3D打印迅速發(fā)展，自己在家做手辦這價格太香了
與目前很多新興科技（5G、自動駕駛等）相比，3D 打印看起來技術(shù)含量似乎很低，但它的實用價值卻完全不在其他科技之下。只是因為我國制造業(yè)太成熟發(fā)達(dá)，以目前的 3D 打印水平來說完全無法對傳統(tǒng)制造業(yè)造成影響，所以大家感知不強。
但3D打印在國外卻異常火熱。因為疫情的影響導(dǎo)致外國人民無法順利買到「中國制造」的商品，與此同時3D打印項目卻呈指數(shù)增長。
3D 打印簡化了制造流程、縮短供應(yīng)鏈和分銷鏈，只需要將設(shè)計好的模型輸入3D打印機即可獲得成品，實現(xiàn)了「生產(chǎn)個人化」。
01.什么是3D打印
3D 打印雖然也叫打印，但和傳統(tǒng)打印幾乎沒有相似之處。
3D 打印是一種「制造過程」，它將材料逐漸堆疊，形成一個三維體。以傳統(tǒng)方式制作一個手機殼可能需要經(jīng)過模具制作、注塑、切割、鉆孔加工等等工序，生產(chǎn)不同的商品需要不同的模具和不同的工具。
而 3D 打印則不用那么麻煩，只需要不斷堆疊手機殼材料就能得到。這樣做的好處顯而易見，生產(chǎn)過程被大大縮減。
3D 打印業(yè)發(fā)展出了很多不同的技術(shù)分支，常見的是熔融沉積成型（FDM），它將由丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS），聚乳酸（PLA）或其他「熱塑性塑料」熔化成絲狀，并通過噴嘴擠出。噴嘴會根據(jù)設(shè)計好的模型圖一層層移動，在特定位置擠出打印材料。上圖打印的手機殼就是采用 FDM 技術(shù)。
第一批上市的 3D 打印機就是 FDM，目前面向個人消費者、業(yè)余愛好者的基本也都是這種。FDM 型 3D 打印機的價格已經(jīng)到了大多數(shù)中國家庭能夠承受的程度。
Ps: 因為專利問題，熔融沉積成型也可能叫做熔絲成型（FFM）、熔絲制造（FFF），其實都是一個東西。
另一種比較常見的3D打印技術(shù)是立體光刻或光固化成型（SLA），該技術(shù)基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作。這種液態(tài)材料在一定波長和強度的紫外線照射下會迅速發(fā)生光聚合反應(yīng)，從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，實物的精度比 FDM 要高很多。
SLA 的工作模式和 FDM 有很大區(qū)別。液態(tài)樹脂被裝在底部透明的容器中，紫外線光從底部照射液態(tài)樹脂，已完成部分被逐漸抬起。如果說 FDM 是從「腳」開始，那SLA 就是從「頭」開始。
除此之外還有數(shù)字光處理（DLP）；激光燒結(jié)（SLS）；電子束熔融（EBM）等等打印技術(shù)。這些技術(shù)讓3D打印材料覆蓋范圍更廣，除了塑料外，金屬、光學(xué)透明、橡膠等常見材料都可以使用3D打印。
但不管一種技術(shù)，他們的邏輯都是一層層疊加。
02.3D打印可以做什么
3D 打印應(yīng)用范圍非常廣泛，并且實用性很強。
利用 3D 打印，設(shè)計師可以快速將概念轉(zhuǎn)換成模型或原型。對于這種小批量生產(chǎn)來說3D打印有很大的優(yōu)勢。它可以按需生產(chǎn)，節(jié)約了很多流程和成本，并且效率更高。這也同樣適用于影視行業(yè)的道具制作。
就像傳統(tǒng)設(shè)計一樣，3D 打印也孕育出了不少設(shè)計模型交易網(wǎng)站，你可以直接購買設(shè)計師做好的3D模型，然后在家自己生產(chǎn)，不過得自己上色。但是對于有美術(shù)基礎(chǔ)的朋友來說，這意味著你完全可以在家自己做手辦，對比網(wǎng)上的手辦，這價格簡直太香了。
今后在設(shè)計部門，3D 打印機或許會像傳統(tǒng)復(fù)印機一樣常見。
3D 打印還可以在醫(yī)療行業(yè)大顯神通，它可以為病人定制假肢、牙齒或者其他身體器官。聽上去很遙遠(yuǎn)？
實際上瑞典公司 SONOVA 已經(jīng)利用3D打印攻占了全球助聽器行業(yè) 50% 的市場。特別是在美國和歐洲的助聽器外殼生產(chǎn)領(lǐng)域，3D 打印已經(jīng)完全占據(jù)了所有的生產(chǎn)線。使用傳統(tǒng)方式制作助聽器外殼的公司已經(jīng)無法生存。
除了成本和時間，3D 打印在醫(yī)療行業(yè)的優(yōu)勢是它可以根據(jù)患者自身情況，定做專屬于他的醫(yī)療用品。
目前美國航天局也在廣泛采用 3D 打印技術(shù)。為美國航空航天提供微天線的供應(yīng)商Optisys LLC 利用 3D 打印技術(shù)將追蹤天線陣列的離散量從 100 個減少到僅 1 個，交貨日期從 11 個月縮減到 2 個月，同時重量減輕 95%。
現(xiàn)在 3D 打印機還被搬到了國際空間站中，宇航員可以自定義一些工具，而不用等待一下次補給。
除了以上已經(jīng)被廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域，3D 打印還實驗性的制作過食品（糕點和披薩）、建筑、交通工具（船和汽車），機器人組件等等。
目前看來3D打印的用途還有很多，需要一些想象力和創(chuàng)造力，將3D打印的潛力開發(fā)出來，但是這一切的前提還是3D打印技術(shù)的發(fā)展。
03.優(yōu)勢和局限性
3D打印技術(shù)目前有一定的優(yōu)勢，但是同時也存在著一些不能忽視的局限性。
3D打印的優(yōu)勢：
1、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。沒錯，3D 打印可以輕松制作更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，一些結(jié)構(gòu)甚至是其他制造方式難以或無法制作的。
2、自定義輕松。3D 打印只需要修改數(shù)字模型就能輕松生產(chǎn)不同版本的物品，幾乎沒有額外的成本。
3、啟動成本低。在傳統(tǒng)制造行業(yè)中，整個工藝流程復(fù)雜，每個組件都需要專門的模具，且啟動時間長。3D 打印則完全沒有這些問題。
3D打印的局限性：
1、物理性能不佳。通常來說 3D 打印成品的物理性能不如傳統(tǒng)制造好。由于是逐層創(chuàng)建的，因此在一個方向上的強度會更低。塑料3D打印物品常常用在非關(guān)鍵部位。不過 DMLS 和 SLM 等特殊打印技術(shù)生產(chǎn)的金屬物品也可以用在航天航空這樣的嚴(yán)苛行業(yè)。
2、大批量生產(chǎn)時成本變高。3D 打印啟動成本低，但在大批量生產(chǎn)時不如傳統(tǒng)制造有競爭力。原因是大批量生產(chǎn)開模后只要數(shù)量越多，制造單價就會降低。而3D打印機一次能做的數(shù)量和時間是固定的，想要增加產(chǎn)量就只能增加打印機數(shù)量。
3、精度有限。3D 打印的精度取決于打印技術(shù)和機器的校準(zhǔn)。常見的 FDM 公差大約在 ±0.5mm 左右，意味著如果要打印一個10mm 的孔，誤差可能在 9.5mm 和 10.5mm 之間。這種程度的公差對于小零件來說非常夸張。工業(yè)用的 SLA 打印將公差控制在 ±0.01mm 左右，但這是在非常理想的情況下。用于關(guān)鍵部位的金屬3D打印件都需要在打印完成后進(jìn)行其他工藝的精加工，減少公差提升表面光潔度。并且精加工通常都是人工操作。
04.關(guān)于3D打印的一些擔(dān)憂
3D 打印使制造門檻陡然降低，這使得一些不法分子可能利用3D打印技術(shù)制造專門的犯罪工具。
去年 8 月特朗普宣布3D打印槍支合法后被緊急叫停。這意味著只要有槍支的3D 模型，任何人都可以在家制造槍支。
普通家庭通常只能使用 FMD 打印塑料手槍，內(nèi)部撞釘?shù)冉M件依然需要鐵質(zhì)。經(jīng)試驗即便塑料手槍強度很低，但裝上必要組件后依然可以發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)手槍子彈。并且塑料材質(zhì)讓其更容易偽裝和隱藏，在使用后只需要一把火就能銷毀。
而更先進(jìn)的打印技術(shù)完全有能力制造性能優(yōu)良的金屬槍支，對于恐怖分子和毒販來說購買高性能3D打印機幾乎談不上成本，自造的槍支因為沒有登記，也難以追溯。如何管控3D打印的規(guī)范性，杜絕犯罪分子利用3D打印進(jìn)行違法犯罪活動，這是各國政府都需要考慮的一個難題。
結(jié)論
就像 80 年代個人電腦進(jìn)入家庭一樣，過去幾年3D打印機的種類和用途爆炸式增長。它確實已經(jīng)顛覆了某些行業(yè)，但還遠(yuǎn)不足以撼動成熟的傳統(tǒng)制造業(yè)，而其他可能性則大多超出我們的預(yù)測范圍。
如果3D打印技術(shù)能在個人消費市場產(chǎn)生和電腦一樣的影響力，那它確實有可能改變制造行業(yè)，改變每一個人的生活。
本文編輯：@ 小淙
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