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三維打印引領(lǐng)第三次工業(yè)革命

2012-06-30 11:37 來源：新華網(wǎng) 責(zé)編：陳培

摘要：: 近二十年來，三維打印技術(shù)在一些發(fā)達(dá)國家興起。專家認(rèn)為，這種技術(shù)代表制造業(yè)發(fā)展新趨勢，它和其他一些數(shù)字化生產(chǎn)模式的涌現(xiàn)，將推動(dòng)實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命。

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　　【CPP114】訊：用打印機(jī)“打印”水杯、小提琴、首飾甚至汽車和飛機(jī)，這不是異想天開，而是已經(jīng)可以輕松實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。
　　
　　近二十年來，三維打印技術(shù)在一些發(fā)達(dá)國家興起。專家認(rèn)為，這種技術(shù)代表制造業(yè)發(fā)展新趨勢，它和其他一些數(shù)字化生產(chǎn)模式的涌現(xiàn)，將推動(dòng)實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命。
　　
　　隨心打印
　　
　　每到周末，14歲的賴?yán)?middot;劉易斯都會(huì)和好友一起迫不及待地鉆進(jìn)自家車庫，找他們最喜歡的伙伴“饒舌男”一臺初級的組裝版三維打印機(jī)。
　　
　　孩子們先在電腦操作界面上完成設(shè)計(jì)，傳輸?shù)酱蛴C(jī)上，然后摁下打印鍵，等待“饒舌男”把他們的設(shè)計(jì)變?yōu)閷?shí)物。
　　
　　“饒舌男”開始工作。熔化的塑料是“墨”，從一個(gè)可靈活移動(dòng)的噴嘴里均勻噴出。伴隨著嗡嗡的電流聲，噴嘴來回移動(dòng)，一層超薄的塑料圓環(huán)在工作臺上出現(xiàn)并定型。然后，噴嘴降低零點(diǎn)幾毫米，噴出一層略小的塑料圓環(huán)。如此由上至下，層層圓環(huán)疊加起來，一個(gè)塑料杯制作完畢。
　　
　　如果對這個(gè)杯子的簡單造型不滿意，想給它加個(gè)手柄或在杯身上刻上名字，只需提前在電腦程序里加以修改，“饒舌男”就能嚴(yán)格按照程序設(shè)計(jì)，制作出符合要求的成品。
　　
　　劉易斯設(shè)計(jì)打印出一個(gè)“完美的”齒輪，得到伙伴們夸贊。一個(gè)名叫弗農(nóng)的男孩想把論文打印在塑料上而不是紙上，因?yàn)檫@“肯定能把老師震住”。
　　
　　劉易斯的爸爸戴維當(dāng)初花1500美元買來全套元件，父子倆一起用了32小時(shí)組裝。這款神奇機(jī)器迅速獲得孩子們青睞，成了他們的大玩具。他們享受自己動(dòng)手設(shè)計(jì)、想要什么就打印什么的樂趣。劉易斯家車庫里已經(jīng)擺滿他們的作品：火箭模型、吉他、餐具。
　　
　　相比微波爐大小的“饒舌男”，工業(yè)用的三維打印機(jī)個(gè)頭更大，功能更強(qiáng)，售價(jià)也更高，從五千美元到一百萬美元不等。可用于三維打印的“墨水”材質(zhì)也更加豐富，包括各種顏色的塑料、金屬、玻璃和陶瓷。
　　
　　過去25年間，三維打印技術(shù)已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。奔馳、本田用它制造汽車模具和配件；波音、洛克希德－馬丁公司用它打造航模和零件；微軟公司用它設(shè)計(jì)電腦鼠標(biāo)和鍵盤；醫(yī)療設(shè)備機(jī)構(gòu)用它為用戶定制助聽器和牙套；建筑師用它復(fù)制建筑模型。美國研究人員甚至已研制出三維食物打印機(jī)，能用食材打印餅干、蘋果派等。
　　
　　美國“三維系統(tǒng)”公司首席執(zhí)行官阿貝·雷琴塔爾說，利用三維打印技術(shù)，顧客可以買到絕對個(gè)性化的產(chǎn)品，“寶馬公司能為你量身定制新車，車身自帶你的姓名，坐椅貼合你的體型。（比利時(shí)知名巧克力）戈黛娃的巧克力糖造型將和你的容貌一模一樣。”
　　
　　“只有你想不到，沒有它打印不了的，”他說。
　　
　　市場潛力
　　
　　行業(yè)咨詢公司“沃勒斯協(xié)會(huì)”提供的數(shù)據(jù)顯示，三維打印技術(shù)的市場銷售額已達(dá)17億美元，且有望在2015年前升至37億美元。
　　
　　作為三維打印技術(shù)的發(fā)明者和領(lǐng)頭羊，“三維系統(tǒng)”公司去年收益2.3億美元，比前年增長四成多。
　　
　　公司設(shè)計(jì)的一款新型打印機(jī)“立方體”（Cube）定于今年五月上市，其工作原理和“饒舌男”類似，應(yīng)用程序則借鑒蘋果公司產(chǎn)品，更方便顧客操作。
　　
　　它的自帶程序里已預(yù)先裝載大量物品設(shè)計(jì)圖，比如棋子、首飾、廚具等，顧客無須學(xué)習(xí)復(fù)雜的三維設(shè)計(jì)軟件，便可直接打印所需物品。
　　
　　此外，“立方體”還支持無線網(wǎng)絡(luò)鏈接，顧客能從網(wǎng)站付費(fèi)下載更多物品設(shè)計(jì)圖：一只玩具大象收費(fèi)4.99美元，一枚戒指10美元，一把剃須刀15美元。
　　
　　總部設(shè)在紐約的Shapeways公司是“三維系統(tǒng)”的有力競爭對手。這家公司走的市場路線與購物網(wǎng)站“亞馬遜”類似：顧客通過網(wǎng)站上傳自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品圖，或訂購現(xiàn)有的設(shè)計(jì)圖，公司則按圖打印產(chǎn)品，送貨上門。
　　
　　在Shapeways的網(wǎng)站上，既有標(biāo)價(jià)760美元的珊瑚造型臺燈，也有只賣幾美元的小飾品，還有一些僅三維打印技術(shù)才能制造出的稀奇玩意兒，例如類似俄羅斯套娃但不能打開的“套球”。
　　
　　Shapeways公司首席執(zhí)行官彼得·魏馬爾肖森說，他們每個(gè)月售出大約10萬件產(chǎn)品，其中最受歡迎的是珠寶首飾、蘋果手機(jī)套和玩具火車。
　　
　　影響工業(yè)
　　
　　三維打印技術(shù)如今的飛速發(fā)展和巨大市場潛力，或許是發(fā)明人查克·赫爾當(dāng)初沒有預(yù)料到的。
　　
　　30年前，赫爾在加利福尼亞州南部一家名為紫外產(chǎn)品公司的制造企業(yè)工作，開發(fā)用于家具保護(hù)涂層的紫外線固化樹脂膠技術(shù)。身為工程師和物理學(xué)家，赫爾喜好動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，經(jīng)常花好幾個(gè)小時(shí)把一層層樹脂堆積起來制作模型。
　　
　　“那時(shí)，我已經(jīng)當(dāng)了20年工程師，深知制造塑料模具有多麻煩。你得先繪出每個(gè)部件的設(shè)計(jì)圖，然后找精密工具制造者為你加工。一旦設(shè)計(jì)有問題需要修改，一切都得重來。整個(gè)過程需要至少6個(gè)星期。因此，我很想能擁有一臺機(jī)器自己制造模具，”現(xiàn)年73歲的赫爾回憶說。
　　
　　幾經(jīng)努力，在紫外產(chǎn)品公司辦公樓的一間密室里，赫爾研制出第一臺三維打印機(jī)。它使用樹脂當(dāng)墨，用一盞可移動(dòng)的紫外線燈使樹脂固化定型。赫爾滿心歡喜向公司老板展示新發(fā)明，卻得知公司快要倒閉，自己面臨失業(yè)。
　　
　　他于是向老板提議，自己提供新技術(shù)、公司提供資源，合作成立一家新公司，開發(fā)推廣這種被他稱為“立體印刷術(shù)”的新技術(shù)。
　　
　　新公司被命名為“三維系統(tǒng)”。如今，赫爾依然供職于這家公司，身份是“首席技術(shù)官”，他的研究室里堆滿了實(shí)驗(yàn)設(shè)備和樣機(jī)。
　　
　　在同行布雷·佩蒂斯眼里，赫爾的發(fā)明被怎么夸耀都不為過，因?yàn)樗馕吨鴨握{(diào)大規(guī)模制造模式的終結(jié)。家具生產(chǎn)商將不再需要設(shè)計(jì)千篇一律、缺乏新意的產(chǎn)品，而是由顧客提供自行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品圖；亞馬遜等購物網(wǎng)站則只需提供產(chǎn)品設(shè)計(jì)程序，由顧客在家自行打印成品，從而大幅減少運(yùn)費(fèi)。
　　
　　英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》周刊認(rèn)為，盡管仍有待完善，但三維打印技術(shù)勢必成為引領(lǐng)未來制造業(yè)趨勢的眾多突破之一。這些突破將使工廠徹底告別車床、鉆頭、沖壓機(jī)、制模機(jī)等傳統(tǒng)工具，改由更加靈巧的電腦軟件主宰這便是第三次工業(yè)革命的標(biāo)志。
　　
　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)巨頭羅爾斯·羅伊斯公司工程和技術(shù)總監(jiān)科林·史密斯說：“大工廠里人擠人的時(shí)代將一去不復(fù)返。”
　　
　　

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