《连线》：3D打印机改变世界

导读：最新一期《连线》杂志正式出刊，本期封面文章是《3D打印机改变世界》。有一天，孩子想要新玩具，老人想下象棋，你想换一个新杯子，而你所要做的不是去商店采购，而是下载几份图纸，然后在自家的3D打印机上把它们打出来。这并不是虚构的科幻世界，MakerBot推出的Replicator让这些都成为了现实，可以预见不久的将来3D打印机将像电脑一样改变我们的生活。

图为最新一期《连线》杂志封面

乘坐地铁来到布鲁克林第三大道，在一幢位于偏僻角落的房子前停下并敲敲门，一个头发凌乱的男子打开了门，并把你引了进去。没错现在你来到了BotCave，这里有125名工人正在生产面向未来的产品。

BotCave是MakerBot的大本营，为了让普通大众用得起3D打印机，这家公司已经花费了将近四年的时间，然而MakerBot曾生产的任何设备都比不上现在这些工人正在制作的新型打印机。Replicator 2不是一套复杂的设备，也不需要你处理高级的软件，它由一个简单的操作系统驱动，你可以轻易的把电脑中的设计图纸变成实物，就像打印图片一样简单。入门级的Replicator 2售价2199美元，而高端产品Replicator 2X售价2799美元，它可以打印更加复杂的东西。MarkerBot下了数百万美元的血本开发这两款设备，他们认为3D打印机的春天马上就要来了。

同以前的产品相比，Replicator 2系列线条流畅、有金属质感而且更加时尚。你也许听说过3D打印机，但是手里还没有一台，但是MakerBot的CEO布雷-派蒂斯说Replicator 2系列将改变这一切。

他们把自己内部制作的东西都陈列在展架上，前几代MakerBot人就像是些笨手笨脚的工匠，他们即对设备本身感兴趣也对设备所制作出来的东西感兴趣。就像自制电脑俱乐部1997年帮助生产出Apple II一样，MakerBot属于自制打印机俱乐部，这个俱乐部囊括了全球这个领域的业余爱好者，他们希望利用现有技术，生产出惠及所有人的产品。自从MakerBot于2009年初成立以来，已经售出了13000台3D打印机。

对于早期的个人电脑，在人们考虑如何使用它的时候就已经有了成熟的应用技术。最初人们只用电脑编程序，后来慢慢开始用于制作电子数据、处理文字以及玩电子游戏。同样的对于很多早期拥有3D打印机的人而言，买这种设备的原因可能仅仅是为了试着用一用。

随着这种打印机越来越稳定，人们的注意力从机器本身转移到了它们所打印出来的物品。在我的房间里，MakerBot的应用程序已经可以用来制作玩具：玩偶之家的家具、棋盘游戏零件以及各种模型。打印、上色然后玩，就这么简单。在MakerBot的社区网站Thingiverse 和类似的网站Tinkercad 及Autodesk上，有很多预先设计好的文件，你能想到的东西那些地方几乎都有。人们只需把它们下载下来，如果有必要在进行一下修改，然后输入到MakerBot的设备打印。

为了扩张，去年MakerBot从投资者那里融资了1000万美元，其中还包括亚马逊的创始人杰夫-贝索斯。他们需要做更多的努力来应对新出现的一系列低成本3D打印机，包括中国的设备和很多山寨产品。这些资金将被用于研发、工程、制造以及建设一个新的公司总部。为了给爱好者制造合格的产品这些举措都是必要的，同时要想在塔吉特商场出售产品，他们也必须扩大公司规模。

现在世界进入了MakerBot时刻。30年前苹果让桌面出版系统成为了主流，而现在他们的目标是让Replicator 2给大众带来新的冲击：创造出桌面制造系统。多年前人们用早期的Mac做出了一些烂七八糟的字体和剪贴画，但是随后他们开始不断改进，当进入网络时代的时候，全新的印刷方式出现了，而一个新的工业也孕育而生：桌面出版系统改变了世界。

和最初使用桌面出版设备的人一样，今天人们也不会关注第一批使用3D打印机的人。但是由于配备了更易操作的软件和可选择的双层挤压机，Replicator 2系列已经可以识别更加多样的曲线，制造出更加复杂的东西，而且分辨率更高、色彩更丰富、质量更有保障。再加上数据库中包含的自由设计图案越来越多，我们可以预测今天由工厂大批量生产的各种模型将被取代。3D打印机制造的物品可能没有大众化产品质量好，但是将更符合人们的要求也更有创意。

你可能觉得3D打印机是边缘技术，只有标新立异的人或者是高端设计室才用，但其实在不经意中，你早就接触到了3D打印产品。比如在牙科诊所，很多定制的口腔设备现在都要使用3D打印机。口腔防护器可调整牙齿的排列，牙科医生扫描了牙齿的位置后就可以利用软件制作一个塑料模型，带上数月后就可以把牙齿调整到合适的位置。另外利用3D打印机可以很快的制作出牙齿的模型，牙医可以现场磨制假牙给你换上。

除了口腔设备，很多消费产品和电子器材的模具也是用3D打印机制作出来的，甚至包括你身边房子的模型。如今人们可以随意用3D打印机制作玩具人偶，如果你身在东京还能做一个你的真人头像。商用3D打印机使用的材料还不多，主要是金属和塑料，但是研究人员正在试验使用更多的材料，比如木质纸浆和糖。

3D打印机采用递增技术制造实物，也就是一层层的从底部开始制作。软件首先要检查要打印产品的设计文件，然后分析怎样才能用最少的时间、最少的材料把产品生产出来。例如做一个兔宝宝玩偶，首先机器根据说明书把外壁做出来，外壁的厚度要视材料而定。在保证强度和用料最少的前提下，软件会自行计算出外壁的厚度。由于看不到玩偶内部，所以内部不用打印，但是如果没有一定的内部结构，玩偶将非常脆弱，因此为保证玩偶更加结实，软件还能设计出蜂窝状的内部支撑结构。

然后软件控制机器一层一层的制作实物，每层的厚度都尽可能的薄。当打印机探针移到制作区时会自动吐出制造材料，软件也会选择最合适的路径，让探针移动的距离最小。当一层制作好后，打印机的制作平台将下移，然后探针开始制作下一层，就这样一直到做好为止。整个过程就像是变魔术，你不需要知道机器如何运转或者怎样选择最合适的路径，软件帮你搞定一切。我们将进入一个新时代，你不需要思考如何制作一个3D产品，你只需要知道自己想要什么就够了。

家用3D打印机会非常有趣，它将开启一场新的工业革命。MakerBot使用G-code语言和工业生产中使用的标准控制语言一样，所以一旦在电脑上设计了什么东西，你不仅可以在自己的桌面制造系统上造出一个实物，还可以上传到商业制造服务网站上生产出更多，比如Shapeways和Ponoko以及中国阿里巴巴(微博)上的代加工厂。你所有做的就是点击鼠标，插入信用卡，开始自己的制造生意，你设计的东西甚至可以直接送到用户手中。

不管是设计、生产还是销售，Replicator 2的一切都必须适合普通美国家庭的需要。就比如说打印材料，入门级的Replicator 2使用的是一种环保生态塑料PLA，它的主要成份是玉米淀粉。和其他材料不同，温度降低的时候PLA不会收缩，因此不需要机器进行太多调整。派蒂斯说：“PLA是可降解的，打印时的味道就像奶油蛋糕。” MakerBot的PLA在网上的售价是48美元每公斤，一公斤PLA足够做400枚国际象棋。

MakerBot还希望大大降低顾客收到货物的时间。以前只有客户下单的时候，MakerBot才开始生产，这就意味着你必须焦急等待6周以上才能得到3D打印机。忠实粉丝也许还能忍受，但是对于普通消费者肯定不行，尤其是那些在节假日前后准备送礼物的人，因此MakerBot必须在销售前预付成本。派蒂斯希望在9月19日发售Replicator 2s的时候能有2100台存货，这将是他们有史以来最大的存货量。

这家公司在零售方面也加大了赌注：一天内它在曼哈顿和休斯敦开设了两个零售店。除了销售新机器，零售店还会给顾客现场演示制作过程。派蒂斯说：“你去MakerBot买东西就会看到那里正在现场制作实物，我希望人们驻足停留在商店门口，惊奇的看着里面发生的一切。”

现在对MakerBot,是个关键时刻，派蒂斯认为展示效应是最重要的：比如早期的电脑，在真正使用前没人理解这个设备的魅力。派蒂斯说：“在人们买MakerBot之前，他们会想象很多种用法，比如做自行车的零件或者一个把手，但是当他们真正得到一台3D打印机，想法就会改变，他们将创造出各种神奇的东西。”

他们可以制作首饰、智力玩具以及各种怪诞的雕塑。孩子们会要一些奇怪的玩具，而用户将在他们眼皮底下变出来，先在屏幕上设计然后在把它变为现实。当派蒂斯刚刚开始出售MakerBot时，一半以上的用户是程序员，而现在更多的是父母。

孩子也将有收获。据我所知，由于电子游戏的普及，很多孩子已经能够如何应对屏幕上的3D图像。像比尔-盖茨这样的软件企业家都是伴随着早期的电脑成长起来的，这也激发了他们的潜能。所以下一代3D打印创意者将从孩子中产生，而高中也将恢复手工课，并从新命名为设计课，尤其是在学校计算机实验室里购买了MakerBot产品后。有多少学生会拒绝设计并打印真实的东西而去做一个PPT演讲呢？

然而推出一款可靠便于使用的产品还不够，MakerBot还需要避开竞争者，比如行业巨头3-D Systems，他们的3D打印机Cube也是针对主流用户开发的，还有中国的竞争对手PP3DP，他们也开发了Up!打印机。MakerBot希望凭借更高的分辨率和打印更大物体的能力，Replicator 2可以在1000美元-2500美元这个价位内的竞争中胜出。

当然还有一些仍没有染指3D业务的公司：惠普、Epson以及其他2D打印机巨头。现在它们更专注于技术许可和高端专业打印。但是在3D打印市场变得足够大之前，这些巨头是不是会觉醒？当问派蒂斯这个问题时，他自信的说：“到那时我们已经把它们远远抛在身后了。”

所有证据表明，当用户从早期的高端使用者转向那些只希望追赶潮流的人的时候，3D打印机的拐点就到了。也许用不了几年沃尔玛和科斯科将出售数百万台3D打印机，而当惠普和Epson这样的巨头进入后，将产生巨大的规模效应，那是3D打印机的售价可能只有99美元，每个人都可以买得起。

但这并不意味着我们要用3D打印机打印所有的东西。数字制造时代的意义是我们可以在大规模生产和个性化生产之间进行选择。尽管你可以在自己家做一百万只橡皮鸭，但这并不意味着你一定要这么做。如果用3D打印机制作橡皮鸭，做第一只的成本如果是20美元，做第一百万只的成本还是20美元，不会有规模效应。然而使用传统的方法，你需要制作鸭子模具，也许生产第一支的成本需要1万美元，但是生产量增加后，初始费用将被不断摊销，而当生产到100万只的时候，成本可能只有几分钱。如果小规模生产，应该使用数字生产技术，但是如果大规模生产则传统的方法更好。不过很多小规模生产的商品比大规模生产的商品更有价值，过去我们只能靠手工制作小规模生产的商品，而以后可以利用数字制造技术。

在《星际迷航》中，皮卡尔舰长想要一杯热饮，他只需和机器说：“茶，热的。”现在尽管茶还不能自动生成，但是杯子呢，你可以自己做一个。