http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2013-08-03
3D打印距离大规模家庭普及仍有很长距离
导语：美国电子杂志《沃顿知识在线》周三刊登题为《区分3D打印的虚幻与现实》(Separating Facts from Fiction About 3-D Printing)的评论文章称，虽然3D打印引发了很高热情，甚至连美国总统也十分看好这项技术，并专门部署了相关项目，但这种技术的真正用武之地还是在工业领域的定制产品和零星订单，并不适合普通家庭用户。即使要满足普通消费者的需求，也可以通过3D打印服务来实现，而不必单独购买家用3D打印机。
以下为文章全文：
消费市场受追捧
3D打印听起来像是科幻小说里的东西：只需要几个电脑指令，这种技术就有可能会制作出人们想象出的任何东西，甚至是人体器官。对电影《星际迷航》的粉丝来说，可能会立刻想到，皮卡德船长就曾经利用“进取号”的语音指令复制器要了自己最喜欢的一杯茶：“来杯伯爵茶，要热的。”
但3D打印的确已经实现，而且在近期引发了广泛关注。虽然还比不上《星际迷航》里的复制器，但3D打印机的确可以利用电脑图像来“打印”三维物体，不仅包括塑料(10850,10.00,0.09%)饰品、玩具、珠宝，甚至还能为残疾的鸭子打印假肢，甚至是人体器官和枪支——至于这种武器能否有效使用，还存在争议。
3D打印早在1983年就已经诞生，当时，查尔斯·胡尔(Charles Hull)发明了“光固化成型法”，能够以逐层叠加的方式制作物体。这种技术被工业领域采用，以便迅速开发原型产品、难于寻找的零部件和太过独特的设计。无论方案有多么复杂，由于可以自主构建模型，而不必发给其他其他公司生产，所以这种技术可以帮助企业节约时间和资金。最近几年，家用3D打印机也应运而生。这类产品更加易于操作，价格也大幅降低，而且使用了无毒的材料。突然之间，似乎每位消费者的家都变成了一座工厂。
今年2月，3D打印得到了美国总统奥巴马(Barack Obama)的推动。他在国情咨文演讲中表示，美国俄亥俄州杨斯顿的一处仓库已经改造成现代化的3D打印实验室。奥巴马表示，这项技术“有望彻底改变我们生产所有东西的方式”。他宣布，将再开辟3个类似的设施，并要求国会帮助其建立一个由15处实验室构成的网络。奥巴马提到，3D打印机在工业领域的应用将振兴美国的制造业，但媒体对这项技术的关注却在消费市场催生了一批新产品。
5月，办公用品连锁Staples宣布将向消费者出售名为Cube的3D打印机。这款产品由3D Systems生产——它的创始人正是胡尔——售价为1300美元。根据Staples官方网站的信息，与需要使用复杂的CAD设计软件的工业3D打印机不同，Cube有5种明亮的色彩可选，无需经过任何培训即可轻松上手。
今年7月，eBay也推出了名为eBay Exact的3D打印服务，为消费者打印定制产品。既有9美元的iPhone保护套，也有350美元的金属戒指。就连亚马逊也为3D打印机和耗材设立了专区。与此同时，微软在即将推出的Windows 8.1系统更新中增加了对3D打印机的支持。用电脑制作3D物体“将跟用Word撰写文档，然后打印出来一样简单，”微软创业事业部总经理谢恩·博切(Shanen Boettcher)在6月26日的博文中写道，“我们希望简化这个流程，让任何人都能轻易建立自己的桌上工厂。”
仍是小众领域
但光是降价还不足以为3D打印机吸引太多用户。沃顿兼职教授大卫·罗伯森(David Robertson)认为，这项技术不太可能在大众市场得到广泛普及。“我不确定它能否突破业余爱好者这个圈子。”他说。罗伯森在沃顿主讲创新和产品开发，他对此很有发言权。他本人拥有两台Markerbot 3D打印机，每一台都耗费数千美元。借助这些打印机，他可以为儿子制作相扑机器人等玩具，还能给家里的电灯制作灯罩。但他指出，3D打印更适合特殊工作，而不是普通的任务。
罗伯森将家用3D打印与家用照片打印机进行了对比。即使普通消费者买得起照片打印机，多数人也不会买，而是会送到专业冲印机构去制作高品质的相片，因为这样做既方便，又便宜。通过这种方式，消费者还可以省下购买相纸和墨盒等耗材的成本。罗伯森相信，3D打印市场也将遵循相同的模式，虽然一些业余爱好者可能希望拥有自己的打印机，但多数人还是更愿意通过3D打印服务来实现自己的目的，因为后者可能更便利、更便宜。
家用3D打印机的局限性也降低了它的吸引力。这种产品一次只能使用一种材料——通常是塑料——但多数物品都是由多种材料制成的。虽然3D打印机的价格已经从数万美元降至几百美元，但罗伯森表示，常规的售价仍然在1000至2000美元之间。另外，耗材同样会产生成本。
除此之外，家用3D打印机的使用必须十分小心，否则很容易损坏，所以必须要有一些技术和耐心才能让它持续运转。罗伯森表示，这类产品的零件也没有那么精确，实际打印出的效果与设计图之间可能会有出入。最后，要用3D打印机完成一项任务经常会耗费数小时，甚至数天时间。
定制，定制
那么，3D打印究竟路在何方？这是一项革命性的技术，最适合的领域便是帮助消费者和企业制作独特的产品，但由于效率不高，所以并不适合大规模生产。“如果需求比较零散，或是需要进行深度定制，这项技术便可用于生产。这些并非无关紧要的用途，但我不认为这项技术能够给制造业带来多大的革命或颠覆。”主管创新的沃顿副院长兼运营和信息管理教授卡尔·尤尔里奇(Karl Ulrich)说。
尤尔里奇解释说，3D打印是一系列辅助性的生产技术，可以直接把数字文件制作成零部件。最常见的应用方式是把塑料融化掉，然后通过逐层喷塑技术制作成物体。尤尔里奇曾于6月12日在《华尔街日报》的一篇专栏文章中指出，3D打印从本质上讲就是逐层喷塑，所有物体都需要一层一层地叠加起来。所以，与模塑等传统生产工艺相比，3D打印的速度非常缓慢。
根据尤尔里奇的说法，一台工业注塑机每15秒钟可以生产100个形态完美的塑料汤勺，但当今性能最强大的3D打印机每10分钟只能制作出1个汤勺，而且形态并不完美。“生产效率低了4000倍。”他说。由此推断，消费者在冷饮店里使用的塑料勺子永远不可能是用3D打印的。尤尔里奇总结道，3D打印是一项“奇妙的技术，但无法改变生产流程的基本经济规律。”
相反，这项技术非常适合定制独一无二的产品，并满足零星出现的少量生产需求。“在需求高度不连贯的情况下，或是当定制独一无二的特性对消费者很有价值时，3D打印可以大有作为。”尤尔里奇在《华尔街日报》的专栏中写道。他表示，冷饮勺不符合这种要求，但如果要进行髋关节置换，3D打印就显得很有必要。除此之外，旧款摩托车配件等订购频率不高的零部件，也可以通过3D打印获得更高的效率，而不必为此浪费库存空间。
火箭引擎和肾脏
3D打印已经对许多行业产生了巨大影响。这些打印机可以生产巧克力、用于器官移植的合成支架、假肢、航空器、高度概念化的汽车，甚至是美国国家航空航天局(NASA)的火箭引擎零件。
7月24日，NASA宣布对两款3D打印机制作的小尺寸喷嘴进行了防火测试。这两个喷嘴耐受住了6000华氏度(约合3315摄氏度)的高温而没有融化。用传统方式制作这种喷嘴通常需要6个月才能完成，成本约为1万美元，而用3D打印机只需要3个星期就制作完毕，成本不足5000美元。
3D打印甚至被用于制作人的肾脏。美国维克森林再生医学研究所的外科医生安东尼·阿塔拉(Anthony Atala)，在2011 TED大会上展示了一个用3D打印机和活细胞打印的肾脏。阿塔拉十年前还曾经用相似的技术成功制作出能够使用的膀胱，使用该膀胱的卢克·马赛拉(Luke Massella)由于身患脊柱裂导致肾衰竭。马赛拉与阿塔拉共同登上了TED的舞台，向观众证明他的生活品质在完成器官移植后已经得到了极大的改善。
3D Systems和德勤咨询公司认为，将有更多人使用3D打印服务。7月11日，他们宣布共同运营一个3D打印中心，帮助企业了解和使用这项技术。3D Systems目前的打印机销量已经大幅增加。2013年第二季度 ，该公司的营收同比增长了45%，达到1.208亿美元，主要是因为专业打印机和其他产品的销量实现翻番。
3D Systems声称，该公司的Cube家用打印机需求已经加大。该公司说，日本最大电器连锁山田电机已经开始销售这款打印机。“我们预计2013年下半年的消费解决方案营收将达到重要水平。”3D Systems在财报电话会议上说。
美国消费电子联盟(以下简称“CEA”)行业分析总监史蒂夫·科尼格(Steve Koenig)指出，当前的最新趋势是减小3D打印机的体积，降低这类产品的售价，并简化使用方式。“消费者现在有能力制作不同的产品，这在以前是不可能实现的。”他说。CEA预计，美国台式3D打印机今年的营收将达到5220万美元，2017年则会增至1.947亿美元。这一期间的销量有望扩大4倍，从今年的4.14万台，增加到2017年的15.91万台。
作为全球最大消费电子盛会CES的主办方，CEA将在2014年设立首个3D打印技术专区。技术专区是CES的一种迷你展区，可以展示不同厂商的最新技术。尽管对家用3D打印机颇感振奋，但科尼格还是指出，相较于家用3D打印机，3D打印服务更有生命力。“消费者会自己购买一些3D打印机，还有一些企业也可以为你提供3D打印服务，”他说，“后者正在走上正轨。”
《沃顿知识在线》科技与媒体编辑肯德尔·怀特豪斯(Kendall Whitehouse)表示，3D打印在消费市场引发了广泛关注，但也有很多只是炒作。“设想或许已经超越了现实，至少超越了短期的现实。”他指出。但怀特豪斯还是认为，未来可能会出现这种情形：消费者在网上购物后，零售商会为其提供数字设计图纸，然后由消费者自己在家里打印出来。“如果能达到那个程度，你就几乎可以实现瞬间移动了，只不过，移动到其他地方的那个‘你’没有生命而已。”他说。(鼎宏)
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