但如果你自己能制造出更换部件,将会怎样呢?
欢迎来到3D打印世界。船只的计算机或许有一天将建立一个3维CAD(计算机辅助设计)图像数据库,从螺母到螺栓,直至复杂的发动机零部件,该数据库涵盖轮船的每一个部件。倘若其中某一部件出现问题,打印机可以在几小时,甚至几分钟内打印出一个合适的,按照具体规格制作的替代品。
“三维打印技术有可能改变一切。”一位前船舶工程师说。这项技术是从上世纪80年代末开始应用的,一直被称为“快速制造(Rapid Manufacturing)”。这一术语的杜撰者发明家斯科特·克伦普(S. Scott Crump)后来创办了Stratasys公司。这项技术也被称为“添加制造(additive manufacturing)”或“立体平版印刷(stereolithography)”,这个更复杂的术语是由3D系统公司(3D Systems)创始人查尔斯·霍尔(Charles Hull)在大约同一时间创造的。虽然这两家公司已上市10年多时间,但这项技术直到最近几年才得到广泛应用,从而带动这两家公司获得井喷式增长:不仅收购了若干家公司,拿出了非常漂亮的成绩单,而且几乎没有背负债务。尽管这两家公司的市值领先于同行,但3D打印类公司的整体市值相对较小,大约在20亿美元左右。这一领域的许多公司依然由私人所有。
如今,3D打印机已经发展到了一个新阶段:使用激光或挤出机(打印机的物品输出部分,更为准确的说法是,一种具有未来派色彩的热胶枪)沿着X、Y和Z轴线,在三维空间里一层层地(有时仅有几微米厚,这取决于制造对象所需的分辨率)制造各种物体。由于任何剩余下来的基质都可立即应用于另一项打印任务,这种方法大幅减少了材料的浪费,也几乎不需要进行注塑成型、设置、切割、打磨、钻孔,以及留下脚料等传统制造方式常见的工序或现象。令人印象最深刻的是:由于相对正在使用的材料的成本而言,单个部件的成本已标准化了,规模经济不再是一个问题。
但这种技术最刺激的一种可能性在于,它具有无限的定制能力。如果你不喜欢正在创建的零部件或物品的某一项特征,你只需调整CAD图纸,把你要改善的部分包含在内,再打印一个物品就可以了。不懂如何使用CAD也没关系,试着在谷歌草图(Google Sketchup)上搜索一款简单易用的3维设计,或者干脆从制造商那里直接下载图纸。
机器零部件与人体零部件
这项技术也不仅仅只用于建模和打印原型。电视名人杰·雷诺(Jay Leno)使用3D打印机,为他的老爷车收藏定制难以找到的零部件。企业家们一直在采用无数种方式使用这些打印机,而且这一趋势还在加速之中。位于圣地亚哥的Organovo公司非常期望这种技术未来可作为一种具有惊人速度的医疗工具。该公司CEO基思·墨菲(Keith Murphy)最近在接受专访时表示:“我们目前生产源自细胞样本的有机组织,开发药品时可以将其用作一种人体模拟物。打印过程可能只需花费12至24小时左右。与传统的研发方式相比,这种方式可以产生出更有意义的结果,并大大减少动物的参与。”Organovo公司近期在场外交易市场(OTC)上市,“我们公司创建于2008年年底,当时收到了300万美元的天使投资。自2011年中期以来,我们的规模扩大了一倍,最近除了公开上市之外,我们又获得了800万美元的私人投资。”墨菲说。
将来某一天,类似于Organovo这样的公司或许能够从血样中采集成年人的干细胞,使用专业3D打印机根据需要复制的器官或组织的形状,建造一个有机的聚合物脚手架,用几天或几周的时间培育出一个肾脏、心脏或肺。从理论上讲,多能干细胞可以安全地从意欲移植器官的病人身上采集,而且不会对未出生的胎儿造成伤害。由于这些干细胞来自病人本人的身体,器官排斥现象是不可能出现的,病人也就没必要经历无休无止的等待(即使最终等到了,也可能为时已晚)。想象一下每个人可随时更换器官的世界究竟是什么样子。这一天或许比你想象的来得更快一些。
现在让我们关注一下那些从海外战场上归来,为报效祖国而痛失四肢的士兵们。高质量假肢的更换费用通常高达六位数。它们大多不合身,使用标准化部件定制假肢也需要一段时间;总体而言,失去的肢体通常难以获得理想的替代品。有没有一种简单易用,可以像牙套那样在战场和军舰上使用的医疗打印设备呢?
位于旧金山,由斯科特·萨米特(Scott Summit)执掌的Bespoke Innovations公司,一直在使用3D打印机制造一些设计极为精细、具备功能的假肢原型。这些功能健全的假肢将由一台打印机使用各种材料组装而成,有时还带有许多复杂的可动部件,所有这些只需花费5000到1万美元左右。这些假肢不仅易于使用、可定制、功能完整,而且价位相对低廉,它们无疑比上一代产品前进了一大步。萨米特表示:“3D打印技术最初是一个寻找问题的解决方案。如同任何一项改变世界的技术,只有在它真的改变世界时,它才会引起人们的关注。”
当一项技术出现,并且能以更好、更快、更廉价的方式做成某事时,你就会猛然发觉,一旦没有它,我们该怎样生活下去。有传言称,军方将使用3D打印机为停留在航母和战区的战斗机补给零部件;由于把任何一件重量级物品送往太空都需要耗费巨资,美国宇航局(NASA)和奇点大学(Singularity University 据说正计划把3D打印机应用于未来的太空发射任务。“在过去,补给问题是一大薄弱环节,但现在你可以在你需要的任何地方制造零部件,再也不必为库存头疼了。比如,在月球上,你可以使用一种自然产生的基质,比如在月球表面常见的二氧化硅。你只需要带黏合剂就可以了。”萨米特说。
我的倒霉相
我对这种技术的兴趣始于三年前。当时,住在波士顿的企业家杰西·韦特(Jesse Waites)一见到我,就开始滔滔不绝地列举了3D打印的种种优点。我听得目瞪口呆,他那股热情劲促使我对这种技术进行了一番调查研究。有此感受的并非我一人。当我们在迈阿密海滩举行的一场募资大会上谈论3D打印时,极具叛逆精神的亿万富豪,“维珍帝国”的老板理查德·布兰森(Richard Branson)情不自禁地流露出了浓厚的兴趣,但大多数投资者依然意识不到它的潜力。一些人似乎很快就“听懂了”,但我时常碰到的投资者大都皱起眉头,带着质疑的目光嘀咕同一个问题:“人们为什么要使用这玩意?”
我经常听到的另一个更让人不安的问题是:“它在短期内有什么潜力?”去年5月份,在纽约证券交易所(3D系统公司最初是以TDSC为代码,在纳斯达克上市的 ,但后来转往纽交所,当前的股票代码为DDD)举行的一个投资者会议上,一屋子的分析师问了许多非常短期,受利润驱动的问题,意识不到未来的金矿正摆放在他们的眼前。“谁会买这玩意?”他们问。“为什么有人会愿意自己创造东西?”比尔·盖茨(Bill Gates)当年富有远见地从硬件转行至软件领域时,询问“谁会买一张由0和1组成的磁盘?”提这类问题的是不是也是这些家伙呢?
今天,特别是在3D系统公司即将推出一种全功能即插即用,名为“cube”的3D打印机之际,一个更好的问题是,“谁会不买这玩意呢?”一个或许有助于理解这个问题的进展已经非常清楚了。世界上非法下载的一大源头,臭名昭著的网站Pirate Bay,已经开始追赶潮流,推出了一批名为Physibles,可下载的实体模型,希望向公众开放3D文件。但一些人希望获得可避免版权纠纷,合乎法律规范的替代方案。一位3D打印专家表示:“对于数字分销商来说,一种类似于iTunes的正版模型下载平台或许是有利可图的,因为一旦你能够下载一个咖啡机,或者在你的私人3D打印机上打印出一套全新的厨房用具,谁还愿意去零售商店买东西?3D打印可能还会对制造业产生其他的影响,从而引发一个有趣的问题:‘3D打印能否把更多的制造业带回美国,从而一举解决中国廉价商品带给美国的贸易赤字问题?’”这个问题还有待观察,但专家们表示,这种想法并不算天马行空。
可能存在的消极一面
一些人希望3D打印机将彻底消除仓库和零配件储藏室存在的必要性,但3D打印并非一劳永逸的灵丹妙药。正如一位专家所说,“你依然需要原料。当某个部件需要承重,并且易受高压和高温度环境的影响时,会发生什么事?假使某个部件是由一种你没有储备的特殊材料构成,那将会怎样呢?塑料或金属部件或许,或许不能。”
3D打印机能否替换大型部件或由混合材料构成的部件?如果一个复杂的部件需要由两种不同的3D打印机来制造,那将会怎样呢?一台具有多打印头,可同时使用多种材料进行打印的3D打印机,或许是解决这一问题的办法。这些都是业内人士依然在思索的问题,也是让这种技术的前景变得扑朔迷离的地方。
自我复制机
虽然许多特殊材料还没有进行测试,但当前的3D打印机可以使用如今正在被广泛使用的大多数材料来制造部件。从塑料、PVC,一直到铝合金和钛合金,都可以用来打印,打印机甚至能打印它们自身。没错,一台打印机能够打印出一个与自身功能完全相同的复制品,这种能力在未来可以获得非常广泛的应用。
想在火星上建立一个基地,但需要减少辎重(从笨重的部件到散装材料)?向远在数十万英里以外的一台打印机发一个指令,命令它打印出10台、100台甚至更多不同类型的打印机,以建造出基地、设备、流动站、航天飞机,以及任何你需要的东西。如同月球上那一幕,原材料或许已经在那里了,所以也没必要使用机器运送基质。建造海底之城?为什么不能呢?在未来,水下结构是可以建造出来的,其根基的轮廓可以跟谷歌海洋(Google Oceans)地图测探的水深完全相符。
但你所希望的大规模定制或许并不涉及外星或水下探索,你或许只想建造一幢房屋。正如萨米特所指出的那样,其他公司正使用GIS(地理信息系统)数据,通过3D打印机制造在结构上完全契合其所在位置的房屋。这种被称为“轮廓工艺(Contour Crafting)”的实验性技术或许很快就可以用于重建足以抵抗未来地震(例如海地遭受的那类大地震)的房屋,甚至可重建一个完整的码头。其成本仅仅是传统建筑公司所收取的建造费用的一小部分。
海上运输的前景
显然,如果大规模采用这种技术,货物的运输形式将从集装箱船只重新转变为散装运输,但其影响或许不止于此。曾经做过船长的海上运输专家约翰·康拉德(John Konrad)表示:“轮船说不定会变成制造厂。在船上安装一批3D打印机,当船只在海外收集原材料之后,它们可以在返回美国的航行过程中,开始制造产品。”世界各地的工程师和科学家正在使用这种技术,从事一些令人惊叹的事情,探讨应用可能性的文章可谓无穷无尽。但我想有一点是非常清楚的:3D打印虽然只是刚刚起步,但它将以我们难以想象的方式影响人类的未来。
“我们将生活在一个任何人都能够以惊人的速度创造、定制和迭代的世界之中。”一位金融专家曾这样说道。我认为他说得对极了,我还想不出还有哪一种技术能够以如此多的方式预示着一种新产业的到来。可能性是无穷无尽的,机遇正汹涌而来。“现在的情形有点像抱着消防水龙带喝水。”萨米特说。就像工业革命、组装线、互联网和社交媒体现象的到来一样,3D打印技术将改变这个世界。
本文作者布莱德·哈特(Brad Hart)管理着一家小型集中持股基金,依据技术趋势投资是该基金的一大投资战略。在业余时间,他喜欢旅游,写作,为企业家和慈善机构提供咨询服务。哈特是在纽约出生并长大的,他现在时常奔波于纽约和旧金山两地。本人最初出现在gCaptain网站,在AnonymousExploits.com网站(他的私人博客)也可阅读到。顺便披露一下:布莱德·哈特当前正在做Stratasys、3D系统和Organovo公司的股票。