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创新带来的活力(3)

2013-06-13 17:51 作者:邢海洋来源:三联生活周刊 2013年第24期
道-琼斯指数突破15000点,美国资本市场异常活跃,突破了盘整了十余年的格局,佐证了投资者对美国经济复苏的认同态度。而美元的坚挺和商品货币的掉头向下也显示,一个靠创新而非基础建设拉动经济的时代正在孕育中。

分布防御组织创始人、得州大学学生科迪·威尔森和他利用3D打印技术制造的手枪——“解放者”

3D打印机

5月30日瑞士洛桑商学院发布的2013年世界竞争力排行榜的榜首是美国,前年排位第五,去年排位第二的美国重回第一位。美国夺冠,报告认为主要是因为金融部门反弹,形成大量技术创新和成功的企业。

今年最引人关注的科技应用应该算是3D打印了。3D打印算不上是一个全新的技术,

这个思想起源于19世纪末的美国,并在20世纪80年代得以发展和推广。有人把它称作“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”。可第一台3D打印机出现20多年后,3D概念真的开花结果了。在网络上随便一浏览,就可以发现3D打印似乎无所不能,研发者尝遍各种3D打印的鲜。打印那些质地均一的装饰品、建筑材料不在话下,简单的人体器官如骨骼也制作成功,就连复杂的胚胎干细胞也打印出来了。

传统制造业的制作过程,先铸造出一个模具,再把融化了的材料注入以成型,或者是在一个更大的物体上切削雕刻,做出希望的形状。3D打印反其道而行之,在很多方面或许如自然界里的事物的自然生长,比如石钟乳的成长,就是含有钙质的水滴一次次滴落,其中钙质层层凝固的结果,珍珠的长大,也是由内向外扩生的。3D打印目前的主流方式还远达不到自然生长的神奇,而是像做CT那样,把目标产品先分解成一个个平面分层记录,打印的时候再如同平面打印机一样一层层地喷绘好,打一层便和底下的层面黏合起来。这很像传统的方法盖房子,从基础盖起。另外,3D打印的一些技术发展的确已经超越了层层堆叠的打印方式,而是类似生物组织的生长。

美国康奈尔大学和威尔·康奈尔医学院的研究人员合作,利用3D打印技术和含有牛耳活细胞的凝胶造出一种新型人工耳,无论在外观还是功能上,均可与真耳相媲美。为造出这种生物工程耳,研究人员先用快速旋转3D相机拍摄数名儿童耳朵信息,输入计算机形成3D图像,然后按照图像用3D打印机打出一个固体模子,并在其中注入一种高密度胶原蛋白凝胶,其中含有能生成软骨的牛耳细胞。此后数周内,软骨逐渐增多并取代凝胶,3个月后软骨会形成柔韧的外耳,替代最初用于塑形的胶原蛋白支架。不过从这个过程中也能看出,3D打印并非神奇地“复制”了一只儿童的耳朵,而是做出来一个支架,再用原有的生物科学技术“生长”出耳朵的细胞组织。

计算机辅助绘图(AutoCAD)应用成为工业设计基础应用的今天,计算机的计算和图形处理能力对3D打印早不构成障碍,相反,突破主要发生在原材料和使原材料结合在一起的技术上。3D打印使用的“墨水”是实实在在的原材料,这个材料可以是相对柔软且塑形能力强的塑料,也可能是坚硬的钢铁。

过去,钢铁的零部件都是靠高炉中的铁水注入模具,冷却凝固而成,3D打印则借助了电子束或者激光束的加热将直接热熔,再喷射到所需要的部位。炼钢车间的规模化且复杂的工艺流程在这里变成了一种简单的个性化定制。3D打印既降低了制造费用,缩短了加工周期,又制造出复杂产品,并实现设计制造一体化。凭着这些优点,3D打印技术无疑将颠覆流水线式的工业生产,带给未来生产灵活多样且小众消费的特性。美国《时代》周刊将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”,英国《经济学人》杂志则认为它将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”。

美国引领着这场工业革命。20世纪80年代中期,选择性激光烧结(SLS)技术被在美国得州大学奥斯汀分校的卡尔·迪卡德博士开发出来并获得专利。1995年,麻省理工创造了“三维打印”一词,当时的研究者修改了喷墨打印机方案,变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案,而不是把墨水挤压在纸张上的方案。

2013年5月,世界第一把3D打印手枪又把全球目光聚焦到美国。分布防御组织(DefenseDistributed)创始人、25岁的得州大学学生科迪·威尔森(CodyWilson)决定开发全球首款利用3D打印技术制造的手枪。他把这把手枪命名为解放者,并把手枪的设计图和制造用的电子文件放在网站上,很快,10万人下载了相关文档,并有人真的利用它打印了一把枪。

“解放者”几乎完全由塑料制成,其16个部件中有15个是通过一台8000美元的DimensionSST3D打印机打印出来的,由Stratasys公司推出的这种机器可以把溶化后的塑料打印成固态物体。手枪唯一的非打印部件是作为撞针的钉子,这种钉子在五金店里很常见。当然,这也称不上是一把划时代意义的手枪,和钢制武器的性能无法比,充其量是一把玩具枪,但其对传统社会秩序的颠覆意义却是不言而喻的,在那些限枪的国家,普通人也可能躲在自家的车库里制作一件武器。

Stratasys公司成长史见证了3D打印在美国的发展,这家公司的创始人斯科特·克伦普最初只是想给女儿一个不一样的玩家,他买来一台计算机制图设备,再潜心研究出熔融沉积技术,现在这家公司的股价高达90余美元,市盈率230倍。在华尔街,这被认为是继互联网之后的又一个泡沫。当然,你完全可以这样认为,3D打印技术酝酿如此之久,很多国家几乎是齐头并进地开发着自己独特的领域,美国企业并不具有绝对的优势。近年来,中国以先进战机为代表的各种尖端武器密集亮相。为此有人传言称,中国航空工业迅速发展的“秘密武器”就是得益于领先世界的3D打印技术。中国是目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造、应用的国家。

美国总统奥巴马看重3D打印,宣称这将是美国制造重新崛起的秘密武器。的确,美国人工成本高,劳动密集型的流水线产品不适合美国生产,但科技附加值高、小批量的高端产品却可借3D打印在美国迅速投产。

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