編者按：3D打印曾經(jīng)被炒作得非常厲害，一度被譽(yù)為第三次工業(yè)革命的未來(lái)。只是最近幾年的現(xiàn)狀有點(diǎn)骨感，除了小規(guī)模地打印一些塑料原型以外，還看不到3D打印能從根本上改變制造現(xiàn)狀的機(jī)會(huì)。不過(guò)這家由“3D打印”這個(gè)名詞的提出者參與的初創(chuàng)企業(yè)有望取得突破，因?yàn)樗麄兊募夹g(shù)可以快速、低成本、大規(guī)模地制造出金屬零件?！哆B線》雜志介紹了相關(guān)技術(shù)，并認(rèn)為這有可能會(huì)顛覆未來(lái)的工廠形態(tài)。

工廠，工業(yè)革命的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)，也是生產(chǎn)力的大教堂，其設(shè)立是為了給專業(yè)流程找到庇護(hù)所，同時(shí)鼓勵(lì)勞動(dòng)分工。

在《國(guó)富論》的第一頁(yè)闡明其職能的亞當(dāng)·斯密舉了一個(gè)很著名的例子，大頭針工廠：“我見(jiàn)過(guò)一個(gè)這種小工廠，只雇用十個(gè)工人，因此在這一個(gè)工廠中，有幾個(gè)工人擔(dān)任二三種操作。這十個(gè)工人每日就可成針?biāo)娜f(wàn)八千枚……如果他們各自獨(dú)立工作……那末，他們不論是誰(shuí)，絕對(duì)不能一日制造二十枚針，說(shuō)不定一天連一枚針也制造不出來(lái)?！?/p>

但是工廠的好處也暗示了其局限。工廠沒(méi)有辦法可再編程：要想制造不同的產(chǎn)品，工廠必須更換不同的機(jī)器。因此，第一個(gè)交付的產(chǎn)品要比第100萬(wàn)個(gè)昂貴許多，而創(chuàng)新也受制于資本性支出的需求，速度從來(lái)都不是很迅速的。此外，專業(yè)化迫使跨國(guó)企業(yè)在全球范圍內(nèi)的供應(yīng)鏈和倉(cāng)庫(kù)流轉(zhuǎn)，因?yàn)樯唐繁仨氝\(yùn)輸和存放。

這一切都即將改變。在另一場(chǎng)工業(yè)革命中，人類(lèi)正在以新穎的方式制造新東西，而且做出來(lái)的形狀是迄今為止不可能實(shí)現(xiàn)的，他們利用的是一種狂熱已經(jīng)退卻的技術(shù)：3D打印。這個(gè)夏天，我在麻省伯靈頓參觀了制造業(yè)的未來(lái)，那里是初創(chuàng)企業(yè)Desktop Metal的總部所在地，后者制造的是制作金屬零件的打印機(jī)。公司成立于2016年，由連續(xù)創(chuàng)業(yè)者Ric Fulop以及4名MIT教授（其中包括“3D打印”這個(gè)詞的發(fā)明者Emmanuel Sachs）一起創(chuàng)立。Desktop Metal已經(jīng)從KPCB、通用電氣、寶馬以及福特等投資者募集了2.77億美元的資金，估值已超過(guò)10億美元。

要想理解Desktop Metal的機(jī)器為何如何重要，有必要理解“不是革命的3D打印革命”。在5年前所有圍繞著3D打印的泡沫中，其實(shí)3D打印機(jī)挺令人失望的：大多數(shù)消費(fèi)者并不需要3D打印機(jī)做出來(lái)的東西，而制造商想要的東西3D打印機(jī)根本造不了。

使用桌面3D打印機(jī)的創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)愛(ài)好者及成員通常要花費(fèi)幾千美元來(lái)打印數(shù)字設(shè)計(jì)的塑料零件。像MakerBot的Replicators這樣的機(jī)器會(huì)對(duì)聚合物進(jìn)行加熱然后噴射材料到打印機(jī)噴嘴上；但是3D打印的聚合去基本上只對(duì)原型有效，因?yàn)榭雌饋?lái)比較粗糙、廉價(jià)、不像成品。另一方面，像GE這樣先進(jìn)的制造商管理的是舉行打印機(jī)，其造價(jià)往往超過(guò)百萬(wàn)美元，但是制造出來(lái)的高價(jià)值部件卻很有限。其“增材制造”機(jī)器采用激光或者電子束將金屬粉末熔為復(fù)雜形態(tài)；但盡管該過(guò)程可制造出價(jià)值350萬(wàn)美元的飛機(jī)引擎的噴嘴，但卻是緩慢、昂貴并且危險(xiǎn)的。（通常增材制造機(jī)器必須將金屬熔到真空中，因?yàn)槿绻龅窖鯕獾脑捜刍慕饘贂?huì)爆炸。）

3D打印可變革制造業(yè)。但是從手機(jī)殼到螺旋槳到鉆頭——幾乎企業(yè)制造的一切東西往往都是由金屬或金屬?gòu)?fù)合物等其他材料構(gòu)成的。Desktop Metal希望服務(wù)金屬制造這一龐大的中間市場(chǎng)，因?yàn)槠鋬r(jià)值超過(guò)了萬(wàn)億美元。公司CEO Fulop說(shuō)，“在3D打印的前20年時(shí)間里，這一技術(shù)太慢且非常昂貴，所以主要用途僅限于原型制作。而在今天，3D打印終于開(kāi)始用到大規(guī)模制造上面了?！?D塑料打印和增材制造的隊(duì)伍日益龐大，但目前Desktop Metal是唯一聚焦于3D金屬打印的公司，他們的估值也反映出其擁有的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的價(jià)值。

一個(gè)叫做托架的3D打印分布裝配，該部件被用于保護(hù)SawBlaze格斗機(jī)器人的刀片。因?yàn)楦穸窓C(jī)器人經(jīng)常會(huì)被撞擊，所以托架并且非常堅(jiān)固牢靠，同時(shí)還要抗腐蝕和高溫。

打印金屬很困難。機(jī)器沒(méi)法像桌面3D打印機(jī)噴射聚合物那樣擠出金屬溶液，因?yàn)闄C(jī)器得在超過(guò)幾千華氏度的高溫下操作。Fulop一邊介紹Desktop Metal的創(chuàng)新，一邊引導(dǎo)我參觀公司60000平方英尺的廠區(qū)，在那里3D打印機(jī)悄然在玻璃柜背后鑄造出金屬部件，工程師則在皺著眉頭構(gòu)思設(shè)計(jì)和代碼編寫(xiě)。

該公司的機(jī)器采用了一種名為“粘合噴射打印（binder-jet printing）”的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)是由Ely Sachs在1989年提交的第一批3D打印專利中首先提出來(lái)的，做法是將金屬粉末與粘合聚合物結(jié)合起來(lái)。在聚合物硬化之后，就進(jìn)入到所謂的“燒結(jié)”階段，將聚合物燒掉并且將金屬融為一體。

在被問(wèn)到為什么3D金屬打印到現(xiàn)在才變得可行而在1989年為什么不行時(shí)，Sachs猜測(cè)也許是因?yàn)椴牧献兊酶阋硕壹夹g(shù)也成熟了，“包括非常非常高速的噴墨打印以及燒結(jié)技術(shù)，這些都是工藝流程必不可少的一部分?！钡荢achs認(rèn)為主要原因是沒(méi)人更早地看到了它的潛能：“大家對(duì)打印金屬零件有一種懷疑的態(tài)度：表面上點(diǎn)頭認(rèn)可，但你能看到他們嘴里的假笑?！?/p>

Desktop Metal將出售兩種機(jī)器：桌面型的“Studio”，售價(jià)是120000美元，可以制作金屬原型，以及工業(yè)級(jí)的“Production”系統(tǒng)，售價(jià)為75萬(wàn)美元，這將是第一款支持大規(guī)模生產(chǎn)的金屬3D打印機(jī)。Studio系統(tǒng)利用噴嘴噴射金屬粉末與粘合聚合物的混合，其模式由一份數(shù)字文件指定，并且以“單程噴射”沉積粘合劑，每一層的厚度只有50微米。這個(gè)過(guò)程要比激光型增材制造機(jī)器快100倍，而且價(jià)格要便宜80%。GE的機(jī)器一天也許能制造12個(gè)液壓系統(tǒng)分路閥箱，而相同時(shí)間內(nèi)Desktop Metal的數(shù)量是546個(gè)。

Desktop Metal預(yù)計(jì)其Production系統(tǒng)將在2019年下半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但是首批供貨對(duì)象將是它所謂的“先驅(qū)”制造商，比如正在探索3D打?。ㄖ辽偈遣糠植考┦欠癖葌鹘y(tǒng)制造或者增材制造更便宜、更快速、更靈活的福特、Milwaukee Tool Corporation等企業(yè)。像Google和美敦力這樣的企業(yè)已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)了Studio來(lái)進(jìn)行將在未來(lái)銷(xiāo)售的設(shè)備的設(shè)計(jì)和原型開(kāi)發(fā)。

為什么要關(guān)心什么是數(shù)字化金屬加工的未來(lái)？工廠帶來(lái)的主要好處之一是它將不同類(lèi)型的生產(chǎn)流程都安排在了一起。每一個(gè)階段都是高度相互獨(dú)立的并且需要緊密的協(xié)調(diào)。但是Fulop認(rèn)為他的3D金屬打印機(jī)將會(huì)推翻那些舊的假設(shè)：裝配線將會(huì)整合，供應(yīng)鏈會(huì)縮編，而大規(guī)模生產(chǎn)將定制化?！霸诮裉欤患夜究赡茉谝粋€(gè)地方制造引擎而在另一個(gè)地方生產(chǎn)醫(yī)療影像設(shè)備。到了本世紀(jì)中葉，制造商將會(huì)在任意地方造每一種產(chǎn)品，然后通過(guò)打印大部分零件并在bending進(jìn)行最后組裝來(lái)適應(yīng)當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)?！币?yàn)榇蛴〉某杀靖蛴《嗌俨考年P(guān)系不大，制造創(chuàng)新將會(huì)變得更廉價(jià)更快速。

Desktop Metal正在開(kāi)發(fā)生成式設(shè)計(jì)程序，其演進(jìn)算法可生成常見(jiàn)部件的新形式。我站在該公司的設(shè)計(jì)師Andy Roberts背后目睹了這種創(chuàng)新性，只見(jiàn)他輸入了一個(gè)汽車(chē)踏板的參數(shù)，然后一個(gè)奇怪的原生對(duì)象就從他的工作站屏幕上長(zhǎng)出來(lái)了。我在想，未來(lái)發(fā)明家也許會(huì)利用生成式程序和粘合劑噴射打印老設(shè)計(jì)、測(cè)試和制造產(chǎn)品，而且那種東西的形態(tài)只能靠3D打印才能做出來(lái)。技術(shù)的結(jié)合將會(huì)讓公司制造出有著藝術(shù)的錯(cuò)綜復(fù)雜或者生物的幾何形狀的金屬或者復(fù)合物體，有著新的功能和屬性的部件。

到2050年工廠仍將存在：屆時(shí)大家將會(huì)在里面操作制造特殊產(chǎn)品的機(jī)器。你很難完全想象一個(gè)廉價(jià)、高容量、大規(guī)模生產(chǎn)的3D打印成為常態(tài)的世界其經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)會(huì)怎樣。不過(guò)我們可以猜一下。設(shè)計(jì)師會(huì)比機(jī)械師更令人受尊敬。產(chǎn)品將適應(yīng)本地的需求和偏好，并且外觀是原生的。倉(cāng)庫(kù)會(huì)變少：工廠本身會(huì)變得更多、更小而且基本上是無(wú)聲的，他們的機(jī)器會(huì)由一個(gè)高度技術(shù)性的協(xié)會(huì)悄悄地照料著。

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編譯組出品。編輯：郝鵬程。