打印的熱度與現(xiàn)實(shí)，以及它的發(fā)展前景。

3D打印不會(huì)取代其他生產(chǎn)技術(shù)

3D打印確實(shí)是一項(xiàng)重要的制造工藝，因?yàn)闊o論外觀多么復(fù)雜，它總是能制造出來。其他制造工藝，就算已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化數(shù)十年，經(jīng)常在復(fù)雜的幾何形體面前束手無策，但3D打印機(jī)可以用同樣的便捷，打印出最精細(xì)的外觀和最簡單的形狀。

過去我們從未有過這樣一項(xiàng)技術(shù)，能夠隨心所欲地將自己的想法轉(zhuǎn)化為實(shí)際物體，幾乎無需考慮現(xiàn)有設(shè)備或技術(shù)。然而，就像微波爐無法取代其他烹飪工具一樣，3D打印也不會(huì)取代其他生產(chǎn)技術(shù)，更不用提取代工業(yè)級(jí)的生產(chǎn)技術(shù)。它只能作為一個(gè)補(bǔ)充工具。

事實(shí)上，3D打印仍然是一項(xiàng)極不成熟的技術(shù)。我們給3D打印賦予了一個(gè)神奇的光環(huán)，就像科幻小說一樣，但只要使用3D打印機(jī)一段時(shí)間，你就會(huì)立即感受到自己需要更快速的制造時(shí)間、更高質(zhì)量的打印、更大的原型產(chǎn)品、更好和更便宜的材料等。

3D打印領(lǐng)域需要一則類似于摩爾定律的定律

盡管3D打印描繪了無限復(fù)制的前景，包括復(fù)制丟失的零件、鞋、身體器官、樂器，甚至是槍支，但還有一個(gè)關(guān)鍵的事實(shí)：3D打印雖然不受復(fù)雜性限制，但它受制于體積大小。這就出現(xiàn)了“三次方定律”。

隨著體積的增加，成本、打印時(shí)間、材料數(shù)量都會(huì)成倍增長。因此，如果我們想要打印兩倍體積的物體，我們需要花費(fèi)8倍的時(shí)間和8倍的成本。如果想要打印三倍體積的物體，那么需要花費(fèi)27倍的成本和時(shí)間。以此類推。

3D打印生態(tài)系統(tǒng)正在發(fā)生變化

3D打印的“三次方定律”帶來的限制，以及不受復(fù)雜性限制導(dǎo)致的體積增加，應(yīng)當(dāng)成為任何3D打印發(fā)展討論的考慮因素。不過任何介于這兩個(gè)恒量之間的因素都在持續(xù)發(fā)生變化，這其中包括3D打印的質(zhì)量和速度，另外越來越多的個(gè)人和公司正努力克服當(dāng)前的限制，擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的使用范圍。

當(dāng)前最常見的3D打印方式是用比面包盒還小的打印機(jī)，打印塑料機(jī)器，設(shè)備既包括RepRap等開源打印機(jī)，也包括3DSystems推出的Cube（這也是史泰博銷售的3D打印機(jī)）等現(xiàn)貨供應(yīng)的打印機(jī)。另外還有MakerBot等低成本的商用打印機(jī)，以及Stratasys和EOS等公司推出的更加昂貴的工業(yè)級(jí)打印機(jī)。

不過這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)里不只有打印機(jī)。3D打印只是不斷加快的“軟件控制生產(chǎn)”趨勢的組成部分，這個(gè)趨勢不僅令3D打印機(jī)，還有激光切割機(jī)、車床、刳刨機(jī)，工業(yè)機(jī)器人等越來越強(qiáng)大，越來越便宜，越來越實(shí)用，因此普通用戶也越來越易于使用。軟件令這個(gè)領(lǐng)域更加民主，就像PC令計(jì)算領(lǐng)域更加民主一樣。

3D打印需要更好的商業(yè)模式

隨著當(dāng)前塑料材料不斷改進(jìn)，3D打印材料和產(chǎn)量也不斷增加。現(xiàn)在的大型工業(yè)打印機(jī)可以打印金屬、橡膠、陶制品，甚至是塑料。然而，很多評(píng)論者過于著重關(guān)注打印材料限制，因此忽略了更加重要的一點(diǎn)：成本。

一般來說，一臺(tái)3D打印機(jī)在其一生的使用時(shí)間里，會(huì)使用長達(dá)數(shù)英里的材料（實(shí)際上就是塑料卷軸）。因此，很多生產(chǎn)商采用了剃須刀和剃須刀片的商業(yè)模式：也就是說，3D打印的墨盒商業(yè)模式。這使得3D打印機(jī)與常用打印機(jī)在采用材料方面幾乎沒有任何區(qū)別，但是消費(fèi)者的成本卻增加了百倍。因此，我認(rèn)為這個(gè)領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一種全新的商業(yè)模式，有助于擴(kuò)展3D打印技術(shù)的使用范圍，并提升市場活力。

以下這些是重要的研究方向：

最近關(guān)于3D打印的每一則消息都能引起轟動(dòng)，因此很難說出哪些尋常普通，哪些值得關(guān)注。3D打印的每個(gè)領(lǐng)域都在時(shí)刻發(fā)生更新，尤其是可打印的物體，無論是替換部件或是全新設(shè)計(jì)，無機(jī)或是有機(jī)材料，從微小物體到一座房子，從地球到太空。

我認(rèn)為，需要著重關(guān)注的兩個(gè)領(lǐng)域是：打印電子產(chǎn)品（即不僅僅是物體，還要具備邏輯和功能），以及處于萌芽狀態(tài)的生物打印。后者是3D打印機(jī)最令人興奮的前景之一。例如，維克森林大學(xué)的安東尼·阿塔拉（AnthonyAtala）博士已經(jīng)率先實(shí)施了一項(xiàng)工作，成功打印并移植了人體尿道。圣迭戈的Organovo公司打印出了具備機(jī)能的人體組織，可以應(yīng)用于醫(yī)療研究和臨床應(yīng)用。另外CraigVenter’s和CambrianGenomics（我對(duì)這家公司進(jìn)行了小規(guī)模投資）等公司甚至在打印人類DNA序列組。

3D打印領(lǐng)域的另外一個(gè)重要方向是關(guān)于建筑規(guī)模的3D打印，例如加州大學(xué)伯克利分校的羅恩·拉爾（RonRael）正在研究新型低成本有機(jī)材料，南加州大學(xué)的鮑里斯·貝羅克·科什尼維斯（BorisBehrokhKhoshnevis）正在試驗(yàn)3D打印完整規(guī)模的建筑物。

歐洲空間局和知名建筑與設(shè)計(jì)公司Foster+Partners已經(jīng)開展合作，共同設(shè)計(jì)和3D打印一個(gè)月球基地，不過這個(gè)理念的最美之處在于它計(jì)劃完全使用月球上的土壤作為打印材料。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)檫@有助于擺脫材料限制，將3D打印原料從供應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷ふ摇Ａ硗庖灿腥送ㄟ^黑客手段使一臺(tái)3D打印機(jī)完全使用廢棄材料，使3D完全實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用和再利用。

下一個(gè)轉(zhuǎn)折是從原型轉(zhuǎn)化為限量生產(chǎn)

3D打印和軟件控制生產(chǎn)領(lǐng)域的其他技術(shù)趨勢從根本上改寫了大規(guī)模生產(chǎn)的規(guī)則。我們不必再為了降低成本和提高質(zhì)量而大規(guī)模生產(chǎn)某個(gè)產(chǎn)品，我們能夠以合理的成本，較小的產(chǎn)量獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。

有這樣一個(gè)趨勢正逐步顯現(xiàn)：3D打印不僅僅是快速打印小型塑料部件的原型，還可以應(yīng)用于小批量生產(chǎn)。不過我認(rèn)為3D打印并不會(huì)取代低成本的生產(chǎn)方法。

想想美國在線打印公司Kinko的模式，它并沒有取代桌面打印機(jī)或者印刷廠，但仍然在打印領(lǐng)域扮演重要角色。通過3D打印，Shapeways等公司擴(kuò)大了打印機(jī)硬件和軟件控制生產(chǎn)的生態(tài)系統(tǒng)，提供了3D打印和設(shè)計(jì)服務(wù)。另外還有一些設(shè)計(jì)智庫，例如Thingiverse和Instructables（為Autodesk所有）進(jìn)入了這一領(lǐng)域。

雖然基于收費(fèi)、高成本、耗時(shí)耗材料的商業(yè)模式很容易打破，但這畢竟就像是在賽馬比賽里只有一匹小馬，難以保證勝利。在這個(gè)領(lǐng)域，最早出手者并不一定會(huì)拿到優(yōu)勢，還需要有一個(gè)真正豐富和繁榮的社區(qū)，這才是在競爭激烈的領(lǐng)域里脫穎而出的關(guān)鍵。

我認(rèn)為，3D打印不能像大規(guī)模生產(chǎn)一樣用同樣方式生產(chǎn)所有商品，而應(yīng)當(dāng)從限量生產(chǎn)高價(jià)值產(chǎn)品開始，例如修復(fù)類設(shè)備，或者珠寶等需要預(yù)訂的商品。大多數(shù)3D打印都將是個(gè)人和定制商品，這類似于我們當(dāng)前對(duì)墨盒打印機(jī)的使用方式。就像“選擇、編輯、燒錄”成為數(shù)字音樂的主題模式一樣，未來我們會(huì)看到現(xiàn)實(shí)世界出現(xiàn)類似的事情：“拍照、編輯、打印”（或者下載、編輯、打印），只需使用手機(jī)攝像頭就可以讓計(jì)算機(jī)運(yùn)行。

3D打印無法將生產(chǎn)業(yè)務(wù)帶回美國

那么，這種能力會(huì)不會(huì)將生產(chǎn)業(yè)務(wù)帶回美國和其他發(fā)達(dá)國家呢？會(huì)，也不會(huì)。它有助于推動(dòng)國內(nèi)生產(chǎn)，但并不是以同樣的方式，也不會(huì)將過去失去的就業(yè)崗位帶回美國。未來的產(chǎn)品公司將會(huì)把設(shè)計(jì)、工程和生產(chǎn)更加緊密地結(jié)合起來，快速生產(chǎn)原型產(chǎn)品和小規(guī)模投產(chǎn)的能力對(duì)公司成功至關(guān)重要。這意味著，未來的就業(yè)崗位仍然需要高技術(shù)人才，而這些人才同樣需要數(shù)字能力。

或許要想真正理解計(jì)算機(jī)在下一代生產(chǎn)中發(fā)揮的作用，唯一的方法就是忽略它。融資平臺(tái)Kickstarter上有一款令人感到愉悅的3D打印設(shè)備，名為3Doodler，它無需連接計(jì)算機(jī)，目前已經(jīng)融資超過200萬美元。你可以將它握在手里，在空氣里“畫畫”，實(shí)際上就是在它上面堆積可融塑料。這就像是在空氣里用濕沙子堆積城堡。因此，雖然這項(xiàng)革命看似以硬件為中心，實(shí)際上微處理器和軟件是不可或缺的。