在過(guò)去的十年中，人們對(duì)3D打印的狂熱增加了不少——但是，這種狂熱的程度卻超出了這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展程度。就是說(shuō)，3D技術(shù)應(yīng)有的發(fā)展程度跟不上期望值。那要如何取得突破呢?日前，科技媒體TechCrunch刊文，對(duì)此作出了分析。

作為一個(gè)3D打印技術(shù)的研究員，我曾嘗試過(guò)使用各種主流技術(shù)以及實(shí)驗(yàn)性的方法來(lái)建造3d打印機(jī)。我從中所獲知的是，大部分這些技術(shù)通常都是由一些常見(jiàn)的材料、軟件工程問(wèn)題和機(jī)械系統(tǒng)所構(gòu)成——幾十年來(lái)工程師都這么做。

那么問(wèn)題來(lái)了：為什么3D打印尚未能成為更可取的生產(chǎn)制造方式?為什么這項(xiàng)技術(shù)的失敗率還是如此的高，而且再生性也如此的困難?很明顯，這不是因?yàn)椴牧咸厥饣蚩刂铺冗M(jìn)復(fù)雜而造成的困境。而真正制約3D打印技術(shù)創(chuàng)新的是我們看待這些技術(shù)的方式：只把它看作單一的部件制造，而缺乏系統(tǒng)性。

能否包括各種生產(chǎn)要素?

我們不妨轉(zhuǎn)換一下看待3D打印的視覺(jué)，將其看成是一個(gè)由各個(gè)部分組成的體系。這樣，我們對(duì)其功能的認(rèn)識(shí)就會(huì)發(fā)生變化。通常來(lái)說(shuō)，我們會(huì)將一個(gè)生產(chǎn)體系劃分為以下幾個(gè)要素：

設(shè)計(jì)：指的是用戶在使用其功能設(shè)計(jì)后將能實(shí)現(xiàn)些什么。

硬件：真正能實(shí)現(xiàn)物理作品的部分。

材料：包括樹(shù)脂、金屬、陶瓷、塑料或天然材料等，通過(guò)3D打印技術(shù)，這些材料最終將變成實(shí)在的功能產(chǎn)品。

軟件：負(fù)責(zé)將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成制造數(shù)據(jù)，包括安裝在機(jī)器上的軟件和向機(jī)器傳送數(shù)據(jù)的軟件。

通常來(lái)說(shuō)，這個(gè)體系中最容易被忽略的是要素是每個(gè)領(lǐng)域直接碎片式的連接路徑——為制造某個(gè)部件而制造，缺乏整體效率。陳舊的思維方式制約了我們真正實(shí)現(xiàn)3D打印潛力的進(jìn)程。如果我們能夠擯棄傳統(tǒng)的思維方式，或許就可以真正將3D打印技術(shù)用到實(shí)處。

我們?nèi)缃竦拇蛴≡O(shè)計(jì)還是圍繞著老舊的技術(shù)。到了今天，所有被打印出來(lái)的事物都只是為了貢獻(xiàn)另一種物體的制造過(guò)程而設(shè)計(jì)，比如為了制模。3D技術(shù)目前能實(shí)現(xiàn)的只是幫忙人們?cè)竭^(guò)制模這個(gè)階段，直接進(jìn)入制造環(huán)節(jié)。但其實(shí)關(guān)于發(fā)展新的設(shè)計(jì)工具來(lái)改善工程制造，前人已做了很多努力和嘗試，而始于立體制造的發(fā)展使得3D打印技術(shù)直到如今依舊像是老式生產(chǎn)的替補(bǔ)。

我們還是在建造快速成型機(jī)。目前的機(jī)器都是多面能手，但并不專(zhuān)長(zhǎng)。作為快速成型機(jī)，他們只是用于完成各類(lèi)制造工程中等級(jí)最低的共通部分。這導(dǎo)致的結(jié)果是，這些機(jī)器可以做很多事，但做得好的卻極少。我們必須重新考慮設(shè)計(jì)這些打印機(jī)的目的，明確這些技術(shù)所能解決的生產(chǎn)生活問(wèn)題。我們需要的是圍繞需要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題來(lái)建造一臺(tái)3D打印機(jī)，而不是憑空制造了一臺(tái)機(jī)器然后尋找一個(gè)適合的問(wèn)題交予之解決。

硬件問(wèn)題歸根結(jié)底還是軟件問(wèn)題。除了關(guān)注現(xiàn)實(shí)生活中的生產(chǎn)應(yīng)用，我們需要讓這些機(jī)器能夠利用軟件。也就是說(shuō)，我們需要“智能”的3D打印機(jī)，它擁有大量的監(jiān)測(cè)傳感器和互聯(lián)網(wǎng)接入，以便監(jiān)控和實(shí)時(shí)分析。比如Autodesk開(kāi)源3D打印機(jī)Ember，其配置的傳感器能夠幫助機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)自如地從故障中恢復(fù)，提高打印的可靠性，并能夠?qū)崟r(shí)回送工程進(jìn)展報(bào)告。

材料：復(fù)合材料和細(xì)觀結(jié)構(gòu)

也許3D打印最偉大的能力之一是低成本實(shí)現(xiàn)多種材料的復(fù)合。被某些屬性綁定的物質(zhì)，我們稱(chēng)之為“材料”，比如木梁和紙張，根本上它們同屬木質(zhì)纖維。真正讓它們形成區(qū)別的是這些纖維的組織結(jié)構(gòu)模式。

3D打印的共同目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)從一臺(tái)機(jī)器中打印出各種復(fù)合材料，一次性為項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)多重制造屬性。然而，細(xì)觀結(jié)構(gòu)材料技術(shù)允許我們獲得更多單一材料之外的利用價(jià)值。相比較于對(duì)不同的性能便要依賴(lài)不一樣的材料，設(shè)計(jì)師可以利用細(xì)觀結(jié)構(gòu)材料技術(shù)來(lái)創(chuàng)造一種擁有各種所需的性能特點(diǎn)的物體，這只需要一臺(tái)機(jī)器及一種成份(改變基礎(chǔ)成本的組織結(jié)構(gòu))。

這樣一來(lái)，在材料合成上，3D打印將獲得更高的靈活性和有效性。這是未來(lái)3D打印發(fā)展的新領(lǐng)域。

復(fù)合材料只是某些已知材料的特定范式

利用細(xì)觀結(jié)構(gòu)材料技術(shù)能夠借助常見(jiàn)的物質(zhì)制造出前所未有的材料

總的來(lái)說(shuō)，3D打印已然走過(guò)了二十幾個(gè)年頭，回顧起來(lái)我們依舊取得不少進(jìn)步，但我們還可以通過(guò)解放思維實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，推動(dòng)3D打印實(shí)現(xiàn)質(zhì)的發(fā)展。我們不能滿足于利用一臺(tái)機(jī)器制造出一種復(fù)合材料就說(shuō)是極大的利用，這種想法制約下3D打印永遠(yuǎn)不會(huì)取得大的突破。此外，除了材料構(gòu)造的創(chuàng)新，互聯(lián)網(wǎng)連接及智能化也是大勢(shì)所趨。目前，制約行業(yè)發(fā)展的不是核心技術(shù)，而是人們所持有的大局觀。

編輯：jq