3D打印一場工業革命？

在大紐約，BotCave并不好找。搭地鐵到布魯克林第三大道附近，找到拐角處一棟不起眼建筑，然后敲門。如果為你開門的是一個毛發蓬亂的年輕人，那么十有八九就是這兒了，125名工人開創制造業未來的地方。

BotCave是創業公司MakerBot的所在地，四年多以來他們一直致力于制造面向大眾的3-D打印機。他們2012年之前的產品都用三合板制作，內部結構一覽無余，恐怕只有那些喜歡搗鼓機器的極客們才會感興趣。

而新近研制的這款看上去很特別。不同于人們以往對3-D打印機粗制濫造的印象，它是金屬制，光滑且有設計感，還有能以多種色調閃爍的LED燈，你可以找到和沙發顏色相配的模式。

比外觀更加重要的是，你再也不用花上一個周末折騰各種軟件，只為了讓Linux系統看上去友好一點。這臺新機器用簡單的桌面程序就能啟動，能把CAD文件直接轉化成實物，就像打印一張照片那樣簡單。

這就是入門級的Replicator 2，官方售價2199美元，能夠用環保材料打印最大約28cm × 15cm的物品；它的升級版Replicator 2X售價2799美元，盡管只能打印最大23cm × 15cm的物品，卻擁有雙噴頭，精度達0.1毫米，能夠打印結構更為精細的物品。

MakerBot在這兩件產品上下了數百萬美元的賭注：3-D打印的時代就要到來。也許你聽說過3-D打印機，卻還沒擁有屬于自己的一臺。MakerBot的CEO佩蒂斯（Bre Pettis）覺得Replicator 2能改變這一切。

從PC說起

如同在1977年催生了蘋果公司第一款微機Apple II的“家釀計算機俱樂部”（Homebrew Computer Club），來自全球的3-D打印發燒友們也正在用同樣的方式，實踐著一種新技術的推廣。MakerBot作為其中的先行者，自2009年初成立以來，已經賣掉了兩萬多臺打印機。

和PC的發展過程一樣，技術本身總是首先出現，而后人們才慢慢弄清楚它到底能帶來什么。在office軟件、互聯網和電子游戲出現之前，早期的PC幾乎只能用來編程。對于最早的3-D打印機玩家來說，僅僅是測試機器本身，就已經是一個足夠好的購買理由了。

當打印機變得更加成熟之后，人們自然把注意力轉移到了它制造的產品上。對于有小孩的家庭，MakerBot的最大貢獻在于玩具：娃娃屋的家具，桌游部件，以及各種模型。他們旗下的3-D打印計劃交流網Thingiverse（目前已有相應的App），以及Tinkercad和Autodesk之類的公共設計庫，提供了許多現成的CAD文件，你只要點擊下載，做點必要的更改，然后發送給MakerBot幫你打印出來就行了。

2011年，MakerBot獲得了千萬美金的投資，投資人包括亞馬遜創始人之一Jeff Bezos。雖然在今年6月被工業級3-D打印巨頭Stratasys以4億美元收購，仍然作為子公司保持獨立運營。差不多30年之前，蘋果公司引領了個人電腦的潮流，而今MakerBot的目標則是向大眾推廣Replicator 2。

我們的上一代人用第一代PC制造的很多東西，以當今眼光看來很弱智，比如藝術字書寫的菜單和剪貼畫。今天絕大多數的3-D打印產品，看上去就像最初的PC出版物一樣無趣。而Replicator 2方便的軟件和更高的精細度，則能讓人們更快地學會如何設計結構更精巧、顏色更豐富、穩定度更高的物品。再加上互聯網上豐富且免費的設計庫，很快我們就能看到不同于批量制造業的新方式了。盡管目前的產品質量和成本都不太理想，卻能滿足個體創造的需求。

3-D打印不新奇

你也許會認為3-D打印是十分前沿的技術，只跟少數極客和高端設計工作室有關。而事實上，3-D打印技術早已滲透到日常生活中，你可能早已接觸過相關產品，它們如此的家常以至于你根本不曾意識到。拿牙科診室做個例子：許多定制的假牙和牙齒填充材料就是3-D打印出來的；還有那些一系列的牙齒矯正器，在每個不同階段佩戴的都有微小差異。

從根本上來說，每一種消費品和電子器件都有3-D打印機上的原型，甚至新一點的建筑也是如此。如今你還能定制3-D打印的魔獸世界角色模型，或者你在Xbox Live平臺上的虛擬立體形象avatar。如果你在東京，也許還會聽說3-D頭像定制，就是根據你頭部的掃描圖像，制造一尊逼真的塑像。

商業化的3-D打印通常只能使用有限的幾種材料，多為金屬和塑料，但是研發者們也正在嘗試從木漿到糖的各種新奇“墨水”。一些特制的打印機能噴出液體食物，比如糖霜和融化的巧克力。不久以后我們還會見到打印的電路板，用它們可以組裝出復雜的電子元件。

傳統的數控機床刳刨機和研磨機是在做“減法”，把不需要的部分切割或打磨掉。而3-D打印機是做“加法”，從底座開始一層層地打印。電腦軟件會首先檢查CAD文件，弄清楚怎樣打印才最為省時省料。外殼的形狀是固定的，厚度則會根據材料有所調節。模型的內部通常不可見，但空心的模型又太過脆弱，所以，軟件可能會采取折衷的方式，比如蜂巢狀的結構。

隨后，軟件就將這個物品水平分割成盡量薄的層，噴頭按照軟件計算出的最短路徑移動，從下至上逐層打印。一層打印完畢，平臺向下移動最小的距離單位，開始打印下一層。觀看3-D打印的過程是很奇妙的體驗，你既不用知道機器是如何工作的，也無需操心如何優化噴頭的移動路線。就像你非常熟悉的2-D打印機那樣，你只用知道自己想要打印什么。

家用3-D打印機概念的提出，又是一場新的工業革命的開端。你為Replicator 2設計的CAD文件能夠被工業機器讀懂，這也意味著，人人都可以成為設計師和生產商。MakerBot們所使用的G-code語言，也是傳統制造業的機器控制語言，正如第一臺桌面式激光打印機使用的Postscript語言，和專業的打印機一樣。

因此，一旦你在自己的電腦上有了專屬的設計，你就能在家里打印一個獨一無二的成品?；蛘?，你也能利用云端設備，從世界任何一臺聯網3-D打印機上輸出產品。甚至，你還可以上傳給專業的服務商，為你生產成千上萬個產品，再寄給你的客戶。Autodesk 123D之類的CAD軟件貼心地提供了向導程序，你所要做的，就是點點鼠標，輸入信用卡信息，立刻就能開始制造業的生意了。

走向大眾的Replicator 2

有關Replicator 2的一切—設計、制造和銷售—都是為大眾化推廣而考慮的。從打印材料開始說起，入門級Replicator 2使用的，是以玉米淀粉為原料的聚乳酸（polylactic acid， PLA），這是一種可降解的環保材料。同時，聚乳酸不像其他材料那樣冷卻后劇烈收縮，對機器的要求也不高，據佩蒂斯說，打印的時候聞上去很像華夫餅。MakerBot提供的聚乳酸價格為每公斤48美元，足夠打印400個國際象棋棋子。而Replicator 2X使用的是ABS塑料，也就是和樂高積木同樣的材料，它同樣無毒，但打印時必須保持通風良好。

在零售方面，MakerBot已經在曼哈頓開設了第一家體驗店。除了展示新機器，商店里也有一個小小的開放車間，佩蒂斯希望看到窗口擠滿了孩子們的小腦袋，驚奇地看著一個個物品在他們眼前打印出來。

就像PC一樣，3-D打印機的用處在購買之前和之后往往大不相同。佩蒂斯說，“購買之前，人們心里都有個物品打印清單，比如壞掉的吸塵器零件，或者適合櫥柜形狀的牙刷架。然而當你真正擁有它之后，就會開始嘗試很多之前未曾想過的奇妙玩意?！?/p>

大人們開始制作首飾，魯班鎖之類的解謎玩具，還有模型和奇怪的塑像。孩子們則開始要求大人按他們的想法來制造玩具。按照佩蒂斯原本的設想，至少有一半的購買者都應該是程序員，而很快他就發現了大量的家長購買群。

拜電子游戲所賜，如今的孩子們很小就有了在屏幕上理解立體幾何的能力。也許你沒覺得模擬人生或者Minecraft事實上就是CAD程序，但仔細想想，它們核心思想確實差異不大。如果中學能買上幾臺3-D打印機讓孩子們使用，下一代制造業革命也許就在他們身上發生。跟在PPT上觀看模擬圖相比，誰會不樂意親手制造一個模型呢？

3-D打印一切？

就目前的趨勢來看，如果能夠用批量生產降低成本，未來幾年之內，千元價位的3-D打印機就能出現在超市貨架上。

而這并不意味著我們要3-D打印一切。數字化制造業的精髓就在于，我們可以在批量生產和個性化定制之間擁有自己的選擇。不同于依賴模具的傳統制造業，3-D打印的成本并不會隨著產量的提高而降低，但是對于小批量生產，3-D打印卻足夠便宜。

在桌面式3-D打印機出現之前，小批量生產幾乎都是依賴手工。在人力價格高企的今天，這一任務同樣可以交給機器完成。同時，傳統制造業也會得益于此，變得更加便宜：對于一些核心部件，結構越復雜，越多變，價格就越貴，而3-D打印技術可以讓這些價格差異不復存在。

另外，如果你還記得宅男手造的“螺釘螺母對戒”的話，只要有臺3-D打印機，這些定制禮物也就是畫畫圖的事兒。星際迷航“公司號”中的畢卡特艦長想喝茶，只需跟他的Replicator說三個詞：茶、格雷伯爵、熱的。MakerBot的同名機器雖然還不會沖茶，定制個茶杯卻是相當在行的。