3D列印技術的虛幻與現實

3D列印聽起來像是科幻小說中才有的東西：該技術有可能會製造出人們想像出的任何物體，甚至是人體器官，只需幾個電腦指令就可完成。對《星際迷航》的粉絲而言，這項技術可能讓他們想起皮卡德艦長在“企業號”星艦中用聲控複製器點了一杯他最喜歡的茶：“來杯格雷伯爵茶，熱的。” 

但是3D列印是真實存在的，而且最近這項技術使人們興奮異常。儘管3D印表機並不完全是《星際迷航》中的複製器，但它採用電腦圖像製造或“列印”三維物體。人們可以用它來製造塑膠飾品、玩具、珠寶，為跛腳鴨製造假腳蹼，還可以製造人體腎臟甚至是槍支，雖然這種槍支能否有效使用還存在爭議。 

3D列印在1983年問世，當時查理斯·赫爾(Charles Hull)發明了立體光刻，採用逐層疊加的方法製造物體。該技術在工業領域用於快速地製造原型產品、難以找到的零件和獨特的設計製品。無論構造多麼複雜，企業都能自主構建模型，無需外包，因而節省了時間和資金。近年來，家庭3D印表機已經開始出現。這種印表機操作更加簡單，價格大幅降低，而且使用了無毒材料。突然之間，每位消費者的家都可以變成一座工廠，大概樂觀主義者就是這樣希望的。 

今年2月，美國總統奧巴馬開始推動3D列印技術的發展。他在國情咨文中提到，位於俄亥俄州揚斯敦市的一處倉庫已經改造成一個先進的3D列印實驗室。奧巴馬表示這項技術“可能顛覆我們所有的生產方式。”他宣佈將再建立三個這樣的實驗室，並要求國會協助建立一個由15個地點構成的網路。奧巴馬認為將3D印表機用於工業領域可以重振美國的製造業，但是公眾對這項技術的關注卻在消費市場催生出了一批新產品。 

5月，辦公用品連鎖公司史泰博(Staples)宣佈將為消費者推出一款名為“Cube”的3D印表機。Cube由赫爾創辦的3D Systems公司製造，零售價為1300美元。根據史泰博公司官網上的資訊，Cube與利用複雜的電腦輔助設計軟體的工業3D印表機大不相同，有五種鮮豔的顏色可選，是一種“隨插即用”設備，“無需培訓”即可輕鬆上手。 

7月，eBay推出了名為“eBay Exact”的3D列印服務，消費者可以訂購個人定制的產品。產品價格不一，既有9美元的iPhone保護套，也有350美元的金屬戒指。就連亞馬遜也開放了3D印表機銷售專區。同時，微軟也順應潮流，在即將推出的Windows 8.1系統更新中增加了3D列印支援。微軟創業事業部經理謝恩·博切(Shanen Boettcher)在6月26日的一篇博文中寫道，用電腦製作3D物體“就和用Word編輯文檔再列印出來一樣簡單。我們想讓3D列印簡單易行，這樣任何人都可以建立自己的桌面工廠了。” 

目前仍為小眾領域

但是，僅僅因為3D印表機的價格越來越實惠並不意味著很多消費者都會購買。沃頓商學院兼職教授大衛·羅伯遜(David Robertson)並不相信3D印表機會在大眾市場廣泛普及。他說：“我不確定3D印表機能否突破業餘愛好者這個圈子。”羅伯遜的主講課程是創新和產品開發，他應該對此有發言權。他擁有兩台Makerbot 3D印表機，每台價格幾千美元。他可以利用3D印表機為兒子製作相撲機器人玩具，也可以給電燈製作燈罩。但他指出，3D列印更適合特殊工作，而不是普通的任務。 

羅伯遜將家用3D列印和家用照片列印進行了對比。即使消費者買得起照片印表機，但是大部分人也不會買，而是送到專業沖印機構去製作高品質的照片，這樣既方便又便宜。消費者也不必購買昂貴的相紙和墨水匣，因此節省了金錢。羅賓遜相信3D列印市場也將如此。雖然一些業餘愛好者想擁有一台3D印表機，但是大部分人更願意購買3D列印服務，因為這種服務更方便也更便宜。 

家用3D印表機的局限性也使它的吸引力黯然失色。這種產品一次只能用一種材料，最常用的是塑膠，而大多數物品都是由多種材料製成的。羅伯遜表示，儘管3D印表機的價格已經從幾萬美元降到最低幾百美元，但一般的價格仍在1000美元到2000美元之間。再就是製造產品的材料也會產生成本。 

羅伯遜補充說，此外，家用3D印表機“問題不斷”。“他們可能在你正需要的時候壞掉，要保持3D印表機的穩定運行需要一定的技巧和耐心。印表機的零件也沒有那麼精確，實際列印效果可能與設計圖之間有所出入。最後一點，3D列印過程可能要耗費幾個小時甚至幾天時間才能完成一項任務。 

定制

那麼，3D列印究竟路在何方？這是一項革命性的技術，最適合的用途是幫助消費者和企業製作特殊產品，但是製作過程效率不高，因此不能大規模生產。沃頓商學院研究創新領域的副院長兼運營和資訊管理教授卡爾·烏爾裡希(Karl Ulrich)說：“如果有需求比較零散，或是需要高度定制，那麼這項技術就可以用於生產。這些用途並非無關緊要，但是我認為3D列印技術不會給製造業帶來多大的革命或顛覆。” 

烏爾裡希解釋說，3D列印是一系列輔助性生產工藝的結合，可以直接把數位檔製造成零部件。這種技術最常見的應用方式是將細帶狀的熔融塑膠通過逐層噴塑製作成物體。他在6月12日為《華爾街日報》撰寫的一篇專欄文章中指出，“3D列印本質上就是逐層噴塑；每個材料單位都必須層層疊加。所以，3D列印的速度很慢。” 

根據烏爾裡奇的說法，工廠中一台注塑機每15秒就可生產100個完美無缺的塑膠勺子，但性能最強大的3D印表機每10分鐘只能生產一個勺子，而且還有缺陷。他在文中寫道，“這樣使生產效率降低了4000倍。”由此推斷，消費者在霜淇淋店裡使用的勺子永遠不可能是用3D列印出來的。烏爾裡奇總結道，3D列印是一項“奇妙的技術，但是無法改變工業生產的基本經濟規律。” 

然而，這項技術非常適合製造個人定制、獨一無二的產品，以及滿足零星出現的少量生產需求。烏爾裡奇在《華爾街日報》的專欄文章中提到，“當產品需求極其不連貫，以及消費者非常注重定制產品獨一無二的特性時，3D列印就可以得到廣泛應用。”他表示，人們可能不需要個人定制的霜淇淋勺子，但是如果病人需要髖關節置換，那麼個人定制就非常有必要了。當涉及到古董摩托車配件等訂購頻率較低的產品時，企業運用3D列印技術的效率就會更高，而不必存儲配件。 

火箭引擎零件和腎臟

3D列印已經對許多行業產生了巨大影響。3D印表機可以用來生產巧克力、用於器官移植的合成支架、精密假肢、航空器、尖端概念車甚至是美國國家航空航天局(NASA)的火箭引擎零件。 

7月24日，NASA宣佈了對兩款3D列印機制作的小尺寸噴油嘴進行防火測試的結果。這兩款噴油嘴經受住了6000華氏度（約3316攝氏度）的高溫而沒有融化。用傳統方式製作這種噴油嘴通常需要6個月才能完成，成本約為10000美元，而用3D印表機只需要3個星期就可製作完成，成本不足5000美元。 

3D列印甚至被用於製造人的腎臟。美國維克森林再生醫學研究所(Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)的外科醫生安東尼·阿塔拉(Anthony Atala)在2011年TED大會上展示了一個用3D印表機製造的腎臟。這種3D印表機使用的是活細胞。阿塔拉十年前還曾經運用類似技術成功製造出可使用的膀胱，使用該膀胱的患者盧克·馬賽拉(Luke Massella)由於身患脊柱裂而導致腎衰竭。馬賽拉與阿塔拉共同登上了TED的舞臺，向觀眾證明完成器官移植後他的身體狀況已經極大改善。 

3D Systems公司和德勤諮詢公司(Deloitte Consulting)確信，越來越多的人將會使用3D列印服務。7月11日，他們宣佈將共同運營一個3D列印中心，幫助企業瞭解和運用這項技術。目前3D Systems公司的3D印表機銷量已經大幅增加。2013年第二季度，該公司的營收同比增長了45%，達到1.208億美元，這主要是由於專業印表機和其他產品的銷量增長了一倍以上。 

3D Systems公司聲稱其Cube家用印表機需求已經增加。該公司表示，日本最大的消費電子零售商山田電機(Yamada Denki)已經開始銷售這款印表機。3D Systems公司在業績發佈會上表示，“我們預計在2013年下半年，公司的消費者解決方案營收將到達關鍵高位。” 

美國消費電子協會(Consumer Electronics Association)行業分析總監史蒂夫·凱尼格(Steve Koenig)指出，當前的最新趨勢是縮小3D印表機的體積，使這類產品的價格更實惠，更易於使用。他說：“消費者現在有能力製作各種各樣的產品，這在以前是不可能實現的。”消費電子協會預計，美國臺式3D印表機今年的出貨收入將達到5220萬美元，2017年則會穩步增至1.947億美元。這一期間的銷量有望擴大4倍，從今年的41400台增加到2017年的159100台。 

作為一年一度全國最大的消費類電子產品展覽會的主辦方，消費電子協會將在2014年設立首個3D列印技術專區。技術專區是展覽會的迷你展區，主要展示不同廠商的最新技術。儘管人們對家用3D印表機興奮不已，但凱尼格指出，3D列印作為一種服務更有發展前景，而消費者很少會自己購買這種設備。他說：“消費者可以自己購買3D印表機，企業可以為你提供3D列印服務，但更有吸引力的是後者。”

《沃頓知識線上》科技與媒體編輯肯德爾·懷特豪斯(Kendall Whitehouse)表示，3D列印所蘊含的潛力在消費市場引起了一陣興奮，但其中也有很多是炒作。他指出，“至少從短期看來，這種興奮或許已經超越了現實。”但懷特豪斯認為，未來可能出現這種情形：消費者在網上購物，零售商會提供數位設計圖紙，然後由消費者自己在家裡列印出來。他說：“如果能到達那一步，你就幾乎可以實現瞬間移動了，只不過移動的物體沒有生命而已。”