是什么制約了3D打印技術的發展？

在過去的十年中，人們對3D打印的狂熱增加了不少——但是，這種狂熱的程度卻超出了這個技術領域的創新和發展程度。就是說，3D技術應有的發展程度跟不上期望值。那要如何取得突破呢？日前，科技媒體TechCrunch刊文，對此作出了分析。

作為一個3D打印技術的研究員，我曾嘗試過使用各種主流技術以及實驗性的方法來建造3D打印機。我從中所獲知的是，大部分這些技術通常都是由一些常見的材料、軟件工程問題和機械系統所構成——幾十年來工程師都這么做。

那么問題來了：為什么3D打印尚未能成為更可取的生產制造方式？為什么這項技術的失敗率還是如此的高，而且再生性也如此的困難？很明顯，這不是因為材料特殊或控制太先進復雜而造成的困境。而真正制約3D打印技術創新的是我們看待這些技術的方式：只把它看作單一的部件制造，而缺乏系統性。

能否包括各種生產要素？

我們不妨轉換一下看待3D打印的視覺，將其看成是一個由各個部分組成的體系。這樣，我們對其功能的認識就會發生變化。通常來說，我們會將一個生產體系劃分為以下幾個要素：

設計：指的是用戶在使用其功能設計后將能實現些什么。

硬件：真正能實現物理作品的部分。

材料：包括樹脂、金屬、陶瓷、塑料或天然材料等，通過3D打印技術，這些材料最終將變成實在的功能產品。

軟件：負責將設計數據轉化成制造數據，包括安裝在機器上的軟件和向機器傳送數據的軟件。

通常來說，這個體系中最容易被忽略的是要素是每個領域直接碎片式的連接路徑——為制造某個部件而制造，缺乏整體效率。陳舊的思維方式制約了我們真正實現3D打印潛力的進程。如果我們能夠擯棄傳統的思維方式，或許就可以真正將3D打印技術用到實處。

我們如今的打印設計還是圍繞著老舊的技術。到了今天，所有被打印出來的事物都只是為了貢獻另一種物體的制造過程而設計，比如為了制模。3D技術目前能實現的只是幫忙人們越過制模這個階段，直接進入制造環節。但其實關于發展新的設計工具來改善工程制造，前人已做了很多努力和嘗試，而始于立體制造的發展使得3D打印技術直到如今依舊像是老式生產的替補。

我們還是在建造快速成型機。目前的機器都是多面能手，但并不專長。作為快速成型機，他們只是用于完成各類制造工程中等級最低的共通部分。這導致的結果是，這些機器可以做很多事，但做得好的卻極少。我們必須重新考慮設計這些打印機的目的，明確這些技術所能解決的生產生活問題。我們需要的是圍繞需要解決的現實問題來建造一臺3D打印機，而不是憑空制造了一臺機器然后尋找一個適合的問題交予之解決。

硬件問題歸根結底還是軟件問題。除了關注現實生活中的生產應用，我們需要讓這些機器能夠利用軟件。也就是說，我們需要“智能”的3D打印機，它擁有大量的監測傳感器和互聯網接入，以便監控和實時分析。比如Autodesk開源3D打印機Ember，其配置的傳感器能夠幫助機器在運轉時自如地從故障中恢復，提高打印的可靠性，并能夠實時回送工程進展報告。

材料：復合材料和細觀結構

也許3D打印最偉大的能力之一是低成本實現多種材料的復合。被某些屬性綁定的物質，我們稱之為“材料”，比如木梁和紙張，根本上它們同屬木質纖維。真正讓它們形成區別的是這些纖維的組織結構模式。

3D打印的共同目標是實現從一臺機器中打印出各種復合材料，一次性為項目實現多重制造屬性。然而，細觀結構材料技術允許我們獲得更多單一材料之外的利用價值。相比較于對不同的性能便要依賴不一樣的材料，設計師可以利用細觀結構材料技術來創造一種擁有各種所需的性能特點的物體，這只需要一臺機器及一種成份（改變基礎成本的組織結構）。

這樣一來，在材料合成上，3D打印將獲得更高的靈活性和有效性。這是未來3D打印發展的新領域。

復合材料只是某些已知材料的特定范式

利用細觀結構材料技術能夠借助常見的物質制造出前所未有的材料

總的來說，3D打印已然走過了25個年頭，回顧起來我們依舊取得不少進步，但我們還可以通過解放思維實現創新，推動3D打印實現質的發展。我們不能滿足于利用一臺機器制造出一種復合材料就說是極大的利用，這種想法制約下3D打印永遠不會取得大的突破。此外，除了材料構造的創新，互聯網連接及智能化也是大勢所趨。目前，制約行業發展的不是核心技術，而是人們所持有的大局觀。

via TechCrunch

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