3D列印的蓬勃運動

科技 10-21

3D列印的蓬勃運動

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3D列印運動

3D列印在許多人的印象中十分矛盾。它可以打出幾乎任何傳統加工不能實現的結構，卻精度不高，使用材料有限，耗時，成本高，在生產鏈中可能只適合初期原型測試。而自上世紀90年代3D印表機的發明，到2011年在網路上紅遍世界大江南北，被吹捧為第三次工業革命，又因精度太低限制因素太多被稱只是被高估的泡沫。

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3D列印1mm的精度產品

而如今，3D列印在媒體公眾褒貶不一的評論下正默默成長，小編在一次製造業課上重溫了它的變遷，也驚嘆它蓬勃發展的生命力，好像已經足以撼動工業時代的未來。

3D列印早期

1980: The Birth of a Technology

3D列印第一次出現在1984年。 Chuck Hull 在德州發明了用2D疊加的方式將塑料凝固成3D模型的機器。儘管精度不高，他卻預見了這一技術經過不斷改進的未來。

80年代主流使用的技術叫做 FDM - Fuse Deposition Modeling。主要通過融化一種固定熔點的塑料，一層一層堆疊凝固成型。其對材料熔點有限制，精度低，速度慢：通常5立方厘米的物品就要列印幾乎10個小時。不過因為通常使用的是真正的塑料，它的強度相對較高，接近真實的塑料製品。

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早期的3D列印 - FDM技術

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3D列印的成長

1990: 3D Printing Grows Up

SLA - Stereolithography 技術最終成型，第一台SLA印表機最終在90年代落成。 SLA是使用光感液體，利用激光凝固溶液，同樣一層一層堆疊將凝固好的形體從溶液中拉出。它的好處是精度極大提高，可以是透明材質，表面處理效果更加接近真實生產產品外形。可是它同樣耗時，光敏材料有毒且昂貴，並且脆弱易折斷。

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90年代後期出現了更多材質的探索，如金屬、陶瓷、器官的仿製。可幾乎都逃不過耗時、昂貴等限制，無法成為真正大批量生產的工具，幾乎只足以支持產品初期造型上的探索。

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儘管材料上的嘗試讓這一技術看起來就像黑魔法，創造力太多傳統工藝不能製成的造型，但如果基本技術原理沒有改進，一樣還只能停留在生產鏈外，不能真正服務多數人，製造大批量產品。於是我們在這篇文中不過多探討使用的材料，更專註在技術上的改進。

開源的時代

2000: The Open-Source Era

這時的3D列印技術幾乎進入了瓶頸。機構不知道如何改進材料、耗時等限制，速度、精度也似乎達到了極限。於是他們選擇開源這一技術，讓更多小型科技公司、愛好者可以自由改造。這段時間3D列印開始極速擴張到全世界，被媒體一度鼓吹為第三次工業革命的神奇技術，也開始遭到質疑。它是否真的能代替傳統工藝進入生產鏈？

這時又出現了新的技術上的改進：

SLS - Selective Laser Sintering 將極細的固態粉末用激光融化粘連成型。

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它的好處是：幾乎可以使用任何塑料、金屬，只要製成粉末狀，調好熔點，所以出土產品可以選用正常生產材質，其強度、質感和真實產品一致。另外不像傳統的3D列印需要支撐材料，這一種粉末本身就在做支持，減少浪費，並且省去最後處理支撐材料的步驟。

這一過程的改進，我們可以清晰的看到3D列印技術正在一步步走向真實生產。

3D列印能走做遠？

2010s: How Far Can We Push It?

2010年開始，3D列印開始在各個行業領域的生產鏈發起挑戰。Kor Ecologic完成了世界上首個3D列印汽車，並真實駕駛上路。我們都知道汽車工業的複雜與昂貴，每輛車有上萬種零件，需要數百個車間工人和機器共同完成組裝，每一次重新設計都是一件代價頗高的改動：外形更改、零件大小位置的更換讓整個生產流程都要隨之變動。

而這輛3D列印車的價值在於：它完全不需要人工，僅用44小時，在一個很小的廠房內就完成製造。它僅僅含有49個部件，並可以隨時調整造型構造。它在強度足夠高的前提下重量較輕，節能省油。

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