孩子们都喜欢玩搭积木。一层一层地往上搭,转眼间,一栋大楼就拔地而起。如果每块积木的尺寸足够小,除了房屋之外,还可以搭建许多各式各样、形状不一的物体。美国有一种LEGO商店,里面无奇不有,可全都是用微小的方块搭起来的东西:高楼大厦、树木花草、整个城市的模型、高速公路、各种汽车火车飞机轮船,迪斯尼童话故事中的人物造型,自由女神、埃菲尔铁塔、白宫、动物、天使……小朋友们能想出来的几乎任何东西,都可以由积木一层一层地向上发展而搭成!
如今,有了一个给大朋友们玩的类似搭积木的玩具,那就是逐步走进家庭的3D打印机。这玩意儿的工作方式的确有点像在搭积木,是在打印式地搭积木,要不怎么把它叫做打印机呢。技术发展真可谓突飞猛进,大家可能还记得台式计算机和2D打印机是如何走进每个家庭的。目前,2D打印机已经是每个使用计算机的普通家庭都能买得起的必备设备,它给人们带来便利,需要任何文件、图片、照片?没问题,打印出来就行了!
而现在,又有了3D打印机,在不久的将来,当它真正走进每个家庭的时候,它又能帮我们干些什么呢?如图1-1所示,比如,你也许想装修改进你的房子,你需要一个特别的修理部件,或者是需要一把功能强大的锤子。又比如,也许你需要给孩子一个特殊的玩具,甚至你可能想给你的太太一个特殊设计的漂亮珠宝,作为她生日的惊喜。或许你需要一双特别的鞋子,或是一块精美的生日蛋糕。或是你的眼镜突然摔坏了,怎么办呢?到了那时候,这些都不成问题,打印出来就行了!
听起来是不是有点像神话?难道这3D打印机就像是故事中阿拉丁的神灯一样,有求必应,能供给人们需要的一切吗?
令我们十分惊讶的是,以上说的3D打印技术已经不再是神话了,看看图1-1中3D打印机实际打出来的物件的照片,你就会同意笔者的说法。并且,这项热门技术正在快速地走向每个家庭,走到你的办公桌上,其原因当然是与3D打印机价格的降低有关。五六年之前还是极其昂贵(几万美元)的3D打印机,现在降到了不到500美元就能买到。所以,家家都有阿拉丁神灯的日子看来已经不远了!
图1-1 3D打印出来的物品
其实,3D打印技术并不是什么新玩意儿,它已经有30年的历史了。
那是在1983年的3月9日,一个春寒料峭的日子。他是一个普通的美国工程师,他为一个毫不起眼的小公司(Ultraviolet Products)工作,他的工作听起来似乎枯燥无味,不见得能引起你的兴趣:那是利用紫外线,使得树脂或塑料薄层固化成型。
他的名字叫Charles Hull,也有人称他为Chunk Hull。他每天在公司里拨弄着各种各样的紫外线灯,看着那些原本是液态的树脂一碰到紫外线就凝固的过程。当他反复运用这个方法,笨拙而颇为费时地做出各种各样小塑料形状部件时,一个想法逐渐在脑海中形成:如果(最好是某种机器)能够让紫外线一层一层地扫在液体塑料,或任何光敏聚合物的表面上,让塑料一层一层地变成固体,这样就能把塑料做成任何想要的形状了。于是,Charles Hull把这个想法申请了一个专利,称之为:立体光刻技术(Stereolithography) 【1】 。
在美国公司工作的专利最终是属于公司的,但是,Charles Hull的老板没有更多的能力来支持开发这门新技术。于是,Charles Hull辞去了工作,于1986年在加州自己开了一个公司,这便是如今知名的3D打印技术的开山始祖:3D Systems公司。也在同一年,Charles Hull获得了有史以来第一件结合计算机绘图、固态激光与树脂固化技术的3D打印技术的专利证书,从此开启了3D打印技术的大门。到1988年,3D Systems生产了第一台商业化的3D打印机SLA-250,体型非常庞大,用的材料是光学照相用的丙烯酸树脂。
那是一个电子资讯产业快速成长的年代,同样是利用数字光学技术的CD光碟和摄像机(Camcorder)等电子产品很快风靡全球,赢得了亿万消费者的关注。但当时3D Systems的产品却基本上是以汽车产业作为市场目标,Charles Hull从来没有想过有朝一日(近30年之后),他的发明也面临着一个爆发性的发展,得到了广大消费者的青睐。
不仅如此,自从英国《经济学人》杂志封面文章将3D打印誉为将引发“第三次工业革命”的核心技术之后,媒体一片热捧,各国呼声不断。这个技术正合美国政府的心意,在经历了金融危机、制造产业向第三世界大转移之后,美国经济前景仍然模糊不清,抓住新技术,就像溺水者抓住了救生圈一样。3D打印技术来得正是时候,实际上是便宜得正是时候。它为美国制造业的重振展现了一线曙光,因为它可以在“家庭制造”、“社区制造”、“个性化制造”的口号声之下,悄悄地将制造产业重新转回到美国人手中。正如美国前副总统戈尔在其预测全球变化六大驱动力的著作《未来》中所写的:“3D打印能够加快低薪酬国家就业机会的流失,最终使制造业重新回到发达国家”。中国人立即意识到了这点,也赶快奋起直追3D打印、人工智能、机器人这些先进的数字技术,企图将“中国制造”转型为“中国智造”,以保住中国制造业的繁荣。
据说3D打印将引爆多方面的革命:制造方式的革命、材料的革命、生物技术的革命、医学的革命、设计的革命,以至于知识产权的革命。是否真会如此?让我们拭目以待。