3D打印能拯救美國制造嗎？

上世紀50年代，紐約是主宰世界的城市。這里也是美國制造業之都，是服裝生產中心、糖加工工業和機器制造業中心，四通八達的高速路連接著城郊的大片住宅區和工廠。1950年，有100多萬人在這里從事制造業；而今天，這一數字已下降至區區8萬，這些人受雇于家具廠、食品加工商和曼哈頓服裝中心區，為專業生產商制作微不足道的日用產品。

20世紀50年代以后，在曼哈頓興起了LOFT生活藝術潮流。藝術家將隨處可見、空空如也的廢棄倉庫改造、搭建成自己的藝術空間，這已經隱隱預示著紐約城作為制造業中心的衰落。而現在，這個衰退已經蔓延到整個美國，甚至所有西方老牌制造業強國。世界的制造業中心，從紐約轉移到美國西部，再從美國西部轉移到日本、到中國。而現在，東南亞和巴西正摩拳擦掌，隨時準備著迎接這一頭銜的到來。

2011年以來，《經濟學人》接連推出數期重磅的封面報道，致力于探討發達國家制造業的復興。在這些專題中，有一個執著的觀念逐漸浮出水面——也許，只有發生第三次產業革命，才能挽救美國制造業的頹勢。

美國制造在擔心什么

中國的制造真的比美國強嗎？嚴格意義上來說，并不是這樣。

一百多年以來，美國一直是世界制造業的領頭羊，如今以絕對實力而言，仍然與中國并駕齊驅。麻省理工學院校長蘇珊·霍克菲爾德援引數據稱，美國制造業的總產值與中國基本持平，而所用的勞動力僅為中國的10%。另一方面，美國制造業貢獻的產值僅占到美國GDP的11%。

不可否認的是，盡管制造業產值在美國經濟中并不占據主要的地位，政策的制定者卻依然注重制造業的發展，美國用于研發的資金中有68%用于制造業。究其原因，無非是因為制造業既可以創造就業崗位 ，又可以遏制生產技術的外流，同時又有助于經濟發展和創新。

蘇珊·霍克菲爾德同時兼任奧巴馬政府的“先進制造業合作計劃（AMP）”的主席，AMP是最近新創立的一個項目，旨在聯合企業與高校一同創造就業崗位、提升競爭力。

奧巴馬任上尤其對“復興制造業”表現出相當的熱心。2012年3月份，這位總統就公開提議，要投資10億美元建立“全美制造業創新網絡”，以帶動制造業創新和增長。

這一提議在8月底成為現實，白宮發表聲明，表示將在俄亥俄州的揚斯敦建立一家制造業創新研究所，研發3D打印技術。美國國防部、能源部和商務部等5家政府部門將共同出資4500萬美元，剩下的4000萬美元由當地的企業和社會機構募集。

這一次，“3D打印技術”這個概念粉墨登場，在《經濟學人》的數次渲染中，這個名詞即將成為所謂“第三次產業革命”的核心，儼然成為提振發達國家制造業的救星。

產業革命的可能性

按照傳統的說法，第一次產業革命開端于英國倫敦，機械取代了手工勞作，誕生了現代意義的“工廠”；第二次產業革命發生在美國的西雅圖，由福特開創的流水線工業生產使得規模化生產成為可能。而第三次產業革命，也許即將發生在南卡羅來納州，它的歷史使命則是使工業回歸單個產品的精細加工，在數字化的幫助下，降低定制產品的成本。

查克·胡爾（Chuck Hull）的3D Systems公司總部就位于南卡羅來納的落基山下。從外觀上看，那只是一幢不高的建筑，沒有人會聯想到這里將會是第三次產業革命的發端之地。

而在廠房里面，則是一派未來工廠的景象。在數十臺機器的包圍下，只有兩名工作人員在聚精會神地工作。他們坐在控制室的玻璃窗后面，唯一的工作就是對著屏幕敲擊鍵盤。廠房里的機器，無一例外，都是打印機。但匪夷所思的是，它們在打印的不是普通的紙樣，而是各種更實在的東西。有些機器足足有汽車那么大，有些則只有微波爐大小，有的在“打印”珠寶，有的在“打印”義肢或者汽車零件，這些被打印出來的東西，20%是樣品，其他都是可以直接使用的商品。

查克·胡爾是個和氣的白胡子老頭。現年73歲的他擁有60多項專利，其中一項名為“立體平板印刷”的專利奠定了3D打印技術的基礎。這個專利非常簡單：使用一束紫外線讓一層薄薄的液態塑膠凝固，并不斷重復這個過程，一層層疊加在一起，就能成為立體三維的樣品。由于噴頭可以使用電腦操縱，只要在電腦上設計好了噴涂的圖樣，就能澆塑出你想要的任何形狀。

現在，許多消費品、機械零件和建筑模型都可以用3D打印的形式制作樣品，供工程師，設計師和客戶評估效果。任何的改動都可在幾個小時內重新打印，而不像以前那樣需要幾周時間制作模型。有些設計師已在使用塑料和尼龍材料“打印”可以穿的鞋和衣服——除真皮，和衣服相關的所有人造材料都能“打印”出來。

3D打印技術帶來的革命，更多地體現在“讓成本上更自由”這一點上。在過去的規模化制造業中，模具的制作成本不菲，小批量生產的個性化產品往往在核算成本后被迫放棄。而現在，3D打印能讓設計師生產出這類個性化產品，毫不費力，也不會花太多的代價。

減輕重量，也是3D“打印”出來的零部件的一大魅力。3D打印中，物品是一層一層地澆筑上去的，這就可以做到物盡其用。在傳統的工廠中，生產時需要增加側翼和支架，以便機器能將半成品搬運、研磨、鑄模等，還要提供一個平面將零部件用螺栓栓住或焊接在一起。3D打印機可以打印出整個物品，省去了組裝這一步。

它還會省下一大筆原料成本。在航空航天業中，金屬零件常由昂貴的鈦固體坯加工而成，這可能意味著90% 的材料被砍削掉，而且這些碎屑對飛機的制造已毫無用處。用鈦粉“打印”飛機門上的支架甚至衛星部件，就是將廢棄的材料重新利用。 另一方面，3D打印依賴強大的電腦軟件生成極其復雜的設計，并用3D打印將其轉變成實物——對設計師來說，這是一種全新的設計語言。它甚至有助于一些特殊行業的應用，比如與自然界天然產物相關的職業，比如說醫療。

比利時公司Materialise使用3D打印工藝生產一系列產品——主要是醫療設備。例如，在金屬植入體中注入健康的、晶格狀的天然骨骼內部結構，生產出的產品會比機械加工品更輕便，強度卻不會有任何降低，且更易與病人自身的骨骼接合。對Materialise來說，更重要的是，現在他們能夠隨意按患者的實際需要設計出合適的產品，而不用再去經受模具工廠的盤剝了。

制造業回流美國的秘密

任何形式的革命，都意味著生產、生活或思考方式的解放。被發達國家輿論抬升到“產業革命”高度的3D打印技術同樣如此。伴隨而來的，必然是整個產業的模式變革和觀念解放，這才是重點。

至少對美國和其他發達國家來說，它們希望從3D打印的變革中獲得的，并不僅僅是極客們的奇思妙思，而是整個世界制造業版圖的重新分布。它們希望一些很久前被新興市場奪走的生產崗位，能借此重新回到發達國家手中。

千詩碧可是一家在美國銷售香薰蠟燭的公司，從前這些蠟燭都是在中國制造并運往美國的。而美國提高了進口蠟燭的稅率后，去年6月，這家位于馬里蘭的公司在總部附近開設了一家高度自動化的工廠，理由并不是海外勞動力成本上漲，而是因為擁有一家能夠進行研發的美國工廠有利于公司對市場新趨勢做出更快的反應。

過去很多公司都采用了“中國+1”式戰略，通常在亞洲生產力成本較低的國家另設生產基地。現在這個思路正延伸為將生產設備都移回發達國家——因為一旦市場風向有變，公司很難迅速做出反應。

一般來說，供應鏈各環節庫存時間共計約30天，過去，任何新設計至少6個月后才能變成產品。現在，公司在兩三周內就可將設計轉化為成品送到消費者手上。

正如《經濟學人》提到的事實，隨著3D打印等高自動化、數字化的產業興起，勞動力成本正變得越來越不重要：一臺499美元的第一代iPad，只有約33美元的勞動力成本，其中在中國總裝的成本只占了8美元。境外生產正逐漸搬回發達國家，并不是因為中國工人的工資正上漲，而是由于公司現在要更貼近他們的客戶，這樣他們才能更迅速地依據需求來改變產品。

據波士頓咨詢集團估計，到2020年，目前美國從中國進口的工業產品中，有10%～30%可在其國內生產，這將每年給美國增加價值20億～55億美元的產值。

一種新型的產業關系

這種產品設計者與客戶之間的新型產業關系，淋漓盡致地體現在3D打印領域中的一家公司Quiirky上。這家公司并沒有離開紐約，兩臺3D打印機、一臺激光切割機、幾張銑床、一間噴漆房，及其他廖廖可數的設備組成了一個小工廠。Quiirky的主營業務，是為別人的創意定制產品。

Quiirky每周推出兩種新的消費品。用戶的點子如果有足夠多的人喜歡，產品開發團隊便設計出原型，用戶可以對其進行點評，并為營銷出謀劃策。然后，Quiirky就負責找到合適的制造商并銷售產品，并給提出點子的設計者提成。

迄今為止，Quiirky最成功的產品是一種蛇形的插線板，售價29.99美元，帶有可調節插座的延長電線。顧客可在這種可變插座中插上不同類型的充電器，使用起來更加方便，銷量突破了20萬，其設計者高中生杰克·錫恩已獲利12.4萬美元。

和Quirky類似的社群式制造廠在紐約地區快速繁殖，這些新創制造業的特色是，高技術密集而非人力密集，特別是軟件技術密集。這些工廠的最大價值，不是制造，而是服務。而3D打印技術則讓這類型社群式制造廠的存在成為可能。

利用3D打印技術讓產品設計到制造之間只有一個「打印」按鈕的間隔，第三次工業革命將會由大規模制造轉向個人化生產，社群協同制造的關系會改變制造流程，借此打破跨國代工產業鏈。這是發達國家對3D打印產生的期待。

中國的噩夢，還是美國的春夢

這會是中國制造的噩夢開始嗎？

3D打印最大的優勢是增加機器就可以提高產能。而且機器是一次性投資，僅需考慮電費，人力加工卻要不斷投入。更大的顛覆在于柔性供應鏈。在傳統制造業模式中，客戶提出生產需求時，須根據市場預期確定每批生產數量后開展批量生產，一旦工廠投入運作，即使供過于求或供不應求，生產線亦難以停下。而3D打印則可先打印實驗性產品，依據市場反饋效果后再做決定。

未來3D打印將使一些傳統制造中心的地位下降。例如深圳手機業的優勢在于高效的供應鏈系統，上下游均能清晰掌握市場的走勢，一旦產品滯銷或者熱銷即可調整生產策略。但在3D制造時代，這些都不重要。3D打印可隨時即開即停，工廠無論設在深圳還是美國，均可獲得足夠的產能與響應速度，人力成本、技工水平均可忽略不計。

然而，不可否認的一點是，現在的3D打印產業，技術上的突破仍沒有達到臨界點，對精細工業來說，材料和設計的成本仍然高昂，多數只適用于產業的上游企業。

據行業網站的數據顯示，2011年全球3D打印市場規模為17.1億美元，預計2012年將增長25%至21.4億美元，2015年將達到37億美元，相比起其他傳統產業來說，這點產值仍然微不足道，可以說依然擺脫不了概念階段。