3D列印重組世界
3D列印(3DPrinting)技術，又稱“添加製造”(AdditiveManufacturing)技術。根據美國材料與試驗協會(ASTM)2009年成立的添加製造技術子委員會F42公佈的定義，“添加製造”技術是“一種與傳統的材料去除加工方法相反的，基於三維數位模型的，通常採用逐層製造方式將材料結合起來的工藝，同義詞包括添加成型、添加工藝、添加技術、添加分層製造、分層製造，以及無模成型”。不過，為與現下流行的“3D”概念相契合，人們又為該技術起了一個更通俗的名字——“3D列印”，其內容涵蓋了產品生命週期前端的“快速原型”(RapidPrototyping)、全生產週期的“快速製造”(RapidManufacturing)，以及其他所有添加工藝、技術、系統類別和應用。“3D列印”和“添加製造”這兩種稱謂，均表示同一概念。自1984年CharlesHull製作出第一台3D印表機以來，3D列印技術歷經了近30年的發展，正逐步成為最有生命力的先進製造技術之一，其主要特點有：
第一，設計製造一體化。由三維模型直接驅動，在一定程度上實現了設計、製造的一體化，這是三維列印技術的一個最顯著特點。
第二，高度柔性。添加製造技術不受零件的形狀和結構的任何約束，使複雜模型的直接製造成為可能。
第三，縮短新產品的研製週期，降低研發成本。三維列印技術可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉換成真實的產品模型，從而可以對正處於設計階段的產品做出快速評價、修改及功能試驗，這樣既有效地縮短了產品的研發週期，又降低了經濟損耗。
3D列印原理：
所謂3D列印，即快速成型技術的一種，它是一種以數位模型檔為基礎，運用粉末狀金屬或塑膠等可黏合材料，通過逐層列印的方式來構造物體的技術。3D列印通常是採用數位技術材料印表機來實現的。這一成型過程不再需要傳統的刀具、夾具和機床就可以打造出任意形狀。它可以自動、快速、直接和精確地將電腦中的設計轉化為模型。
3D印表機採用分層加工，迭加成型方式來“造型”，會將設計品分為若干薄層，每次用原材料生成一個薄層，再通過逐層疊加獲得3D實體。這一點它與噴墨印表機工作方法十分類似，3D列印是一層一層地印，而噴墨印表機是一條直線一條直線地噴，通過若干直線的疊加形成圖像。它通過對電腦中三維軟體的識別，進行STL(三角網格格式)轉換，再結合切層軟體確定擺放方位和切層路徑，並進行切層工作和相關支撐材料的構造。
最後使用噴頭將固態的線型成型材料加熱成半熔融狀態之後擠出來，和支撐材料自下而上，一次一層的構鑄成最終實體。簡單地說，可以理解為軟體把物體分成若干個橫截面，而三維印表機將這些橫截面一次一層的沉澱、堆積，最終形成我們所需的實體。
3D列印簡史：
1986年，CharlesHull開發了第一台商業3D印刷機。
1993年，麻省理工學院獲3D印刷技術專利。
1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學院獲得唯一授權並開始開發3D印表機。
2005年，市場上首個高清晰彩色3D印表機SpectrumZ510由ZCorp公司研製成功。
2010年11月，世界上第一輛由3D印表機列印而成的汽車Urbee問世。
2011年6月6日，發佈了全球第一款3D列印的比基尼。
2011年7月，英國研究人員開發出世界上第一台3D巧克力印表機。
2011年8月，南安普敦大學工程師開發出世界上第一架3D列印的飛機。
2012年11月，蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D印表機列印出人造肝臟組織。
3D列印的意義和影響：
以3D列印技術為典型代表的新型製造技術成為引領未來製造業變革的重要技術之一，該技術有可能從根本上改變生產組織方式。3D列印技術是通過電腦輔助設計技術完成一系列數位切片，並將這些切片的資訊傳送到3D印表機上，後者採用分層加工、疊加成形，即將連續的薄型層面堆疊起來，直到一個固態物體成型。其工作原理與普通印表機基本相同，與電腦連接後，通過電腦控制把“列印材料”一層層疊加起來，最終把電腦上的藍圖變成實物。
新型製造技術的單個產品生產成本與大規模生產的單位產品成本的無差將顛覆傳統的規模經濟理論。大規模產品生產優勢的削弱使得中小企業甚至個體企業家變得更具有競爭力，並使集約式的生產模式向著分散式生產的方向發展。此外，新型製造技術可以極大地釋放人的創造力和想像力，使創新經濟商業模式成為可能。一台筆記本電腦和一個3D印表機便可完成產品的製造，同時將導致勞動力成本占總成本的比例會越來越小，新興國家的低勞動力成本優勢將急劇下降。靠廉價勞動力獲得大量就業崗位的新興國家，可能又要將這些崗位拱手讓給發達國家，並改變世界產業格局。
3D列印技術的現狀及未來前景：
在過去的一年多時間裏，3D列印業界進入了高度活躍期，與3D列印相關的新聞和概念頻頻出現在公眾視野中，越來越多的中國民眾開始瞭解3D列印。事實上，3D列印技術和3D印表機在一些歐美發達國家的應用已經相當普遍。
近期全球第一本全面講述3D列印技術及其應用的圖書——《3D列印：從想像到現實》，根據多年來對3D列印技術及其產業發展的研究成果，該書作者從不同層面和角度為讀者描述了3D列印的技術原理、歷史和現狀、廣泛應用、未來前景以及困難與挑戰。根據本書介紹，我們可以從以下幾方面來理解3D列印的現狀及未來前景：
然而，我們必須認識到在3D列印創造無數新機會的同時，它也帶來了許多前所未有的挑戰：3D列印行業的人才培養問題，現有設計軟體與3D列印的不匹配問題，3D列印物品的版權和知識產權糾紛問題，以及3D列印設備和3D列印產品的品質安全問題，還有就是3D列印產品對公共安全和環境構成的威脅，等等。這些問題迫切需要3D列印業界人士、產業經濟研究者、法律工作者以及公共事務管理者通過共同努力來解決。
綜上所述，3D列印時代已經到來，我們的生活、工作以及思考方式都會為之改變，世界經濟產業格局也將受其影響。因此我國必須及早謀劃，更好應對，以免被動落後。
第二，高度柔性。添加製造技術不受零件的形狀和結構的任何約束，使複雜模型的直接製造成為可能。
第三，縮短新產品的研製週期，降低研發成本。三維列印技術可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉換成真實的產品模型，從而可以對正處於設計階段的產品做出快速評價、修改及功能試驗，這樣既有效地縮短了產品的研發週期，又降低了經濟損耗。
3D列印原理：
所謂3D列印，即快速成型技術的一種，它是一種以數位模型檔為基礎，運用粉末狀金屬或塑膠等可黏合材料，通過逐層列印的方式來構造物體的技術。3D列印通常是採用數位技術材料印表機來實現的。這一成型過程不再需要傳統的刀具、夾具和機床就可以打造出任意形狀。它可以自動、快速、直接和精確地將電腦中的設計轉化為模型。
3D印表機採用分層加工，迭加成型方式來“造型”，會將設計品分為若干薄層，每次用原材料生成一個薄層，再通過逐層疊加獲得3D實體。這一點它與噴墨印表機工作方法十分類似，3D列印是一層一層地印，而噴墨印表機是一條直線一條直線地噴，通過若干直線的疊加形成圖像。它通過對電腦中三維軟體的識別，進行STL(三角網格格式)轉換，再結合切層軟體確定擺放方位和切層路徑，並進行切層工作和相關支撐材料的構造。
最後使用噴頭將固態的線型成型材料加熱成半熔融狀態之後擠出來，和支撐材料自下而上，一次一層的構鑄成最終實體。簡單地說，可以理解為軟體把物體分成若干個橫截面，而三維印表機將這些橫截面一次一層的沉澱、堆積，最終形成我們所需的實體。
3D列印簡史：
1986年，CharlesHull開發了第一台商業3D印刷機。
1993年，麻省理工學院獲3D印刷技術專利。
1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學院獲得唯一授權並開始開發3D印表機。
2005年，市場上首個高清晰彩色3D印表機SpectrumZ510由ZCorp公司研製成功。
2010年11月，世界上第一輛由3D印表機列印而成的汽車Urbee問世。
2011年6月6日，發佈了全球第一款3D列印的比基尼。
2011年7月，英國研究人員開發出世界上第一台3D巧克力印表機。
2011年8月，南安普敦大學工程師開發出世界上第一架3D列印的飛機。
2012年11月，蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D印表機列印出人造肝臟組織。
3D列印的意義和影響：
以3D列印技術為典型代表的新型製造技術成為引領未來製造業變革的重要技術之一，該技術有可能從根本上改變生產組織方式。3D列印技術是通過電腦輔助設計技術完成一系列數位切片，並將這些切片的資訊傳送到3D印表機上，後者採用分層加工、疊加成形，即將連續的薄型層面堆疊起來，直到一個固態物體成型。其工作原理與普通印表機基本相同，與電腦連接後，通過電腦控制把“列印材料”一層層疊加起來，最終把電腦上的藍圖變成實物。
新型製造技術的單個產品生產成本與大規模生產的單位產品成本的無差將顛覆傳統的規模經濟理論。大規模產品生產優勢的削弱使得中小企業甚至個體企業家變得更具有競爭力，並使集約式的生產模式向著分散式生產的方向發展。此外，新型製造技術可以極大地釋放人的創造力和想像力，使創新經濟商業模式成為可能。一台筆記本電腦和一個3D印表機便可完成產品的製造，同時將導致勞動力成本占總成本的比例會越來越小，新興國家的低勞動力成本優勢將急劇下降。靠廉價勞動力獲得大量就業崗位的新興國家，可能又要將這些崗位拱手讓給發達國家，並改變世界產業格局。
3D列印技術的現狀及未來前景：
在過去的一年多時間裏，3D列印業界進入了高度活躍期，與3D列印相關的新聞和概念頻頻出現在公眾視野中，越來越多的中國民眾開始瞭解3D列印。事實上，3D列印技術和3D印表機在一些歐美發達國家的應用已經相當普遍。
近期全球第一本全面講述3D列印技術及其應用的圖書——《3D列印：從想像到現實》，根據多年來對3D列印技術及其產業發展的研究成果，該書作者從不同層面和角度為讀者描述了3D列印的技術原理、歷史和現狀、廣泛應用、未來前景以及困難與挑戰。根據本書介紹，我們可以從以下幾方面來理解3D列印的現狀及未來前景：
第一，3D列印已蔓延至日常生活的每個角落。
越來越多的事實表明，3D印表機已不再是設計師和科學家的專屬機器，它已經從實驗室和工廠逐漸走出來，走進學校和家庭，與我們每個普通人的生活息息相關。3D列印的衣服和鞋子已經多次出現在全球各大時裝展，3D列印的餅乾和蛋糕已經成為一些家庭餐桌上最受歡迎的小點心，3D列印的咖啡桌和個性傢俱頗受年輕人的喜愛，而在自行車和汽車等交通工具的設計中也越來越多地體現出3D列印元素。從小朋友的“喜羊羊”牙刷和定制玩具，到父母的立體婚紗照，再到爺爺奶奶的助聽器和義齒，3D列印讓家庭中的每個成員都感到驚喜並從中受益。正如書中所描繪的，3D列印技術正在遵循三步走的發展路線，逐漸從列印物體外形過渡到列印物體內部構成，最終發展到可以列印物體的高級功能和行為的階段，因此我們相信：在不遠的將來，每個人都可以在家中列印可通話的手機、爬來爬去的迷你機器人，以及其他新奇好玩的電子產品。第二，3D列印將波及各行各業。
3D列印這種新式製造方法將使你的工作方式發生巨大改變，也許變得更有效率，也許變得更困難，作者針對這一趨勢在書中列舉了很多有代表性的案例。如果你是一位中學老師，當你帶著花費數小時用3D列印製作的恐龍化石或者喜馬拉雅山模型來到教室，這堂課一定會令你的學生們印象深刻;如果你是一位資深醫生，當你將帶著使用3D印表機製造的與患者身體完美匹配的骨骼或者心臟瓣膜走進手術室時，整個醫療界必定為之振奮;如果你是一位考古工作者，利用3D掃描和3D列印技術快速複製那些脆弱、不可觸碰的珍貴文物，那麼繁冗細緻的考古研究工作必將事半功倍;如果你是一位藝術品設計師，使用3D列印技術實現你的設計，此時自然界中那些美妙複雜的曲線和外形都不再遙不可及，人們的審美標準也會大幅提升。然而，如果你是一位立體雕刻大師，那麼3D列印出的作品會使你自歎不如;如果你擁有一間模型製作工廠，3D列印技術極有可能使你的業務量大幅縮水。諸如此類，3D列印必將影響各行各業的工作模式，或者增強很多行業的生命力，或者導致某些行業走向消亡。第三，3D列印將催生眾多新機會，同時也帶來很多新挑戰。
如前所述，一些傳統行業將受到3D列印技術的衝擊而逐漸萎縮，然而我們必須意識到3D列印同樣會催生大量前所未有的行業和巨大機遇。最顯而易見的機會就是，隨著廉價家用3D印表機需求的增長，其相關產業鏈(包括零配件製造、列印材料等行業)也會進入高速發展期。更重要的機會在互聯網領域，圍繞3D列印會出現越來越多的電子商務模式，例如線上3D列印服務、個人定制設計製造服務、共用3D列印模型社區以及面向雲製造的3D列印網路。與互聯網類似，移動資訊平臺和智慧手機的普及也為某些簡單易用卻十分有趣的3D列印增值服務提供了理想的應用推廣平臺。還有就是基於3D列印的實體商業模式將迅速成長，例如遍佈大街小巷和旅遊景點的3D列印店與3D列印照相館。然而，我們必須認識到在3D列印創造無數新機會的同時，它也帶來了許多前所未有的挑戰：3D列印行業的人才培養問題，現有設計軟體與3D列印的不匹配問題，3D列印物品的版權和知識產權糾紛問題，以及3D列印設備和3D列印產品的品質安全問題，還有就是3D列印產品對公共安全和環境構成的威脅，等等。這些問題迫切需要3D列印業界人士、產業經濟研究者、法律工作者以及公共事務管理者通過共同努力來解決。
第四，3D列印將改變現有產業結構，衝擊各國經濟模式。
毋庸置疑，3D列印將創造新的商業模式，改變現有的產業結構，對世界經濟產生巨大影響。最近一段時間，主要發達國家紛紛開始佈局，陸續出臺了相關政策和投資發展計畫，大力發展3D列印產業，旨在佔領新工業革命的前沿陣地。美國總統奧巴馬在2013年2月“國情咨文”中多次提及3D列印，並籌畫建立3D列印國家創新中心，旨在提升美國製造業的競爭力。從歐美各國最新的太空探索計畫中，也可以看到對3D列印技術相關項目的巨額資助。綜上所述，3D列印時代已經到來，我們的生活、工作以及思考方式都會為之改變，世界經濟產業格局也將受其影響。因此我國必須及早謀劃，更好應對，以免被動落後。
3D printing will change the world (3D列印將改變世界)
Writing for the AFP, Helen Rowe notes that 3D printing is predicted to transform our lives in the coming decades as dramatically as the Internet did before it.
“I have no doubt it is going to change the world,” researcher James Craddock told Rowe at the two-day 3D Printshow in Paris which wrapped up this past weekend.
Meanwhile, conference attendee Cosmo Wenman described how he has used thousands of photographs taken in some of the world’s biggest museums to produce exact plastic copies using 3D printing technology – including the ancient Greek statue Venus de Milo housed in the Louvre.
“If you look at the small print at museums in terms of taking photographs, they say that you cannot put them to commercial use,” he explained. “But from a practical point of view that is not enforceable and for antiquities there is no intellectual property issue.”
“We want it to be the Volkswagen Beetle for the next century, low cost and long-lasting too,” he said. “It should last 30-plus years. Our goal is that it should be 100 percent recyclable.”
As we’ve previously discussed on Bits & Pieces, the DIY Maker Movement has been using Atmel-powered 3D printers like MakerBot and RepRap for some time now. However, 3D printing recently entered a new and important stage in a number of spaces including the medical sphere, architectural arena, science lab and even on the battlefield.
Indeed, the meteoric rise of 3D printing has paved the way for a new generation of Internet entrepreneurs, Makers and do-it-yourself (DIY) manufacturers. So it comes as little surprise that the lucrative 3D printing industry remains on track to be worth a staggering $3 billion by 2016 – and $8.41 billion by 2020.
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