3D打印的十大優(yōu)勢

　　3D打印將精準的數字技術(shù)、工廠(chǎng)的可重復性和工匠的設計自由結合在一起，解放了人類(lèi)創(chuàng )造東西的能力。本文是對當下3D打印技術(shù)帶來(lái)便利的總結，節選自中信出版社《3D打印：從想象到現實(shí)》一書(shū)。

　　大多數人第一次聽(tīng)到3D打印時(shí)，他們就想到了那些老式的、常見(jiàn)的桌面打印機。噴墨打印機和3D打印機最大的區別是維度問(wèn)題，桌面打印機是二維打印的，在平面紙張上噴涂彩色墨水，而3D打印機可以制造拿在手上的三維物體。3D打印機依據計算機指令，通過(guò)層層堆積原材料制造產(chǎn)品。在人類(lèi)歷史的大部分時(shí)間里，我們通過(guò)切割原料或通過(guò)模具成型制造新的實(shí)體物品。

　　3D打印的技術(shù)名稱(chēng)是“增材制造”，這是對實(shí)際打印過(guò)程比較貼切的描述。3D打印獨特的制造技術(shù)讓我們能夠生產(chǎn)前所未有的各種形狀的物品。3D打印不是一種新技術(shù)，3D打印機已在制造機加工車(chē)間默默地工作了幾十年。在過(guò)去的幾年里，由于受到計算能力、新型設計軟件、新材料、創(chuàng )新推動(dòng)及互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)步的推動(dòng)，3D打印技術(shù)發(fā)展迅速。

　　計算機在3D打印過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，沒(méi)有計算機發(fā)出的指令，3D打印機就會(huì )癱瘓。3D打印機正常運作的前提是要輸入一個(gè)設計好的電子藍圖或設計文件，它們負責告訴3D打印機在哪里放置原材料。事實(shí)上，沒(méi)有連接計算機及設計文件的3D打印機是沒(méi)有用處的，就像沒(méi)有存儲音樂(lè )的iPod。

　　3D打印過(guò)程如下：3D打印機在設計文件指令的導引下，先噴出固體粉末或熔融的液態(tài)材料，使其固化為一個(gè)特殊的平面薄層。第一層固化后，3D打印機打印頭返回，在第一層外部形成另一薄層。第二層固化后，打印頭再次返回，并在第二層外部形成另一薄層。如此往復，最終薄層累積成為三維物體。

　　3D打印機不像傳統制造機器那樣通過(guò)切割或模具塑造制造物品。通過(guò)層層堆積形成實(shí)體物品的方法從物理的角度擴大了數字概念的范圍。對于要求具有精確的內部凹陷或互鎖部分的形狀設計， 3D打印機是首選的加工設備，它可以將這樣的設計在實(shí)體世界中實(shí)現。

　　3D打印的十大優(yōu)勢

　　來(lái)自各個(gè)行業(yè)、具有不同背景和專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平的人用類(lèi)似的方式描述，3D打印幫助他們減少主要成本、時(shí)間和復雜性障礙。

　　優(yōu)勢1：制造復雜物品不增加成本。就傳統制造而言，物體形狀越復雜，制造成本越高。對3D打印機而言，制造形狀復雜的物品成本不增加，制造一個(gè)華麗的形狀復雜的物品并不比打印一個(gè)簡(jiǎn)單的方塊消耗更多的時(shí)間、技能或成本。制造復雜物品而不增加成本將打破傳統的定價(jià)模式，并改變我們計算制造成本的方式。

　　優(yōu)勢2：產(chǎn)品多樣化不增加成本。一臺3D打印機可以打印許多形狀，它可以像工匠一樣每次都做出不同形狀的物品。傳統的制造設備功能較少，做出的形狀種類(lèi)有限。3D打印省去了培訓機械師或購置新設備的成本，一臺3D打印機只需要不同的數字設計藍圖和一批新的原材料。

　　優(yōu)勢3：無(wú)須組裝。3D打印能使部件一體化成型。傳統的大規模生產(chǎn)建立在組裝線(xiàn)基礎上，在現代工廠(chǎng)，機器生產(chǎn)出相同的零部件，然后由機器人或工人（甚至跨洲）組裝。產(chǎn)品組成部件越多，組裝耗費的時(shí)間和成本就越多。3D打印機通過(guò)分層制造可以同時(shí)打印一扇門(mén)及上面的配套鉸鏈，不需要組裝。省略組裝就縮短了供應鏈，節省在勞動(dòng)力和運輸方面的花費。供應鏈越短，污染也越少。

　　優(yōu)勢4：零時(shí)間交付。3D打印機可以按需打印。即時(shí)生產(chǎn)減少了企業(yè)的實(shí)物庫存，企業(yè)可以根據客戶(hù)訂單使用3D打印機制造出特別的或定制的產(chǎn)品滿(mǎn)足客戶(hù)需求，所以新的商業(yè)模式將成為可能。如果人們所需的物品按需就近生產(chǎn)，零時(shí)間交付式生產(chǎn)能最大限度地減少長(cháng)途運輸的成本。

　　優(yōu)勢5：設計空間無(wú)限。傳統制造技術(shù)和工匠制造的產(chǎn)品形狀有限，制造形狀的能力受制于所使用的工具。例如，傳統的木制車(chē)床只能制造圓形物品，軋機只能加工用銑刀組裝的部件，制模機僅能制造模鑄形狀。3D打印機可以突破這些局限，開(kāi)辟巨大的設計空間，甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形狀。

　　優(yōu)勢6：零技能制造。傳統工匠需要當幾年學(xué)徒才能掌握所需要的技能。批量生產(chǎn)和計算機控制的制造機器降低了對技能的要求，然而傳統的制造機器仍然需要熟練的專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行機器調整和校準。3D打印機從設計文件里獲得各種指示，做同樣復雜的物品，3D打印機所需要的操作技能比注塑機少。非技能制造開(kāi)辟了新的商業(yè)模式，并能在遠程環(huán)境或極端情況下為人們提供新的生產(chǎn)方式。

　　優(yōu)勢7：不占空間、便攜制造。就單位生產(chǎn)空間而言，與傳統制造機器相比，3D 打印機的制造能力更強。例如，注塑機只能制造比自身小很多的物品，與此相反，3D打印機可以制造和其打印臺一樣大的物品。3D打印機調試好后，打印設備可以自由移動(dòng)，打印機可以制造比自身還要大的物品。較高的單位空間生產(chǎn)能力使得3D打印機適合家用或辦公使用，因為它們所需的物理空間小。

　　優(yōu)勢8：減少廢棄副產(chǎn)品。與傳統的金屬制造技術(shù)相比，3D打印機制造金屬時(shí)產(chǎn)生較少的副產(chǎn)品。傳統金屬加工的浪費量驚人，90％的金屬原材料被丟棄在工廠(chǎng)車(chē)間里。3D打印制造金屬時(shí)浪費量減少。隨著(zhù)打印材料的進(jìn)步，“凈成形”制造可能成為更環(huán)保的加工方式。

　　優(yōu)勢9：材料無(wú)限組合。對當今的制造機器而言，將不同原材料結合成單一產(chǎn)品是件難事，因為傳統的制造機器在切割或模具成型過(guò)程中不能輕易地將多種原材料融合在一起。隨著(zhù)多材料3D打印技術(shù)的發(fā)展，我們有能力將不同原材料融合在一起。以前無(wú)法混合的原料混合后將形成新的材料，這些材料色調種類(lèi)繁多，具有獨特的屬性或功能。

　　優(yōu)勢10：精確的實(shí)體復制。數字音樂(lè )文件可以被無(wú)休止地復制，音頻質(zhì)量并不會(huì )下降。未來(lái)，3D打印將數字精度擴展到實(shí)體世界。掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)將共同提高實(shí)體世界和數字世界之間形態(tài)轉換的分辨率，我們可以?huà)呙?、編輯和復制?shí)體對象，創(chuàng )建精確的副本或優(yōu)化原件。

　　以上部分優(yōu)勢目前已經(jīng)得到證實(shí)，其他的會(huì )在未來(lái)的一二十年（或三十年）成為現實(shí)。3D打印突破了原來(lái)熟悉的歷史悠久的傳統制造限制，為以后的創(chuàng )新提供了舞臺。