3D打印一本通
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2.2 3D打印的今生

刚刚从企业实验室中跑出来的3D打印更像是一个出生不久的婴儿,无论是这个世界对它,还是它对这个世界,都充满着陌生。而从最初的陌生到现在的名声大噪,其实也是经过了很长一段时间的。

2.2.1 正名

就如同每个婴儿来到世上,他的父母都会为他取名一样。3D打印在诞生之初其实并不叫“3D打印”,而是叫“快速成型机”,或是“模型制造机”。

直到1996年,3D Systems、Stratasys、Z Corporation分别推出Actua 2100、Genisys、Z402等机器,并且第一次使用了“3D打印机(3D Printer)”这个名字。由此,这种快速成型的设备在日后正式被叫作“3D打印机”。

2.2.2 小有名气

2000年,美国Objet公司更新了SLA技术,使用紫外线光感和液滴喷射的综合技术,大幅度提高了模型的制造精度。

2001年,美国Solido公司开发出了第一代桌面级3D打印机,3D打印机开始步入普通消费者的视野中。

2005年,Z Corporation公司推出世界上第一台高精度的彩色3D打印机Spectrum Z510,如图2-8所示。从此3D打印的世界开始变得绚丽多彩。

图2-8 全球第一台彩色3D打印机——Spectrum Z510和打印样品

同样是2005年,英国巴恩大学的Adrian Bowyer发起开源3D打印机项目RepRap,并与2008年发布了第一款打印机。其最终目标是制造出“自我复制机”,即通过3D打印机本身,能够打印出另一台3D打印机(RepRap名字的含义即Replicating Rapid-prototyper,快速复制原型),如图2-9所示。

图2-9 Adrian Bowyer(左一)与RepRap

所谓“开源”,可简单地理解为对外公开自己的“独家秘方”,其余人只需制作3D打印机的外部框架和机械传动部分,即可获得一台真正的3D打印机。从此3D打印机进入DIY时代,全球各地的每个人都能以自己的方式创造自己的桌面级3D打印机,并用此打印所需的物品。桌面级的开源3D打印机为轰轰烈烈的3D打印普及化浪潮拉开了序幕。

因此2005年算得上是桌面级3D打印机的元年。

提示:RepRap现在是开源的设计,谁都可以去它的网站下载设计资料,包括机器的电路与机械部分,还有软件的源代码。RepRap到现在差不多推出了3代方案:第一代是2008年推出的RepRap1.0,叫作“达尔文”;第二代是2009年的RepRap2.0,取名为“孟德尔”;第三代是2010年发布的“赫胥黎”和“Prusa”。除此之外还有三角形打印机的Delta方案。现在世界上任何桌面级的3D打印机都与以上几种方案有着或多或少的联系,某种程度上也能算是“遗传关系”。

2.2.3 名扬四海

尽管开源项目拉近了3D打印机与地球上每个人的距离,但是它仍然只停留在部分科技达人的圈子里,普通大众对它还是知之甚少。

2007年,Shapeways公司正式成立。Shapeways在美国建立起了一个规模庞大的3D打印设计在线交易平台,为用户提供个性化的3D打印服务。这是普通大众能接触到的最早的3D打印服务,也是目前最成功的3D打印商业模式。该平台深化了社会的制造模式,部分人开始意识到“制造”可能并不只是在工厂里(Shapeways的商业模式详见2.5.1小节)。

2009年,Bre Pettis带领团队创立了著名的桌面级3D打印机公司——Makerbot,Makerbot的设备主要基于早期的RepRap开源项目,但对RepRap的机械结构进行了重新设计,发展至今已经历几代的升级,在成型精度、打印尺寸等指标上都有长足的进步。

Makerbot同时也出售DIY套件,购买者可以自行组装3D打印机。国内的部分科技创客也由此开始了仿制工作,中国的3D打印机市场开始萌芽。

提示:Makerbot已经于2013年被3D打印巨头Stratasys公司以6亿美元收购,但是Makerbot仍然会独立运行,且品牌型号都会被保留。

接下来的几年内,有关3D打印的奇闻轶事偶有见报,普通大众开始在新闻、电视节目和电影中接触到3D打印这个稍带科幻色彩的名词。部分摘抄如下:

2010年,Organovo公司公开了第一个利用生物打印技术打印完整血管的数据资源。

2011年,英国南安普顿大学的工程师们设计并试驾了全球首架3D打印出来的飞机。

2011年,美国Kor Ecologic设计公司推出了全球第一辆3D打印出来的汽车——Urbee。

2011年,英国研究人员开发出了世界上第一台可打印巧克力的3D打印机。

2011年,欧洲著名公司i.materialise成为全球首家提供14K黄金和标准纯银材料打印的3D打印服务商。

2012年,荷兰医生和工程师们使用LayerWise公司制造的3D打印机,打印出了一个定制的下颚假体,然后将其移植到一位83岁的老太太身上,这位老太太患有慢性骨感染。

2012年,在成龙的贺岁大片《十二生肖》中,也展示了一台能根据扫描获得的数字模型、直接生成生肖雕像实物的神奇机器,如图2-10所示。

图2-10 《十二生肖》中的神奇机器

直到2012年,英国著名经济学杂志《经济学人》在封面上刊登了一篇关于第三次工业革命的文章,如图2-11所示。声称3D打印将引发全球的第三次工业革命。同年,美国总统奥巴马在国情咨文中多次提到3D打印这一新技术,并提出投资10亿美元在全美建立15家制造业创新研究所。这时才真正地掀起了一轮全民3D打印浪潮,普通大众即便走在街头巷尾都可以听闻这个名词。

图2-11 《经济学人》关于3D打印的封面文章

2013年,习近平总书记嘱咐企业:3D打印很重要,这个技术要抓紧产业化。然后国内关于3D打印的门户网站、论坛、微博如雨后春笋般涌现,各大报刊、网媒、电台、电视台也争相报道关于3D打印的新闻。

2013年1月,《环球科学》即《科学美国人》(Scientific American)的中文版,邀请科学家经过数轮讨论评选出了2012年最值得铭记、对人类社会产生影响最为深远的十大新闻,其中3D打印位列第九。

至此,3D打印的发展历史就全部介绍完毕。