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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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【3D打印開花宣言】 已有12人參與
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【3D打印開花宣言】(上)人人皆可制造的時代 2013/03/08 00:00 【日經(jīng)BP社報道】3D打印機的制造業(yè)認(rèn)知度突然大增。3D打印的市場正要開花，制造業(yè)正要因此而掀起一場重大變革。這種變化對制造業(yè)而言是威脅還是推動力？讓我們一起展望未來。 [table=430,#ffffff,,0][tr][td]  [/td][/tr][/table]隨著3D打印機*1的普及，制造業(yè)的世界面臨重大變化。在既有常識未能想到的領(lǐng)域，來自3D打印的產(chǎn)品和服務(wù)已經(jīng)開始展露頭角。 *1 3D打印機：文中的3D打印機是指根據(jù)3D數(shù)據(jù)制作截面圖，通過逐層疊加材料制造立體形狀的所有使用Additive Manufacturing技術(shù)的裝置。一般多指從可動噴頭噴射材料成型，也就是利用印刷技術(shù)的裝置。通過激光照射使光固化樹脂硬化，或者燒結(jié)金屬和樹脂粉末形成立體形狀的類型有時并不稱為3D打印機。 2013年1月，芬蘭諾基亞（Nokia）公開了該公司手機后蓋的3D數(shù)據(jù)，供用戶使用3D打印機進行DIY。企業(yè)公開自身產(chǎn)品的3D數(shù)據(jù)，把制造交給用戶可謂是一項劃時代的舉措。 [table=430,#ffffff,,0][tr][td]  [/td][/tr][/table]日本的CAD/CAM供應(yīng)商FASOTEC公司（總部：千葉市）與婦產(chǎn)科診所廣尾Ladies合作，開始提供利用3D打印機為打印腹中胎兒模型的服務(wù)。在2013年2月于東京都內(nèi)舉辦的一場以情人節(jié)為主題的體驗活動上，一位女觀眾制作了自己頭像的巧克力，其模具也使用了3D打印機（參見“【3D打印機開花宣言】(下)十大應(yīng)用案例”）。 這些事例意味著在今后，原本只是買方的用戶將能夠成為商品的制作者，能夠策劃或設(shè)計出制造企業(yè)以往沒有提供的新產(chǎn)品。而且，可以實現(xiàn)向每位用戶提供不同產(chǎn)品的終極定制生產(chǎn)模式。于是，在街頭巷尾，一場隨著3D打印機的普及，用戶走進制造業(yè)的大變革開始了。 引發(fā)變革的3個理由 3D打印機的利用始于制造業(yè)的試制步驟。正如把3D打印又稱作“快速成型”一樣，與以往方法相比，3D打印的最大優(yōu)點是能在短時間內(nèi)完成試制品。正因為如此，即便是裝置價格高達(dá)數(shù)百萬～1000萬日元的3D打印機，也能擁有足夠高的性價比。 近年來在制造業(yè)用注射成形或者沖壓工藝來制造模具、或者生產(chǎn)線上使用的夾具，擴展了成形以及沖壓的應(yīng)用范圍。但這些做法基本上都是對制造業(yè)原有加工方式的替代，沒有帶來現(xiàn)在象3D打印機這樣的巨大變革。 那么，為什么使用3D打印機提供的產(chǎn)品和服務(wù)會在今天開始掀起熱潮了呢？其背后主要有3個理由。也即源于“裝置低價化”、“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的充實”、“造型材料的品種增加”的快速進步。 “裝置低價化”方面，最近幾年，向可動噴嘴的尖端供應(yīng)線狀樹脂，在噴嘴部分熔化樹脂后逐層打印立體模型的3D打印機，接連推出10萬日元左右的產(chǎn)品。這使得過去無意使用3D打印機的個人和非制造業(yè)企業(yè)也萌生了導(dǎo)入3D打印機的想法。 3D打印機供貨量的增加也印證了這一點（圖1）。2011年，全世界個人用3D打印機的供貨量達(dá)到了約2.3萬臺，激增到了上年的4倍左右，2012年以后增長得應(yīng)該更快。 [table=430,#ffffff,,0][tr][td]  [/td][/tr][tr][td]圖1：3D打印機供貨量激增3D打印機供貨量不斷增加，2011年個人用3D打印機的供貨量增加尤為顯著。[/td][/tr][/table] 在“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的充實”方面，隨著SNS（社交網(wǎng)絡(luò)服務(wù)）推動的信息交流日趨活躍，3D打印機相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（電子市場）等也相繼涌現(xiàn)（參見“【3D打印機開花宣言】(下)十大應(yīng)用案例”）。3D打印機及其作用逐漸為人所知。而且，無需購買3D打印機即可購買到造形物體的環(huán)境已經(jīng)形成。 在“造型材料的品種增加”方面，3D打印機使用的新材料不斷被開發(fā)出來，范圍甚至覆蓋了制造業(yè)以外的其他商用領(lǐng)域，比如醫(yī)療和食品等。 技術(shù)開發(fā)速度加快 那么，隨著3D打印機在一般社會中的認(rèn)知度的快速攀升，今后會發(fā)生什么呢？答案是產(chǎn)品開發(fā)的進一步加速和市場的進一步擴大。由于3D打印機低價化等因素的推動，3D打印機市場正在擴大，涉足該市場的企業(yè)數(shù)量也隨之增加。企業(yè)之間的競爭愈發(fā)激烈，從而進一步推動價格的降低、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的充實以及造形材料品種的增加，也就是進入“正循環(huán)”（圖2）。 [table=430,#ffffff,,0][tr][td]  [/td][/tr][tr][td]圖2：3D打印機環(huán)境的變化隨著造形材料、裝置的進化，以及低價格化，用途逐漸擴大，用戶層也在壯大。在正循環(huán)的作用下，材料和裝置進化和低價格化還將繼續(xù)。[/td][/tr][/table] 迄今為止，通過在制造業(yè)使用3D打印機，使得材料和性能的進步、以及低價格化這一循環(huán)過程得到了一定程度的發(fā)展。 而現(xiàn)在出現(xiàn)的正循環(huán)，在性質(zhì)上與以往有著本質(zhì)上的不同。隨著3D打印機覆蓋到包括一般民眾在內(nèi)的非制造業(yè)領(lǐng)域，制造業(yè)以外的豐富資源和技術(shù)都將得到運用，從而使技術(shù)開發(fā)達(dá)到一個前所未有的速度*2。低價格化的速度將會更快，造形材料的種類也將激增。 *2 有望朝著傳統(tǒng)制造業(yè)常識無法想像的嶄新方向進化。 正如智能手機轉(zhuǎn)眼之間取代了普通手機一樣，正循環(huán)一旦形成，市場就無法馬上萎縮。從這個意義上來說，3D打印機市場可以說已經(jīng)綻放出了美麗的花朵。（未完待續(xù)，記者：中山力，《日經(jīng)制造》） 【3D打印開花宣言】(中)十大應(yīng)用案例 用戶變?yōu)橹谱鞣?/b> 1 DIY智能手機殼 芬蘭諾基亞于2013年1月公開了Windows Phone“Lumia 820”后蓋的3D數(shù)據(jù)“3D-printing Development Kit”。用戶可以直接使用該數(shù)據(jù)，以喜歡的顏色進行3D打印，也可以定制圖案。數(shù)據(jù)包括組裝成品的3D數(shù)據(jù)（下方藍(lán)色部件），以及6個構(gòu)成組件的3D數(shù)據(jù)（下方灰色部件）。“Lumia 820”的理念原本就是讓用戶自由換殼。在美國，這樣的后蓋售價為25美元。（攝影：諾基亞） [table=430,#ffffff,,0][tr][td] [/td][/tr][/table]2 自制選配件 瑞典Teenage Engineering也公開了產(chǎn)品的3D數(shù)據(jù)，提供了用戶利用3D打印機制作部件的機會。該公司在官網(wǎng)上公開了音樂合成器“OP-1”選配件（背帶部件等）的3D數(shù)據(jù)。另外，3D數(shù)據(jù)還可以通過“Shapeways”網(wǎng)站下載。用戶下載數(shù)據(jù)后，可自己利用3D打印機進行制作，也可以從Shapeways上購買利用3D打印機制作好的成型制品。當(dāng)然也能買到企業(yè)提供的部件。例如，名為“Pitch Bend”的選配件（下圖右上方紅色部件），在企業(yè)的直銷網(wǎng)站上售價為9美元，而在“Shapeways”上的成型制品有4種顏色，售價為3.57美元到4.47美元。（照片提供：Teenage Engineering） [table=430,#ffffff,,0][tr][td]  [/td][/tr][/table]終極定制 3 給用戶的設(shè)想賦予形狀 INCS（總部：東京）經(jīng)營的3D打印服務(wù)“Inter Culture”銷售3D打印機成型的各種商品。右下圖是裝點葡萄酒瓶的裝飾品。基本形狀由INCS提供，文字（Message）部分由用戶定制。左圖（發(fā)射臺）與中下圖（運輸火箭的車輛）是與萬代的“成年人的超合金 土星5號運載火箭”一同陳列的商品。運輸火箭車輛的誕生源于與消費者之間的意見交流。即便是銷量難以估計的產(chǎn)品，也可以使用3D打印機靈活地應(yīng)對。 [table=430,#ffffff,,0][tr][td]  [/td][/tr][/table]4 任何設(shè)計皆可 利用3D打印機可以設(shè)計出非常個性的產(chǎn)品。圖為3D打印機生產(chǎn)商美國3D Systems的關(guān)聯(lián)企業(yè)——荷蘭Freedom Of Creation通過Web網(wǎng)站銷售的凳子和燈罩。（攝影：3D Systems） [table=430,#ffffff,,0][tr][td]  [/td][/tr][/table]任何人都可以策劃、設(shè)計 5 制造世界上獨一無二的情人節(jié)巧克力 在2013年2月2日和9日舉辦的“贈送超高檔肖像巧克力”體驗活動上（東京澀谷“FabCafe”與K's Design Lab（總部：東京）聯(lián)合主辦），參與者首先掃描自己的相貌，獲得3D數(shù)據(jù)，然后利用3D打印機制作原型（左下圖）。把原型轉(zhuǎn)印到硅膠模后，只需注入巧克力待其凝固，即可得到酷似自己長相的巧克力（右下圖）。參加的近20位女性都是從未接觸過3D打印機的普通消費者。通過3D打印機，以前無法想象的服務(wù)也可以提供給一般消費者。這個體驗活動據(jù)說還受到了著名巧克力制造商的關(guān)注。3D打印機在食品加工領(lǐng)域今后也有望得到更多活躍的機會。 [table=430,#ffffff,,0][tr][td]  [/td][/tr][/table]6 藝術(shù)家躍躍欲試 藝術(shù)家也開始使用3D打印機。右圖是雕刻家名和晃平的作品。這是2012年在韓國展出的高13×寬15×縱深12m的巨型作品《Manifold》的1/30模型，成型采用3D打印機。制作微縮模型是為了研究光線效果和仰望時的感受。作品前方是人的1/30模型，通過制作微縮模型，可以對展示方式進行模擬探討。 [table=430,#ffffff,,0][tr][td]  [/td][/tr][/table]7 讓觀展者親手觸摸的石器復(fù)制品 2013年2月2日～3月17日舉辦的“驚天博物館藏品展——好奇心穿越時空、跨越世界”（明治大學(xué)博物館、南山大學(xué)人類學(xué)博物館、名古屋市博物館聯(lián)合策劃）展出了埼玉縣砂川遺跡出土的舊石器時代石器（國家指定重要文化財產(chǎn)）（下圖）。主辦單位利用3D打印機制作了石器的復(fù)制品，提供給觀展者提供了親手觸摸�？脊艑W(xué)、文化財產(chǎn)等領(lǐng)域同樣是3D打印機活躍的舞臺。（攝影：明治大學(xué)博物館、名古屋市立大學(xué)研究生院藝術(shù)工學(xué)研究科） [table=430,#ffffff,,0][tr][td]  [/td][/tr][/table]8 幫助醫(yī)生提高技能 醫(yī)療機構(gòu)也在加大對3D打印機的利用。骨骼立體模型（下圖）除了外觀形狀之外，還重現(xiàn)了切斷時的質(zhì)感。通過使內(nèi)部達(dá)到多孔的效果，使用樹脂材料可以得到與實際骨骼相同的觸感。內(nèi)臟的立體模型（右下圖）是根據(jù)患者的CT掃描數(shù)據(jù)，利用3D打印機制作的立體模型。通過使用透明材料，血管、病灶等內(nèi)部情況清晰可辨。在向患者說明病情和手術(shù)參照等用途中已經(jīng)得到了應(yīng)用。（攝影：FASOTEC醫(yī)學(xué)工程中心） [table=430,#ffffff,,0][tr][td]  [/td][/tr][/table]9 驗證醫(yī)療器械的功能 對于熟悉醫(yī)療器械的功能和操作練習(xí)，各式各樣人體仿真模型必不可少，腹腔鏡手術(shù)使用的骨盆仿真模型（左下圖）和胸腔鏡手術(shù)使用的仿真模型（右下圖）等都已經(jīng)投入了實用。不只是醫(yī)生，這也是醫(yī)療器械企業(yè)需求強烈的用途。（攝影：FASOTEC醫(yī)學(xué)工程中心） [table=430,#ffffff,,0][tr][td]  [/td][/tr][/table]10 留下腹中胎兒的成長記錄 Fasotec的醫(yī)學(xué)工程中心于2012年7月，與婦產(chǎn)科診所廣尾Ladies（東京惠比壽）合作，啟動了名為“天使之形”的3D打印服務(wù)。服務(wù)的內(nèi)容是通過MRI拍攝孕婦腹部，母體用透明樹脂、胎兒用白色樹脂成型（左下圖），或是使用在廣尾Ladies接受診斷時的3D超聲波圖像，對胎兒進行局部成型（右下圖）。前者的價格約為10萬日元，后者約為5萬日元。 [table=430,#ffffff,,0][tr][td]  [/td][/tr][/table]銷售3D打印機成型品和3D數(shù)據(jù)的網(wǎng)站 下圖是美國3D Systems經(jīng)營的銷售網(wǎng)站“Cubify”的畫面。網(wǎng)站除了為該公司的個人3D打印機“Cube”和“CubeX”用戶提供信息交流平臺之外，還向公眾銷售3D打印機數(shù)據(jù)、或者用戶上傳3D數(shù)據(jù)，利用Cubify的成型服務(wù)制作成品的服務(wù)。右圖是美國Shapeways經(jīng)營的市場網(wǎng)站“Shapeways”的畫面。該公司不僅使用樹脂材料，還擁有可以使用金屬材料的3D打印機，立體模型成型服務(wù)涉及的材料十分廣泛。（未完待續(xù)，記者：中山力，《日經(jīng)制造》） [table=430,#ffffff,,0][tr][td]  [/td][/tr][/table] |
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目前3D打印機的產(chǎn)品實用性還有待拓展，行業(yè)發(fā)展突然引人注目有一定資本炒作之嫌。 3D打印技術(shù)很早就開始起步，但還有很多技術(shù)缺點一直未能解決，材料種類受限制，成品強度需要新的評估方式。 二是生產(chǎn)效率低下，簡單的一些小零件一次制造時間非常長，節(jié)省了工序并沒節(jié)省生產(chǎn)時間。 三是目前還需要市場來驗證3D打印機的可行性。價格下不來，實現(xiàn)不了利潤的轉(zhuǎn)化，必定也阻礙3D打印技術(shù)的研發(fā)。 3D打印技術(shù)還有很長的路要走，個人認(rèn)為與傳統(tǒng)工業(yè)不存在對立關(guān)系。隨著技術(shù)越來越高，可能慢慢融入到傳統(tǒng)工業(yè)中去。傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)方式繼續(xù)發(fā)揮長處，3D打印技術(shù)把最新的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明用來彌補傳統(tǒng)工業(yè)的短板，相輔相成，各司所長。 |
10樓2013-03-19 14:34:00
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2樓2013-03-11 16:58:16
異_風(fēng)
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4樓2013-03-12 16:41:51
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9樓2013-03-14 13:37:08
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