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创业者必看:3D打印技术的发展趋势及疑问解答

时间:2014-03-20   文章来源:马海祥博客   访问次数:

近年来,3D打印机已经从制造商们使用的技术,不断发展并走进了消费者的生活中。制造商们对这项技术的前景表示乐观,并预测未来玩具、工具等的生产,都能够在家中完成,这也让这些公司的股价实现飙升。

如果3D打印机要想进入普通家庭需要找到一个刚性的需求点,正如90年代让个人电脑得到普及的多媒体技术——满足了大众在数字娱乐方面的需求。马海祥认为娱乐性或许也能成为3D打印机进入普通家庭的需求点,我们应该着力挖掘其在这方面的功能。3D打印机或许也会成为启蒙教育的工具、亲子关系的纽带。小孩子对新鲜事物倍感兴趣,和爸爸妈妈一起动手制作属于自己的玩具,相信这样的体验最能驱动父母买一台3D打印机!那么针对想从事3D打印技术的创业者来说,3D打印技术的发展前景和问题又有那些呢?

一、3D打印领域的10大发展趋势

创业者必看:3D打印技术的发展趋势及疑问解答-马海祥博客

1、3D打印成为工业化力量

3D打印原先只能用于制造产品原型以及玩具,而现在它将成为工业化力量。你乘坐的飞机将使用3D打印制造的零部件,这些零部件能够让飞机变得更轻、更省油。

事实上,一些3D打印的零部件已经被应用于飞机上。该技术也将被国防、汽车等工业应用于特种零部件的直接制造。总之,在你不知不觉的情况下,通过3D打印制造的飞机、汽车乃至家电的零部件数量将越来越多。

2、3D打印开始治病救人

通过3D打印制造的医疗植入物将提高你身边一些人的生活质量,因为3D打印产品可以根据确切体型匹配定制,如今这种技术已被应用于制造更好的钛质骨植入物、义肢以及矫正设备。

打印制造软组织的实验已在进行当中,很快通过3D打印制造的血管和动脉就有可能应用于手术之中。目前,3D打印技术在医疗应用方面的研究涉及纳米医学、制药乃至器官打印。做最理想的情况是,3D打印技术在未来某一天有可能使定制药物成为现实,并缓解(如果不能消除的话)器官供体短缺的问题。

3、定制化成为常态

今后购买的产品将根据自己确切的具体信息进行定制,该产品通过3D打印制造并直接送到你的家门口。通过3D打印技术,创新公司将凭借与竞争对手的标准化产品相同的价格为用户提供定制化体验,以此获得竞争优势。

起初,这种体验可能包括制造定制智能手机外壳这样的新奇物品或是为标准化工具进行符合人体工程学的改造,但它很快就会扩张到新的市场。

公司领导者将对销售、分销以及营销渠道进行调整,以充分利用其直接向消费者提供定制化体验的能力。定制化同样也将在医疗器械领域发挥重要作用,比如通过3D打印制造助听器和义肢。

4、产品创新速度加快

从新车型到更好的家电,一切产品的设计速度都将加快,从而将创新更快地推向消费者。

由于运用3D打印的快速原型制造技术能够缩短把产品概念转化为成熟产品设计的时间,设计人员将能够专注于产品的功能。

虽然使用3D打印的快速原型制造技术并不是新鲜事物,但迅速降低的成本、功能得到改进的设计软件以及越来越多的打印材料意味着设计人员将能更方便地使用3D打印机,使他们能够在设计的早期阶段就打印出原型产品、进行修改以及重新打印等等,从而加速创新,其结果将是更好的产品以及更快的设计速度。

5、新公司基于3D打印开发出创新的商业模式

你今后将有机会投资购买一家3D打印公司的IPO(首次公开募股发行)。新一代公司将作为发明家、黑客以及“制造者”大量涌现,利用3D打印技术创造新的产品,并向蓬勃发展的3D打印机市场提供服务。

一些公司将走向失败,并有可能出现一个盛衰循环,但3D打印将催生出创造性的新商业模式。

6、3D打印店在购物商场开张

3D打印店将开始出现,它们最初会凭借高品质的3D打印技术为本地市场提供服务。一开始是快速原型制造以及其他利基功能,但这些打印店会转移到消费市场。

零售商开始“运送设计,而不是产品”,在这种情况下,本地的3D打印店有一天将成为你获取自己定制的本地制造产品的地方,就像如今你在本地沃尔玛(Walmart)商场内冲印照片一样。

7、关于知识产权归属的激烈辩论浮现出来

3D打印机可以很容易地复制拥有版权的产品设计,随着制造商和设计者开始应对这种情况,未来将出现关于产品设计知识产权归属的高调诉讼案例。

文件共享网站使音乐的复制和共享变得简单,从而撼动了整个音乐行业,与此类似,3D打印技术轻松复制、共享、修改以及打印3D产品的能力将引发新一波知识产权问题。

8、3D打印技术结合教育行业的发展

在学校,数字素养——包括网页和应用程序开发、使用电子设备、协作以及3D设计的能力——的培育将得到3D打印机的支持。很多中学和高中已经装备了3D打印机,随着3D打印技术的成本持续下降,更多的学校将会开始使用。数字素养将不仅关乎“字节”,还关乎实物。

9、具备神奇特性的新产品

跟如今制造的产品相比,那些只能通过3D打印机制造的新产品将融新材料、纳米尺度以及印刷电子器件于一体,从而展示出堪称神奇的新特性。这些通过3D打印制造的产品将令人喜爱,并具备明显的竞争优势。

其秘诀在于,3D打印技术可以在制造过程中控制所用材料,精度可达分子和原子级别。随着目前对未来可行的商用3D打印机的研究不断完善,我们可以期待令人兴奋和向往的新产品携惊人的特性出现在世人面前。现在的问题是:这些产品都是什么以及谁将销售它们?

10、3D打印机为制造工厂提供助力

我们有望在制造工厂里看到3D打印机。一些特殊的零部件已经由3D打印机更经济地生产出来了,但仅仅是在小规模范围内。对于3D打印技术,很多制造商将开始尝试原型制造以外的应用。

随着3D打印机的性能不断提高以及制造商将其整合进生产线和供应链的经验变得更加丰富,我们有望看到集成了3D打印零部件的混合制造工艺。而消费者渴望的那些需要通过3D打印机制造的产品将进一步加速此进程。

二、如何理解“第三次工业革命”

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3D打印从前年开始广受世人关注,许多人认为这是下一波科技革命的希望,直到最近遇冷,遭遇的批评不少。今年初,著名的放空机构香橼研究(Citron)就公开指称,3D打印公司的股票价格过高,产业还在前景不明的萌芽期间,不该享有如此高溢价。领头公司3D Systems的股价应声下跌,从40美元以上高价,一度滑落到30美元以下价位。

对于3D打印技术郭台铭也曾说过:“如果真的是第三次工业革命,那我‘郭’字倒过来写。3D打印技术发展很久了,鸿海30年前就在用3D打印技术,不看好的原因是,此项技术无法大量生产用在商业用途,不具有商业价值。他以电话为例,3D打印可以制造出,但只能看,不能用。因此,3D打印商品不能加上电子的组件在内,无法成为电子产品量产。”

对此克里斯安德森略显尴尬:“Terry Guo(郭台铭的英文名),好像的确说过。”在打了一圈太极后,他谈到:“郭先生忘了一点,我们不需要大型的工厂去和他的工厂竞争。我们可以是一个小公司,年轻的团队,有一个好的点子,从小做起。大型传媒公司曾经在二十一世纪说,网络是什么,他们都是一些业余人士,他们拍的照片算什么。富士康并不需要担心,他们面临的是百万台的产能的需求。而同样存在一个,比如说一些小众的需求也是需求制造业的。”

安德森的结束语略显犀利,“第一次工业革命是人力为机械力所用,第二次是人脑智慧为电脑所用,第三次则是我们有能力随时随地的制造,3D打印正是其中的驱动力。3D打印机本身不是一个技术革命,而是社会革命,把制造的能力付给了个人。这便是它的革命。”

三、3D打印技术的十问十答

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在郭台铭的猛烈炮火中,畅销书《3D打印:从想象到现实》的作者胡迪利普森(Hod Lipson)与梅尔芭库曼(Melba Kurman)也来到北京参加3D打印大展,并且在大展期间接受专访。两人表示,过去几次改变世界的新科技出现时,一开始都是遭到一窝蜂追捧,直到大家发现困难重重、需要突破的地方仍然很多时,就会突然冷静,甚至冷漠下来,最后到了技术发展成熟阶段,才广为世人接受。“3D打印也正在经历这样的标准过程。”库曼说。

利普森是美国康乃尔大学机械工程与计算器科学技术教授,自称从小着迷于机械人的世界,目前还私人拥有一个创新机器实验室,也是最早投入3D打印研究的美国学者之一;他说现在最大的心愿,是能用3D打印技术,打印出一个心目中理想的机械人。库曼曾经在微软与康乃尔大学工作,目前担任一家创新公司的总裁,主要从事创新技术的市场营销分析工作。

以下是马海祥博客整理的两人访谈纪要:

1、问:制造业巨头富士康集团董事长郭台铭日前批评3D打印不可行,你们怎么看这件事情?

答:把3D打印拿来用作大量生产本来就很不合适,大量生产是机械人的工作,这是两种不同的概念,富士康应该去研究机械人生产,而不是3D打印。

3D打印最适合的是订制化、小批量的精细产品,例如牙套、助听器这类个人特性很强的东西。因为3D打印机的软件可以支持在同类型产品上做到精细的修改,同样一个牙套产品,只要放进你的齿模,同一台机器打印出的每一个牙套都不一样,甚至可以同时间打印出全部不同的多个牙套。我们现在已经可以在3D打印的成品上看到很复杂的雕花、角度弯曲效果,它更适合做“每个产品都不一样”的制造工作。

富士康的产品恰好相反,数以亿计的量产化商品,它们形状简单,甚至需要越一致越好,避免妨碍某些功能的运作,其实真的是不适合3D打印。如果消费者、采购商愿意花高价,订购个人特性很强的商品,那才是适合3D打印生产的商品;除了上述的医疗器械外,现在珠宝、家居设计,甚至航空器,都是比较适合尝试3D打印的产业。

2、问:郭台铭的另一个主要批评是,3D打印只能生产零件,但最后还是要靠人才能完成组装。

答:3D打印产业还在发展中,如果发展越完备,那么一次打印出来的东西会越接近成品,也就是尽量减少需要组装的地方。现在一次打印所能完成的零件已经相当复杂,一个固定零件身上带着可移动、可扭转的多个小零件,这是有可能通过一次打印完成的。对于如何通过3D打印技术创业才能成功,大家可以查看一下马海祥博客的《3D打印技术创业真的能成功吗》的相关介绍。

3、问:整个3D产业链里面,哪些子产业比较具有营收潜力?

答:目前主要分成五大子产业,最知名的是卖机器的设备制造商,例如3D Systems、ExOne、Stratasys等公司,然后是提供打印材料的材料商、软件与设计工具的供应商、内容提供商(也就是设计师),以及云设备商,云设备公司拥有机器而提供服务方案,设计师自己不一定要买机器,只要做好设计方案,让云设备商去实现生产制造。

很多公司是跨产业的,例如3D Systems拥有机器、材料,他们的企图心是做一个跨产业的巨头,也想发展设计软件、云服务等;而知名的云服务商Shapeways拥有几乎所有的内容方案与云服务设备。

就过去经验而言,大部分公司的营收会来自材料销售,因为卖机器是一次性收费,而材料是重复性收费;而且这些材料的研发成本相当昂贵,以塑胶材料为例,3D打印公司花费的研发时间是传统塑料制造公司的50倍。机器商会有向材料供应商跨越的趋势,例如他们会限定自己的机器只能使用他们生产的材料,每个公司难免想要加强自己的控制力,这跟惠普虽然卖打印机,但主要营收来自墨水是很相似的。

但是产业仍然在快速发展中,现在卖机器、卖材料虽然带来的营收最高,未来仍然可能被打破;例如已经有越来越多厂商能制造3D打印机器了,这是已经发生的事实,在专利权到期后,FDM(熔融成型)类型的打印机已经广为市场制造,powder printer(粉末成型打印机)的专利权很快也即将到期,以后一定也会成为市场流行,这都会影响机器的价格。

一旦机器的专利权解禁,特定材料的优势也可能逐渐减弱,因为你可以用比较低的价格买到多种机器,消费者就不会再绑死在一台机器上,而只能买那一类的材料;加上材料的研发日新月异,现在包括树脂、钛合金、尼龙、铜、不锈钢、陶土等都是常用的材料了。如此一来,消费者在机器和材料的选择上都更为自由,所以这个变化还是挺难预料的。

4、问:依照你的说法,个人化的机器会比大量生产的高阶机器前景更好吗?我们知道Stratasys是专注高阶机器的厂商,而它近来并购的Makerbot是关注消费性机器的厂商,你会更看好后者吗?

答:正确的说法是,订制化的机器会更好,不论大小。虽然我认为未来每个人都会用到3D打印技术,但未必像计算机一样,所有人都会在家准备一台3D打印机。

比较可能的场景是,只有少数从事精细制造的人会有3D打印机,譬如你订了一个牙套,那是3D打印机做的,而你根本不知道;车子零件坏了,到场维修人员其实是通过云服务商,当场用3D打印机制作一个新的零件出来,到你车修好把车开走为止,过程中你不一定需要拥有一台3D打印机,但你的生活中充满了3D打印商品。

5、问:哪一种3D打印设备最有机会成为每个家庭都会有的设备?会有产业因为3D打印而消失吗?我有些设计师朋友,最头疼的问题就是跟工厂沟通设计图,如果买一台3D打印机,似乎不再需要工厂了?

答:食物打印机。现在已经有些人在提巧克力打印机的概念,这作为礼物非常好,你可以送一个巧克力打印机给朋友,他们可以尝试各种不同配方的食谱。在美国有非常严重的糖尿病问题,所以健康食物的打印机会非常需要。中国的面好像很好吃,有没有可能做成汤面机、泡面机?总之大家都喜欢吃,如果在开车回家的路上饥肠辘辘,你发一个e-mail回家就已经打印好晚餐,那真是很美妙。

目前可见的,我想助听器制造商恐怕会感到很大威胁,小型制造商尤其是用CMC(塑胶射出模)的加工生产商也会有危险。

不过不需要把3D打印当作敌人,传统制造商也应该要正视产业升级问题,善用3D打印机是可以帮助升级的。例如在汽车设计时,营销团队跟工程师团队会讨论有哪些新车可以设计,消费者是哪些人、车型应该设计成如何等等,但是用现行的手工去打造一个原型非常昂贵,例如汽车仪表版,现在都是先用手工打一个样子出来,然后再做修改,但是修改起来还是受到手工的限制,不能随意自如。现在已经有3D打印机可以打出来整座仪表版,这样非常方便修改,对设计流程非常有利。

6、问:也有很多人担心,在中国这样一个有庞大劳动人口的国家里,3D打印会造成大量失业。

答:就像博客起来了,写文章的人更多了,传统新闻业很多人失业,但是很多博客写手起来了,这是一种产业的转换过程。有些人会失业,但更多人会找到工作,或者其实只是转换一种工作的场。你可以想象有些人白天在公司上班,晚上回到家自己做起iphone机壳设计了,他可能会有两份工作。

我们先前参观了一个宝马车的工厂,完全自动化,工厂全部是机械人在组装,动作比人工组装快、精确得多,而且工厂非常干净,没有管理问题。让人类去做机械的工作是非常乏味、可怕的,人类应该作人类的工作;而3D打印某种程度上是帮助人实现自己的创造力,现在很多大学生都在学习3D打印制作,人力素质会因此提升。

7、问:还要多少年,3D打印能到达一个产业高峰?

答:很难计算吧,当大家都有了电脑,你很难说电脑时代就要结束,因为互联网时代马上又兴起,又有脸书这样的巨头出现,计算器的发展几乎看不到尽头。3D打印也是一个平台式的变革,这两年可能是打印机的普及,接下来或许是3D打印机的电源革命、软件革命、家用打印机革命,很难现在就说什么时候会到达高峰。

我们在一年半前准备写书时,出版商一直要求我们写how-to guide,大家非常关心实用操作层面的东西,都想要工具书;但我们希望能写得更宏观,写3D打印对人类生活的影响。我们开始写作后,产业改变之大到了难以想象的程度,新公司出来、新软件出来,连美国太空总署NASA都说要用3D打印技术在月球上打印一个太空基地。四月成书之后,我们在书里预测的3D打印手枪也成真了,我想现在真很难预料未来会是什么样子。

8、问:不过今年初也有一些股票放空机构,例如香橼,认为3D打印出现产业泡沫,相关公司的股价太高了?

答:技术前进是很确定的,至于这些公司是否在金融市场被高估,那是资本市场的问题。科技数据商顾能(Gartner)公司曾经做过一个统计,每一种新科技的发展都会经过一个狂热时期,一开始大家一窝蜂的涌进,结果发现满多困难的,然后失望、冷静下来;等到技术真正稳定下来、成熟了,每个人才会接受。3D打印正在经历这样的标准过程,这是正常的过程。

9、问:也有不少人关心3D打印的法律方面问题,尤其是现在人体器官都可以打印了。

答:医疗方面的法律问题即使是在美国都还太新,相关政策部门完全没有做出准备。

现在讨论最多的是知识产权问题,如果你在汽车上,用左边的车门把手做原图,等一会儿打印一个一样的,直接放上右边的车门,就不买车门把了,这样汽车厂商可能会很不高兴少卖了一个把手;问题是,现在汽车的车门把手并没有智慧财产,上头甚至连个商标也没有,那未来汽车门把到底要不要给它一个知识产权?它到底有没有创新含量在里头?这会牵涉到很庞大的法律架构问题。

再说深点,如果今天你用了不适当的材料去做车门,最后车门碎掉了,在路上打到别的车、造成了车祸,这是谁的责任?材料商、机器商有没有责任?他们在卖给你材料时,是不是负有监督、教育义务,需不需要在机器上做一些违禁材料禁止的设计?这些现在都没有法律架构来讨论。

我们最后终究要形成一些标准,例如打印尼龙、打印塑胶的标准;又例如什么样的东西是可以卖给大众的,如果你可以打印一个很强大的膝盖,然后用这膝盖拿到了奥运短跑冠军,这又该怎么办?

10、问:你对中国的3D打印产业评价如何?

答:过去十年、二十年是美国主导的世界,但是就在过去几年间,欧洲国家在金属打印上面取得了很高的成就,现在中国正在很快赶上;不论是制造机器或是大学里面的学术研究,速度跟得很紧,有些机器的专利权一到期,中国厂商很快就能赶上机器生产,并且能顺畅应用在制造过程中。

这次我们看了一些公司,包括北京太尔时代、做尼龙打印的湖南华曙、做金属打印的西安铂力特,都让我们印象深刻,而且一般民众对3D打印的了解程度也比美国还高,很多人都知道3D打印是什么,我们还是非常看好中国3D打印产业的未来。

马海祥博客点评:

材料问题在理论上是3D打印发展的瓶颈,但产业上我们应该都是有什么材料做什么事,市场空间同样有。不过,马海祥对此的建议是,如果创业者资金有限,不必购置太多机器,根据自己的资源、领域,定位于一个细分领域就行,如医疗、建筑设计等等。

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