您现在的位置:首页
时间:2013年06月20日来源:雷锋网

在当下关于3D打印的舆论喧嚣中,最接近真相的论调是“充气娃娃”——就像淘宝上卖的充气娃娃一样,图片和广告是一回事,真正上手就是另外一回事了。拿工业级甚至是科研级3D打印机的成果来想象桌面3D打印机,是一种没有必要的噱头。
此外,的确有无数的科技宅男希望借助3D打印来定制充气娃娃,但事实上一人高的全软胶人偶,使用3D打印的成本在十万元以上,已经足够去日本订购一个高级人偶了——如果找国产工厂的话,还可以定制骨骼、身材和脸型。
目前国内被讨论最多的3D打印机,基本是通过开源硬件二次研发制造的桌面3D打印机,售价在五千到两万元之间,基本还属于玩具范畴。这些3D打印机的参数大同小异,基本都是使用PLA或ABS等塑料线材,单喷口固定,承托板移动来完成打印;打印精度理论可以到0.2毫米,但事实上都在0.5~1毫米——这是什么概念呢?
0.5毫米的单层厚度会形成过于明显的横向纹路,斜面就变成了粗糙的梯形,这种精度是无法应用在商业中的,所以我们称之为玩具。这种精度的提升需要硬件的精密性,包括位移的精度和温度、压力的控制。仅仅通过软件来强行执行高精度打印的结果往往是打印失败,得到一坨奇怪的缠绕在一起的塑料线团。
目前此类桌面3D打印机的生产和销售,绝不是3D打印产业的真实面貌。

一、3D打印的三个行业
3D打印并不遥远。在深圳,商用3D打印已经发展了一年多。深圳的3D打印产业主要是三个行业:
1、3D打印机的研发和生产。
此前大量媒体报道都集中在此类企业上,其商业模式很简单:生产3D打印机,然后卖掉。 此类企业全部集中在玩具式的桌面打印机上,这是因为:在技术上,我们做不出可以量产的工业级3D打印机来。事实上中科院先进技术所也有自主研发的工业级3D打印机,但难以量产。而这类企业的机会,在于有谁能够从玩具中突破关键技术,开发出可以作为“生产工具”的3D打印机。

2、3D打印服务商。
这其实是3D打印最有活力的行业。相当于各种专业服务的外包商一样,3D打印服务商承接的就是各类客户的3D打印需求。
此类企业采购进口的工业级3D打印机,然后为客户(主要是设计公司)执行3D打印需求。对于大部分消费者所惊叹的诸如多材料混合打印、软硬材料混合打印、多色成型打印等等,在此类企业中都可以轻易实现。如果有一些特殊需求暂不能实现的,也仅仅需要采购新设备——这个问题就演变成了,这个订单的价值是否让他们值得去增加一台新设备。
他们使用的工业级打印机,理论精度极限是0.01毫米(10微米),我所看到的最精细的3D打印薄件,是一个16微米厚的弧形薄板上分布着孔洞等结构。而他们的大部分订单需求,精度只要打到0.1毫米就够了——这些订单通常对材质、颜色等要求更细致。这种工业级3D打印机打出来的石膏人像,是不需要另行上色的,直接用有色石膏粉打印,其横剖面也是有颜色的,看上去比雕刻的都更精细。而在半年前大家啧啧惊叹的软硬渐变塑胶棒,在这里同样可以打印出来。
3、工业设计机构。
工业设计机构是商用3D打印最直接的买单者。这是我们要讲的重点——在我所走访的工业设计机构中,只有不到10%的案例使用了3D打印。
在上述三个行业中,2和3在产业链上是紧扣在一起的,而1呢,还在造噱头。
在讲述2和3的故事之前,有必要介绍一下,工业设计行业在近五年的精进。
二、设计接管生产的时代
在传统观念中,所谓设计,很多人理解就是卖图纸。如果从设计行业的生产工具而言,这个理解似乎也没错。因为设计师的大部分时间确实是在和作图、建模等软件打交道。但从他们工作的对象和目的来看,这个理解完全过时了。 当下主流的工业设计机构,通常自称为“total solution”供应商。他们早就不卖实体的图纸了,而且像管理顾问一样卖解决方案,代理生产和供应链管理,收服务费。
这种趋势的背景是,现代工业产品的制造过程被拆解成无数的小环节,然后每个环节都被外包给了专业的机构——包括最后的制造和组装,都交给了代工厂。最后生产企业只剩下了品牌和销售渠道。而有实力的工业设计机构,甚至把品牌管理也承接下来,品牌商只需要卖产品和管渠道就可以了。
在这种情况下,工业设计机构比广告公司更受品牌商的欢迎。工业设计机构成为了市场调研机构和广告公司的上游客户,亦成为了供应链管理的专家和工艺技术顾问。“生产制造”这件事的重心,全面向设计转移了。
于是设计业本身内部也在革新,设计师在设计产品的时候,必须把如何制造、如何试产、如何量产甚至取什么名字怎么卖都要想好。这种变化,在近五年变得非常明显。
深圳作为所谓联合国评定的全球八个“设计之都”之一,这里比较大的工业设计机构早就全面转型成为“工业代理事务所”——品牌主可以走进这些设计公司,说,我要造一个什么东西,然后只管在约定时间在自己的销售网络开卖这个产品就好了。
在这个背景下,3D打印机华丽登场了。
三、99%的3D打印订单是做手板
在教科书上,一个工业产品从最初的技术调研到最后的大批量上市要经历14个环节之多的工业设计流程。 其中有一个步骤叫做“手板制作”,这就是目前3D打印正在商用的环节。 手板亦被称为“首板”,是指在没有开模具的情况下,根据产品图纸做出的若干个产品样板,主要用来验证产品,包括外观、结构和功能。由于最早这种样板只能靠经验丰富的技师手工制作,所以学名“手板”。但是目前的主流是采用数控机床制作的CNC手板,而采用3D打印制作手板在目前是比较前沿的。
在深圳的3D打印服务商告诉我,他们99%的订单都是打印手板。
3D打印天生不需要模具,这无疑是手板制作的理想方式。但另一方面,工业设计机构告诉我,只有不到10%的手板会使用3D打印来制作。
为什么呢?
先看看一个成功的3D打印制作手板的案例。
一个锁具产品的手板制作故事,就发生在今年。这个锁具是采用特种金属制造的,所以用数控机床切出来的传统手板,通常材料是尼龙、PC或者ABS——这些材料完全不能验证这个锁具设计的可行性。那么以前这种特种锁具怎么设计呢?只能在纸面工作尽量完善周密的情况下,跳过手板直接制作模具,拿模具浇筑制造出一个原型来做验证。这就面临一个风险,如果确实存在设计缺陷需要调整,那么整套模具几十上百万的费用都打了水漂——在审计学上,这叫做沉没成本。
所以这就是为什么欧洲的顶级保险柜卖的比安置它们的别墅还贵——研发成本中有一大半都“沉没”了。
但我听到的这个故事有个光明的结局。因为使用3D打印技术,这家设计公司直接让3D打印服务商把客户提供的特种金属原料加工成粉末,按照细节不同的设计图纸打印出多个样品同时验证,最终确定最有效的设计。如果第一批次的所有产品设计都没通过验证,再调整设计图纸重新出样的时间也可以控制在一周内。最后这个在以往需要一年甚至更长时间的设计案只用了两个月就通过了验收。
“3D打印出来的样品,绝不仅仅只是看个样子,它必须就是第一个产品,具有这个产品应该有的一切。”一位设计公司的老板这样和我说。在他看来,传统的手板制作,只能是无限逼近产品的原型,拿这种“逼近”去验证产品,总还是有误差的空间。而3D打印可以直接输出产品实物。考虑到手板的意义就是“试错”,那没有什么比那成品去试错更准确了。
四、3D打印会颠覆手板制作公司吗?
既然3D打印这么好,是不是说3D打印颠覆了“手板制作”的环节呢?不是。 因为3D打印的成本太高了。 目前3D打印机的演示,都会打印各种各样的镂空物品来体现其性能,因为这就是3D打印机擅长的,也是3D打印机唯一有可能在成本上具备竞争力的工艺——材料少而结构复杂的部件。加上上面锁具的案例,还可以补充为需要特殊材料的项目。
以打印上述锁具的3D打印服务商为例,他们拥有六台工业级3D打印机,价格在百万元级别,主要为以色列Objet品牌。他们的打印原料全部需要进口,而客户定制材料的打印甚至需要打印机厂商的技术支持工程师来调试设备、粘合剂等等。可以想象这样的服务价格。

而他们的替代品呢?目前市面上成熟的的快速成型技术有四五种。对于复杂结构的产品还有一种比较极端的解决方案,用铝合金在数控机床上做出一个快速模具,这种快速模具只能用来制作几个样品,然后模具就报废了。
很难界定这些技术和3D打印相比成本的临界值在哪。有一家设计公司给我看了一个平板电脑的机身框架,不到7寸的一个方框,里面有一些结构,“这个东西的手板用3D打印和传统手板的成本就差不多……不过最后还是用的传统手板”。
市场经济中最基本的供需原则使得3D打印即便在市场教育程度很高的设计行业,也仅仅是个特殊工艺手段而已,在可预见的未来它并不会颠覆国内的任何行业。
其根本原因是,部署和实施3D打印的成本太高。即便是已经有专业的3D打印服务商这样的角色,其数量也不可能和满大街的快速模具作坊相比。传统模板技术成熟、技术人才充足,做的人多价格自然便宜。残酷的现实是,即便是玩具式的国产桌面3D打印机,其用ABS线材打印一个粗糙的小零件的成本仍然比找个专业加工厂做个一模一样的东西贵。
别以为只有电商才打价格战。3D打印压根就诞生在工业模具这个堪称价格战祖师爷的领域。
五、3D打印的中国机会
在对3D打印产业的走访中,我发现一个很有趣的现象。在设计公司引入3D打印服务商之后,其拿海外订单的能力大大加强了。这是一个三方皆大欢喜的局面:对于设计公司而言,海外订单的利润高;对3D打印服务商来说,海外大客户的案例使得他们更容易在国内争取到新客户;对这些海外客户来说,中国真是太棒了。
原因很简单,一家美国公司同时找中国的设计公司做方案和样品,加上产品的越洋运输时间和费用,都比在美国本土做要便宜和快速——美国高昂的人力成本和大设计事务所的效率,诚然可以保证做出顶尖的精品来,但对于简单产品或者小规模的试开发来说,实在是太贵了。 (继续阅读...)

在这种订单的执行中,速度是最关键的。在成本并非优先要素的情况下,3D打印拥有无可比拟的优势——精确、快速、可微调。深圳一家3D打印服务商曾接过一个特种螺栓的订单,最终产品的形状很奇怪。如果用传统方法,这种小东西的单价也就几毛钱,但使用3D打印使得单个螺栓的成本翻了几十倍——可那又怎么样呢,加上运费和利润,这个订单价格还不到在美国本土制造价格的一半。
这听上去有点搞笑,按理来说,中国还在使用进口的3D打印机和3D打印原料,难道这些客户在美国就不能用3D打印来实现这种需求吗?
同样是伟大的供需原则。中国过去几十年的工艺制造根基,使得在新的工艺技术应用上,中国依然比美国便宜——尽管中国的劳动力价格在上升,人民币在升值,但中国新兴的3D打印厂商们,仍可以和克里斯·安德森一战。
如果国产的工业级3D打印机能尽快量产并占领市场。那么中国的3D打印服务商机会就更大了。
六、克里斯·安德森想干嘛?
伟大的克里斯·安德森,前《连线》杂志主编,“长尾理论”“免费经济”等著名的前瞻性商业科技理论的提出者。2009年他毅然辞职去一家3D打印机开发和生产厂商担任CEO。
没有人会认为克里斯·安德森对趋势的判断会出错。而3D打印在中国的现状也并不是说明安德森把3D打印称之为“第三次工业革命”有任何问题——显然,他说的是在美国的工业革命。
托中国崛起的福,美国本土的工业制造业几乎完全萎缩了。西欧设计、美国品牌、中国制造几乎成为了过去十年美国工业品牌的标准业务流程。在美国试图重振制造业的情况下,3D打印机是夺回高端工业产品制造的关键。
于是我们看到了来自外媒的大量翻译内容,描述3D打印技术有多么多么的奇幻。而安德森也不断在强调使用3D打印机直接输出成品——注意,不是打样,是直接用3D打印机来批量生产。
这对于打造一批made in USA的高端工业精品没有问题,也符合美国政府和财团的利益。但这种模式在中国无法复制。
因为中国有富士康。
七、3D打印的哲学思想
如果说3D打印的哲学思想,似乎有点玄乎。但把3D打印对于工业制造的革命描述为“无招胜有招”是完全没有问题。
3D打印的逻辑是取消所有的工艺环节,直接从图纸到成品。这种逻辑被美国看好,是因为中间工艺环节是美国无法提升的短板。
富士康是最好的案例。即便苹果在美国自己组织工厂,他们也生产不出iPhone来——至少生产不出大家手上这个样子的iPhone。这不是钱的事,而是许多关键的工艺环节的专利和技术都在富士康手里。苹果既没有量产iPhone4背板玻璃的工艺和能力,也没有量产产iPhone5蜂窝铝壳和工艺和能力。

即便苹果投入巨资和时间研发出替代富士康现有工艺的技术,如何大批量培养技术工人又成为了一个难题。
对于其他美国公司来说也是一样的,所以最实际的方法就是用机器人替代技术工人,把工艺培训转化为软件开发。在这种时势下,诞生于上世纪70年代的3D打印技术在近两年被资本和政治需求驱动下高速发展。
理论上,3D打印不需要任何工艺,连颜色都可以实现设置好,使用相应颜色的材料打印到相应的位置上。如之前我提到过的3D打印的石膏人像。去掉工艺环节使得缺乏大规模技术工人的美国也具备了在本土大批量生产工业产品的能力。
在《连线》杂志去年做的3D打印封面报道上,举了一个未必恰当的例子。其称如果要生产1000只橡皮鸭玩具,3D打印要比造模具再批量生产便宜,而如果要生产10万只,使用3D打印就不划算了。这句话也许在美国成立,但事实上,如果把这1000只鸭子交给中国人生产,算上运费还是比在美国用3D打印便宜。
最受关注的桌面3D打印机生产商无疑是美国的MakerBot,但它的联合创始人Zach Smith目前已经退出了这家公司——目前旅居深圳,在华强北自己做了一个孵化器工作室。他是这样描述深圳的:“住在深圳就像住进一间巨型TechShop。在这里你不需要费心学习如何使用生产工具(工厂会帮你),你只需要专心设计就能把想法变成现实。随着生产迁移,美国已经没多少小作坊能提供这些知识,很多琐事得自己摸索。深圳的工人速度更快,而且质量并不逊色。有些原本在美国需要100美元才能完成的电路板,在这里只要在淘宝上花50人民币就能买到。十倍的差价意味着试错成本降低,这样可以更早脱离电脑模拟,直接在真机上测试自己的设计,从而提升产品早期研发速度。你能上网找到任何你想要的元件,工厂也不过一小时路程。要是在美国去趟供应商的工厂,你可能得坐飞机在俄亥俄州、马里兰州和旧金山之间飞来飞去。”
所以,你明白了,为什么3D打印在中国一时半会难以形成“颠覆”——因为它PK的是中国基础工业的长板优势。在美国它可以快速弥补短板,而在中国,它必须做的比这些基础工厂更好更廉价才有机会。
按照蒸汽机火车最早跑得比马车慢这个故事,3D打印也许有一天会变革中国的制造业,但不是在可预见的未来。
八、被解放的美国人
3D打印并非只对美国人有意义。可以看到,3D打印解放了缺乏技术工艺的美国人。但这个问题在中国同样存在。
谁都知道制造业的中心正在从中国转移到更加廉价的东南亚,所谓的人口红利拐点也喊了很多年了。但对于在工业一线的从业者而言,优秀的技术工人苗子确实越来越少。随着越来越多的成熟技工离开生产一线,“去工艺化”的换代在中国也终将发生——但比美国可能要晚整整一代人。

在当前,像富士康一样的超级工厂,仍在培养大量在可预见的未来会变革制造行业格局的技术人才。这些人在技术纯熟、年龄渐长、商机恰当时,通常会离开生产一线,成立自己的小公司,以自己的专业技术组织一个小规模的车间或者作坊。无数这样的作坊形成一种群落,虽然单个作坊看似毫无竞争力,但整个群落的生产力是惊人的,它们不仅形成了环环相扣的生产流水线,也构建了完整的供应链体系。对于品牌主来说,只要在这个群落转一圈,就可以整合出自己的产品来。
三十年前这种工业群落最成功的案例在意大利那不勒斯,而现在,无疑是深圳的华强北。
这种工业群落不需要3D打印——或者说,3D打印机仅仅是这个群落中某些“个体户”的专业服务之一。
但随着技术工人规模的逐代减少,一旦有一天这种群落的链条被打破,那么类似3D打印这样的不需要工艺不需要技术工人的生产方式将正式接入这个产业链中,最终把上下游吃掉。
美国没有这个过程,他们从来就没有作坊聚集的工业群落。所以当3D打印成为了一种“解决一切”的生产方案。于是,当3D打印在中国缓慢稳健地适应客户时,在美国被迅速推上了前台。
就这样,3D打印为美国人从无到有地恢复了正常的工业产能。在可预见的未来,美国自主制造的工业产品将在美国本土市场上获得更多的亲睐。而这些产品通常精致、昂贵、以千为产量计数单位——简直就是为3D打印技术量身定做的需求。
安德森想把握的,就是这一波趋势。所以他会认为应该直接用3D打印批量制作成品。
而在中国市场巨大的消费力和大量待整合消化的既有产能面前,单一的3D打印技术不能解决任何宏观问题。随便某个工业单品,动辄数十万上百万的产量要求,全部交给3D打印?太不现实了。不过,包括3D打印在内,更多新的生产工艺正在被开发和改进,它们将共同为中国制造业的产业升级搭建台阶。
总结:
3D打印不是噱头,粗糙的桌面3D打印机才是。工业级的3D打印已经和其他制造业的工艺一样,被工业设计行业带入了生产环节。这项商业应用正在成熟稳健地发展。
但是,仅仅解决试错成本较高的产品项目在原型设计上的困难,并不能使3D打印机去“颠覆”某个已经成型的行业。这是因为3D打印所替代的,正是中国制造业的优势长板,3D打印在其中的优势还不够明显。 而完全不具备中国这些优势的欧美市场,无疑需要靠“去工艺化”的3D打印来重振制造业。
综上所述,对于中国的创客来说,想用上3D打印很容易,要投身其中还得好好考虑。
原文标题:3D打印到底颠覆了谁?
北京百道世纪网络信息技术有限公司及其平行公司北京百道世纪教育科技有限公司下属的网络媒体平台百道网、百道网微信、帮书店微信,以及百道学习APP和小程序等平台上发布的文章,版权属于北京百道世纪网络信息技术有限公司所有,或北京百道世纪网络信息技术有限公司与著作权人共同拥有,严禁转载。任何纸媒、网媒或社交媒体需要发布或转载,请与版权专员联系(service@bookdao.biz),获得授权后,方可转载。对于任何未经授权的转载,我们将依法追究其侵权责任。
扫描二维码 分享文章
2024年7月百道好书榜
谁能想到,这里除了北极熊和冰川,还充满灵性、巫术与万物有灵
加码文旅破圈,山东新华与吉林新华达成战略合作
蝉鸣不已,一鸣惊人,是什么让这个出版品牌五年间声名鹊起?
《翅子之心》| 用诗意的语言引领孩子们走近白色精灵的秘境
风起胶济——一条通车横跨三个世纪的铁路如何浓缩了半部中国近代史
近期出版发行人事动态
2024“上海好书”半年榜发布,30种图书入选(附书单)
绽放巴蜀文化时代光彩,四川出版全方位、多元化亮相书博会
《滹沱河畔》 讲述新中国成立前一段“隐秘而伟大”的历史
河南新华书店响起“最美读书声”,开启全民阅读的新场景、新浪潮
李政道:科学精神永远是人类精神文明中最可宝贵的一部分
一场矿山上的金色日出,一组为国寻金的英雄群像
2024年社店融合发展交流会暨山东新华八十周年庆祝大会在山东曲阜举行
打造传世精品 攀登出版高峰——上海世纪出版集团亮相上海书展
总有一种力量无可阻挡——共和国农机长子成长纪实
全新设定,深度融合,2024南国书香节带来而立新气象
短视频增速放缓,AI加速来袭,新媒体渠道和出版营销的下一个风口在哪儿?
第六届“全民阅读·书店之选”十佳作品发布
销售三年涨三亿,参会人次过百万——当一项全国书展偶尔在一座城市扎了根儿