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什么是3D打印？
理想中的3D打印技術能夠讓以下場景變成現實：工廠里不再有流水線，而是一臺臺打印機正在打印不同的產品；家里來客人了，缺少一個杯子，在網上找個喜歡的樣子，在家用3D打印機“打”出來，就可以用了；建筑師有了什么新想法，在電腦上點一下，模型幾個小時就可以制作完成。
3D打印機可以讓任何3D模型從電腦里的虛擬物體變成實實在在的物品。這聽起來有點像科幻小說，但是它就是這樣一項正在快速發展的新技術。
聽著玄乎，不過3D打印的原理并不復雜。王飛躍介紹說，首先計算機會將3D模型切分成很多的薄層，然后3D打印機會像普通打印機一樣把每一個薄層打印出來，只是不是打印在紙上，而是一層層打印出立體的物體。用的材料也不是墨，而是塑料或者陶瓷、金屬粉末等。早期的3D打印用膠水把薄層粘貼起來，當所有的薄層被粘貼好后，一個物體就打印出來了。
快速成長的3D打印
第一次產業革命是由機械取代了手工勞作，誕生了現代意義的“工廠”；第二次產業革命是電的使用，流水線工業生產使得規模化生產成為可能。而3D打印則被很多人認為將帶來第三次產業革命。
2012年9月19日，著名科技雜志《Wired》的主編Anderson專門撰文介紹了3D打印機的進展情況，并起來一個以危言聳聽般的標題“The New MakerBot Replicator Might Just Change Your World（新的MakerBot Replicator或將改變你的世界）”。世界首個公布3D打印機開源數據信息的科學家、英國工程學家阿德里安•鮑耶曾向媒體表示：“3D打印機將來不是要取代某一個制造業，而是要取代幾乎所有的制造業。”
雖然直到1995年，“3D打印”（3D Printing）這個名詞正式出現，王飛躍感覺這兩年3D打印的發展勢頭出乎意料的快。
據報道，MakerBot公司新推出的低端3D打印機Replicator 2的價格僅為2199美元，高端的 Replicator 2X也只有2799美元；幾年后價格可能會降到非常親民的99美元。而其也已被應用于對設計制作要求較高的航天航空、醫學健康等多個領域。
還有一個簡單的數據最能說明問題，和王飛躍研究員一起工作的沈震博士介紹說，美國兩3D打印公司——3D SYSTEMS和Stratasys，在過去一年里股價已經出現大幅上揚，其中Stratasys股價從30美元漲到80美元左右，而3D Systems股價增加了約2倍，從15美元漲到近50美元，而同期納斯達克指數漲幅僅為約18%。
最大的難題是材料
之所以會被資本如此看好，是因為3D打印代表了未來制造業發展的新方向——加式制造。王飛躍介紹說，加式制造是相對于減式制造而言的。減式制造，即通過模具、車銑等機械加工技術與工具將原材料轉化成產品的工藝過程與設備的總稱，其特征為利用縮削、減少材料來生產部件。自古以來，減式制造就是人類生產的主要方式，更是現代制造工業的基礎。而加式制作是利用逐層增加材料的方式生產各種產品，無需模具，因此也被稱為無形制造技術（FreeForm Fabrication，簡稱FF或FFF）。3D打印只是實現加式制造的一種主要方式。
現代的加式制造有兩個源頭：照相雕塑（Photosculpture）技術和地貌成形（Topography）技術，分別始于1860年法國人Willeme發明的多照相機實體雕塑和1890年美國人Blanther發明的分層應急地貌圖。從上世紀八十年代起，各種各樣的加式制造技術大量出現，并在許多領域里進行了創造性的應用，形成今天的加式制造，特別是3D打印技術的新局面。
雖然前景很誘人，人們也已經用3D打印技術打印出了心臟瓣膜、下顎骨、電路板、汽車、自動步槍、飛機零部件等很多東西。但“目前來看，還沒有能力立刻取代傳統制造業。”王飛躍表示，目前3D打印主要應用于小批量生產，以及小尺寸、高價值、高復雜度和高難度部件等的制造，從而消除制造過程對部件模具和機器工具的需求，實現降低成本、縮短工期的目的。
美國有研究將主要問題歸納為下面七個方面：材料的刻畫，材料的研制，過程控制問題，過程的建模與分析，機器的驗證與標準，機器的模塊化構造與組合，設計工具與軟件。
王飛躍認為，其中最難解決的是材料問題。目前，不但能夠用于3D打印的材料非常有限，主要為塑料、陶瓷等容易塑形的材料，而且很多材料的硬度強度都無法達到預期。例如，打印一把可以使用的錘子就比較困難，因為強度達不到要求。此外，大部分3D打印所使用的材料必須是顆粒、粉末狀的。
可持續的個性化生活
現代工業的快速發展依靠的是標準化，產品都是一個模子“刻”出來的，在過幾十年或者十幾年后，“模子”的概念會在生產和生活中逐漸消失。
王飛躍表示，在3D打印的大潮之下，那時個性化的定制產品將成為主流，在互聯網和搜索引擎的連接下，社會需求將同社會制造能夠實時無縫地銜接。“每一個人的不同需求，都能通過3D打印得到滿足。到時候我們在谷歌上就不是搜一個名詞，而是尋找3D文件，或是可以完成設計的人。”
搜索就是制造，搜索就是生產，搜索就是消費。他預計，那時產業工人的數量會大幅下降，“社會上最需要的具備較高綜合素質的設計人材。而應試教育培養出的人恐怕很難滿足這種需求。”
不同的需求在這個框架下會得到快速滿足，會不會帶來資源的浪費？“會比現在的工業化大生產更節約”。王飛躍解釋說，一方面，它是按需定制的，而現在的生產產品，盈利與否與生產數量直接相關，因此生產商會想盡辦法擴大產能，如果產品不被市場接受，便會帶來很大的浪費，而個性化產品，即便不成功，也只是一件產品被閑置而已。另一方面，3D打印所用的材料都是可以回收循環使用的。
“3D打印體現了真正的可持續發展。”王飛躍說。
