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□趙柒斤
以往說起工業革命,中國人總有一種既遙遠又陌生的感覺。但經過30多年改革開放的洗禮,人們不僅不覺得“第三次工業革命”是空想,而且感到它正大踏步向我們走來。
就連我的父親——蝸居在偏僻山村、年過七旬的老農聽我神侃“往後吃的、用的、玩的等都可以用一種新型打印機打印出來。在未來的3D打印世界裏,無論何時何地,人們需要什麼就可以打印什麼”後,非但不吃驚,反而信心滿滿地補上一句:“現在只怕想不到,沒有做不到。”所以,當兩位美國教授拋出“將來的生活都可以通過3D打印出來”觀點後,幾乎沒有人感到驚訝。
3D打印給普通人生活帶來的影響到底有多大呢?相比于傑夫裏·裏夫金在《第三次工業革命》中用“以互聯網技術和可再生資源爲標誌,採取的是分散式、扁平式結構模式”的專業術語式回答,美國康奈爾大學機械工程與計算機科學技術教授胡迪·利普森和在微軟與康奈爾大學從事了15年產品與研發經歷的一家創新公司的總裁梅爾芭·庫曼提出的“3D打印”就更直白易懂了。他們在合著的新書《3D打印:從想象到現實》(中信出版社)中,直言不諱告訴人們,3D打印已來到我們身邊,隨時代發展它對我們生活的影響越來越全面,甚至在不遠的將來它就像一臺萬能機器可以讓我們盡情享受高質量的生活:你需要一把功能強大的錘子、需要一雙精緻無比的鞋子、需要給孩子準備奇異的玩具或需要一頓精美的晚餐等等,只管打印出來就行了……但是,暢想3D打印技術的全方位應用,並不等同於已普及。於是,兩位作者系統地介紹3D打印的理念、構成及使用方法,並從材料、製造、生活、健康、教育、法律、倫理等多種角度,激情而不失科學地展望3D打印技術對未來製造業、未來社會生產模式與人類生活方式可能帶來的深刻影響和變革。因此,這本書橫空出世後,“新的生產模式將會改變我們每個人的經濟社會生活”的觀點很快被人們接受。
所謂3D,指的就是三維、三個維度、三個座標,即有長、寬、高。而利普森和庫曼講的3D,指的是基於電腦、互聯網的數字化的3D/三維/立體,說白了就是“三維數字化”。而3D打印則是,利用光固化和紙層疊等技術的快速成型裝置。它與普通打印機工作原理基本相同,打印機內裝有液體或粉末等“印材料”,與電腦連接後,通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計算機上的藍圖變成實物。尤其是1986年美國成功開發出世界上第一臺商業3D打印機後,3D打印就成了各國爭奪行業至高點的競爭焦點。
我們感到欣慰的是,我國的3D打印技術已處於世界領先水平。今年“兩會”期間,全國政協委員、中航工業副總工程師、中國航母艦載機殲-15總設計師孫聰就透露,殲-15項目率先採用了數字化協同設計理念:是三維數字化設計改變了設計流程,提高了試製效率。
在書中,兩位作者還以近乎掃盲的方式系統地介紹3D打印的過程,分析了3D打印10大優勢(即製造複雜物品和實現產品多樣化不增加成本、無須組裝、零時間交付、設計空間無限、零技能製造、不佔空間、便攜製造、能減少廢棄副產品、材料無限組合、精確的實體複製)。他們認爲,就將複雜設計變成實體物品而言,3D打印機比其他生產模式(如人工生產或機器生產)更精確、更通用,可以將一個複雜的設計通過組合不同的原材料,以過去不可能的方式製造成實物。這主要是,實體物品由豐富的、非模塊化的螺旋結構的原材料製成,它的基本單位是原子,不那麼規則且難以控制,且材料在實體世界具有多樣性,很難有意義地捕捉數字形式的“模擬”材料。而3D打印機雖不能粉碎開放的原子,使它們更具可塑性,但它卻可將一度不能兼容的原材料巧妙地結合在一起,打印成單一的物品。即使遇到困難,實現對材料組成控制還有另一種方式,即體素化,由於體素是等效的實體像素,它可以是微小的、固體材料的碎片,也可能是微小的容器。因此,體素製成的物品可以替代構成大多數實體材料的模擬材料。
譬如飯桌,如果用光學掃描儀掃描它的外表面,便可以把掃描獲得的數據轉換成設計文件。一旦將桌子的實體尺寸轉換成數字格式,就可以輕易使用設計軟件暫時獲得對桌子設計的控制,先編輯桌子的設計文件,然後就能用3D打印出一張新桌子。
那麼,在以3D打印爲突破口的第三次工業革命中,中國目前處在什麼位置呢?利普森和庫曼在書中指出:“根據增材製造業顧問和分析師特里·沃勒斯提供的數據,儘管中國在大規模生產方面占主導地位,但3D打印機數量僅佔全球總量的8.5%。”實際上,對利普森和庫曼提出的問題,中國早已有了明確答案,那就是中國選擇第三次工業革命這一道路,實現第三次工業革命爲導向的轉型發展、可持續發展和科學發展,而且中國的3D打印技術在國防、民生、醫療等領域的推廣應用已有所體現。
利普森和庫曼對3D打印在未來影響人類經濟社會生活做出了較爲全面的描述和預測。如果想了解3D打印對自己將來的生活有哪些影響,此書確是一個很好的途徑。
趙柒斤