《連線》：3D打印機(jī)改變世界

導(dǎo)讀：最新一期《連線》雜志正式出刊，本期封面文章是《3D打印機(jī)改變世界》。有一天，孩子想要新玩具，老人想下象棋，你想換一個(gè)新杯子，而你所要做的不是去商店采購(gòu)，而是下載幾份圖紙，然后在自家的3D打印機(jī)上把它們打出來(lái)。這并不是虛構(gòu)的科幻世界，MakerBot推出的Replicator讓這些都成為了現(xiàn)實(shí)，可以預(yù)見(jiàn)不久的將來(lái)3D打印機(jī)將像電腦一樣改變我們的生活。

圖為最新一期《連線》雜志封面

乘坐地鐵來(lái)到布魯克林第三大道，在一幢位于偏僻角落的房子前停下并敲敲門，一個(gè)頭發(fā)凌亂的男子打開(kāi)了門，并把你引了進(jìn)去。沒(méi)錯(cuò)現(xiàn)在你來(lái)到了BotCave，這里有125名工人正在生產(chǎn)面向未來(lái)的產(chǎn)品。

BotCave是MakerBot的大本營(yíng)，為了讓普通大眾用得起3D打印機(jī)，這家公司已經(jīng)花費(fèi)了將近四年的時(shí)間，然而MakerBot曾生產(chǎn)的任何設(shè)備都比不上現(xiàn)在這些工人正在制作的新型打印機(jī)。Replicator 2不是一套復(fù)雜的設(shè)備，也不需要你處理高級(jí)的軟件，它由一個(gè)簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，你可以輕易的把電腦中的設(shè)計(jì)圖紙變成實(shí)物，就像打印圖片一樣簡(jiǎn)單。入門級(jí)的Replicator 2售價(jià)2199美元，而高端產(chǎn)品Replicator 2X售價(jià)2799美元，它可以打印更加復(fù)雜的東西。MarkerBot下了數(shù)百萬(wàn)美元的血本開(kāi)發(fā)這兩款設(shè)備，他們認(rèn)為3D打印機(jī)的春天馬上就要來(lái)了。

同以前的產(chǎn)品相比，Replicator 2系列線條流暢、有金屬質(zhì)感而且更加時(shí)尚。你也許聽(tīng)說(shuō)過(guò)3D打印機(jī)，但是手里還沒(méi)有一臺(tái)，但是MakerBot的CEO布雷-派蒂斯說(shuō)Replicator 2系列將改變這一切。

他們把自己內(nèi)部制作的東西都陳列在展架上，前幾代MakerBot人就像是些笨手笨腳的工匠，他們即對(duì)設(shè)備本身感興趣也對(duì)設(shè)備所制作出來(lái)的東西感興趣。就像自制電腦俱樂(lè)部1997年幫助生產(chǎn)出Apple II一樣，MakerBot屬于自制打印機(jī)俱樂(lè)部，這個(gè)俱樂(lè)部囊括了全球這個(gè)領(lǐng)域的業(yè)余愛(ài)好者，他們希望利用現(xiàn)有技術(shù)，生產(chǎn)出惠及所有人的產(chǎn)品。自從MakerBot于2009年初成立以來(lái)，已經(jīng)售出了13000臺(tái)3D打印機(jī)。

對(duì)于早期的個(gè)人電腦，在人們考慮如何使用它的時(shí)候就已經(jīng)有了成熟的應(yīng)用技術(shù)。最初人們只用電腦編程序，后來(lái)慢慢開(kāi)始用于制作電子數(shù)據(jù)、處理文字以及玩電子游戲。同樣的對(duì)于很多早期擁有3D打印機(jī)的人而言，買這種設(shè)備的原因可能僅僅是為了試著用一用。

隨著這種打印機(jī)越來(lái)越穩(wěn)定，人們的注意力從機(jī)器本身轉(zhuǎn)移到了它們所打印出來(lái)的物品。在我的房間里，MakerBot的應(yīng)用程序已經(jīng)可以用來(lái)制作玩具：玩偶之家的家具、棋盤(pán)游戲零件以及各種模型。打印、上色然后玩，就這么簡(jiǎn)單。在MakerBot的社區(qū)網(wǎng)站Thingiverse 和類似的網(wǎng)站Tinkercad 及Autodesk上，有很多預(yù)先設(shè)計(jì)好的文件，你能想到的東西那些地方幾乎都有。人們只需把它們下載下來(lái)，如果有必要在進(jìn)行一下修改，然后輸入到MakerBot的設(shè)備打印。

為了擴(kuò)張，去年MakerBot從投資者那里融資了1000萬(wàn)美元，其中還包括亞馬遜的創(chuàng)始人杰夫-貝索斯。他們需要做更多的努力來(lái)應(yīng)對(duì)新出現(xiàn)的一系列低成本3D打印機(jī)，包括中國(guó)的設(shè)備和很多山寨產(chǎn)品。這些資金將被用于研發(fā)、工程、制造以及建設(shè)一個(gè)新的公司總部。為了給愛(ài)好者制造合格的產(chǎn)品這些舉措都是必要的，同時(shí)要想在塔吉特商場(chǎng)出售產(chǎn)品，他們也必須擴(kuò)大公司規(guī)模。

現(xiàn)在世界進(jìn)入了MakerBot時(shí)刻。30年前蘋(píng)果讓桌面出版系統(tǒng)成為了主流，而現(xiàn)在他們的目標(biāo)是讓Replicator 2給大眾帶來(lái)新的沖擊：創(chuàng)造出桌面制造系統(tǒng)。多年前人們用早期的Mac做出了一些爛七八糟的字體和剪貼畫(huà)，但是隨后他們開(kāi)始不斷改進(jìn)，當(dāng)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的時(shí)候，全新的印刷方式出現(xiàn)了，而一個(gè)新的工業(yè)也孕育而生：桌面出版系統(tǒng)改變了世界。

和最初使用桌面出版設(shè)備的人一樣，今天人們也不會(huì)關(guān)注第一批使用3D打印機(jī)的人。但是由于配備了更易操作的軟件和可選擇的雙層擠壓機(jī)，Replicator 2系列已經(jīng)可以識(shí)別更加多樣的曲線，制造出更加復(fù)雜的東西，而且分辨率更高、色彩更豐富、質(zhì)量更有保障。再加上數(shù)據(jù)庫(kù)中包含的自由設(shè)計(jì)圖案越來(lái)越多，我們可以預(yù)測(cè)今天由工廠大批量生產(chǎn)的各種模型將被取代。3D打印機(jī)制造的物品可能沒(méi)有大眾化產(chǎn)品質(zhì)量好，但是將更符合人們的要求也更有創(chuàng)意。

你可能覺(jué)得3D打印機(jī)是邊緣技術(shù)，只有標(biāo)新立異的人或者是高端設(shè)計(jì)室才用，但其實(shí)在不經(jīng)意中，你早就接觸到了3D打印產(chǎn)品。比如在牙科診所，很多定制的口腔設(shè)備現(xiàn)在都要使用3D打印機(jī)?？谇环雷o(hù)器可調(diào)整牙齒的排列，牙科醫(yī)生掃描了牙齒的位置后就可以利用軟件制作一個(gè)塑料模型，帶上數(shù)月后就可以把牙齒調(diào)整到合適的位置。另外利用3D打印機(jī)可以很快的制作出牙齒的模型，牙醫(yī)可以現(xiàn)場(chǎng)磨制假牙給你換上。

除了口腔設(shè)備，很多消費(fèi)產(chǎn)品和電子器材的模具也是用3D打印機(jī)制作出來(lái)的，甚至包括你身邊房子的模型。如今人們可以隨意用3D打印機(jī)制作玩具人偶，如果你身在東京還能做一個(gè)你的真人頭像。商用3D打印機(jī)使用的材料還不多，主要是金屬和塑料，但是研究人員正在試驗(yàn)使用更多的材料，比如木質(zhì)紙漿和糖。

3D打印機(jī)采用遞增技術(shù)制造實(shí)物，也就是一層層的從底部開(kāi)始制作。軟件首先要檢查要打印產(chǎn)品的設(shè)計(jì)文件，然后分析怎樣才能用最少的時(shí)間、最少的材料把產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)。例如做一個(gè)兔寶寶玩偶，首先機(jī)器根據(jù)說(shuō)明書(shū)把外壁做出來(lái)，外壁的厚度要視材料而定。在保證強(qiáng)度和用料最少的前提下，軟件會(huì)自行計(jì)算出外壁的厚度。由于看不到玩偶內(nèi)部，所以內(nèi)部不用打印，但是如果沒(méi)有一定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，玩偶將非常脆弱，因此為保證玩偶更加結(jié)實(shí)，軟件還能設(shè)計(jì)出蜂窩狀的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。

然后軟件控制機(jī)器一層一層的制作實(shí)物，每層的厚度都盡可能的薄。當(dāng)打印機(jī)探針移到制作區(qū)時(shí)會(huì)自動(dòng)吐出制造材料，軟件也會(huì)選擇最合適的路徑，讓探針移動(dòng)的距離最小。當(dāng)一層制作好后，打印機(jī)的制作平臺(tái)將下移，然后探針開(kāi)始制作下一層，就這樣一直到做好為止。整個(gè)過(guò)程就像是變魔術(shù)，你不需要知道機(jī)器如何運(yùn)轉(zhuǎn)或者怎樣選擇最合適的路徑，軟件幫你搞定一切。我們將進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代，你不需要思考如何制作一個(gè)3D產(chǎn)品，你只需要知道自己想要什么就夠了。

家用3D打印機(jī)會(huì)非常有趣，它將開(kāi)啟一場(chǎng)新的工業(yè)革命。MakerBot使用G-code語(yǔ)言和工業(yè)生產(chǎn)中使用的標(biāo)準(zhǔn)控制語(yǔ)言一樣，所以一旦在電腦上設(shè)計(jì)了什么東西，你不僅可以在自己的桌面制造系統(tǒng)上造出一個(gè)實(shí)物，還可以上傳到商業(yè)制造服務(wù)網(wǎng)站上生產(chǎn)出更多，比如Shapeways和Ponoko以及中國(guó)阿里巴巴(微博)上的代加工廠。你所有做的就是點(diǎn)擊鼠標(biāo)，插入信用卡，開(kāi)始自己的制造生意，你設(shè)計(jì)的東西甚至可以直接送到用戶手中。

不管是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)還是銷售，Replicator 2的一切都必須適合普通美國(guó)家庭的需要。就比如說(shuō)打印材料，入門級(jí)的Replicator 2使用的是一種環(huán)保生態(tài)塑料PLA，它的主要成份是玉米淀粉。和其他材料不同，溫度降低的時(shí)候PLA不會(huì)收縮，因此不需要機(jī)器進(jìn)行太多調(diào)整。派蒂斯說(shuō)：“PLA是可降解的，打印時(shí)的味道就像奶油蛋糕。” MakerBot的PLA在網(wǎng)上的售價(jià)是48美元每公斤，一公斤PLA足夠做400枚國(guó)際象棋。

MakerBot還希望大大降低顧客收到貨物的時(shí)間。以前只有客戶下單的時(shí)候，MakerBot才開(kāi)始生產(chǎn)，這就意味著你必須焦急等待6周以上才能得到3D打印機(jī)。忠實(shí)粉絲也許還能忍受，但是對(duì)于普通消費(fèi)者肯定不行，尤其是那些在節(jié)假日前后準(zhǔn)備送禮物的人，因此MakerBot必須在銷售前預(yù)付成本。派蒂斯希望在9月19日發(fā)售Replicator 2s的時(shí)候能有2100臺(tái)存貨，這將是他們有史以來(lái)最大的存貨量。

這家公司在零售方面也加大了賭注：一天內(nèi)它在曼哈頓和休斯敦開(kāi)設(shè)了兩個(gè)零售店。除了銷售新機(jī)器，零售店還會(huì)給顧客現(xiàn)場(chǎng)演示制作過(guò)程。派蒂斯說(shuō)：“你去MakerBot買東西就會(huì)看到那里正在現(xiàn)場(chǎng)制作實(shí)物，我希望人們駐足停留在商店門口，驚奇的看著里面發(fā)生的一切。”

現(xiàn)在對(duì)MakerBot,是個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，派蒂斯認(rèn)為展示效應(yīng)是最重要的：比如早期的電腦，在真正使用前沒(méi)人理解這個(gè)設(shè)備的魅力。派蒂斯說(shuō)：“在人們買MakerBot之前，他們會(huì)想象很多種用法，比如做自行車的零件或者一個(gè)把手，但是當(dāng)他們真正得到一臺(tái)3D打印機(jī)，想法就會(huì)改變，他們將創(chuàng)造出各種神奇的東西。”

他們可以制作首飾、智力玩具以及各種怪誕的雕塑。孩子們會(huì)要一些奇怪的玩具，而用戶將在他們眼皮底下變出來(lái)，先在屏幕上設(shè)計(jì)然后在把它變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。當(dāng)派蒂斯剛剛開(kāi)始出售MakerBot時(shí)，一半以上的用戶是程序員，而現(xiàn)在更多的是父母。

孩子也將有收獲。據(jù)我所知，由于電子游戲的普及，很多孩子已經(jīng)能夠如何應(yīng)對(duì)屏幕上的3D圖像。像比爾-蓋茨這樣的軟件企業(yè)家都是伴隨著早期的電腦成長(zhǎng)起來(lái)的，這也激發(fā)了他們的潛能。所以下一代3D打印創(chuàng)意者將從孩子中產(chǎn)生，而高中也將恢復(fù)手工課，并從新命名為設(shè)計(jì)課，尤其是在學(xué)校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室里購(gòu)買了MakerBot產(chǎn)品后。有多少學(xué)生會(huì)拒絕設(shè)計(jì)并打印真實(shí)的東西而去做一個(gè)PPT演講呢？

然而推出一款可靠便于使用的產(chǎn)品還不夠，MakerBot還需要避開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)者，比如行業(yè)巨頭3-D Systems，他們的3D打印機(jī)Cube也是針對(duì)主流用戶開(kāi)發(fā)的，還有中國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手PP3DP，他們也開(kāi)發(fā)了Up!打印機(jī)。MakerBot希望憑借更高的分辨率和打印更大物體的能力，Replicator 2可以在1000美元-2500美元這個(gè)價(jià)位內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)中勝出。

當(dāng)然還有一些仍沒(méi)有染指3D業(yè)務(wù)的公司：惠普、Epson以及其他2D打印機(jī)巨頭?，F(xiàn)在它們更專注于技術(shù)許可和高端專業(yè)打印。但是在3D打印市場(chǎng)變得足夠大之前，這些巨頭是不是會(huì)覺(jué)醒？當(dāng)問(wèn)派蒂斯這個(gè)問(wèn)題時(shí)，他自信的說(shuō)：“到那時(shí)我們已經(jīng)把它們遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在身后了。”

所有證據(jù)表明，當(dāng)用戶從早期的高端使用者轉(zhuǎn)向那些只希望追趕潮流的人的時(shí)候，3D打印機(jī)的拐點(diǎn)就到了。也許用不了幾年沃爾瑪和科斯科將出售數(shù)百萬(wàn)臺(tái)3D打印機(jī)，而當(dāng)惠普和Epson這樣的巨頭進(jìn)入后，將產(chǎn)生巨大的規(guī)模效應(yīng)，那是3D打印機(jī)的售價(jià)可能只有99美元，每個(gè)人都可以買得起。

但這并不意味著我們要用3D打印機(jī)打印所有的東西。數(shù)字制造時(shí)代的意義是我們可以在大規(guī)模生產(chǎn)和個(gè)性化生產(chǎn)之間進(jìn)行選擇。盡管你可以在自己家做一百萬(wàn)只橡皮鴨，但這并不意味著你一定要這么做。如果用3D打印機(jī)制作橡皮鴨，做第一只的成本如果是20美元，做第一百萬(wàn)只的成本還是20美元，不會(huì)有規(guī)模效應(yīng)。然而使用傳統(tǒng)的方法，你需要制作鴨子模具，也許生產(chǎn)第一支的成本需要1萬(wàn)美元，但是生產(chǎn)量增加后，初始費(fèi)用將被不斷攤銷，而當(dāng)生產(chǎn)到100萬(wàn)只的時(shí)候，成本可能只有幾分錢。如果小規(guī)模生產(chǎn)，應(yīng)該使用數(shù)字生產(chǎn)技術(shù)，但是如果大規(guī)模生產(chǎn)則傳統(tǒng)的方法更好。不過(guò)很多小規(guī)模生產(chǎn)的商品比大規(guī)模生產(chǎn)的商品更有價(jià)值，過(guò)去我們只能靠手工制作小規(guī)模生產(chǎn)的商品，而以后可以利用數(shù)字制造技術(shù)。

在《星際迷航》中，皮卡爾艦長(zhǎng)想要一杯熱飲，他只需和機(jī)器說(shuō)：“茶，熱的。”現(xiàn)在盡管茶還不能自動(dòng)生成，但是杯子呢，你可以自己做一個(gè)。