3D打印機(jī)已成為新一代智能機(jī)器人

專(zhuān)為糖尿病患者推出的食品3D打印機(jī)，可通過(guò)微型皮膚植入物監(jiān)測(cè)病人的血糖，依據(jù)每日不同的身體狀況為其量身打印食物。如今，3D打印機(jī)已成為新一代智能機(jī)器人，它們能設(shè)計(jì)、制造、修理、回收其他機(jī)器，甚至能夠改進(jìn)和升級(jí)機(jī)器自身，達(dá)到“機(jī)器制造機(jī)器”的新境界。

如果說(shuō)2D打印機(jī)屬于辦公用品，3D打印機(jī)則將會(huì)成為個(gè)性化制造工具。3D打印機(jī)所能使用的材料很多，如塑料、金屬、沙子甚至巧克力、人體干細(xì)胞等。在打印表現(xiàn)形式上也更豐富，有噴墨沉積、熔融沉積、激光燒結(jié)、電子束熔煉、超聲波固結(jié)等十幾種。

3D打印機(jī)是由控制組件、機(jī)械組件、打印頭、耗材和介質(zhì)等架構(gòu)組成，一般采用分層加工、疊加成型的方式：每一層打印分為兩步，首先噴灑一層均勻的粉末，然后在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，粉末遇到膠水迅速固化黏結(jié)，而沒(méi)有膠水的區(qū)域仍保持松散。在一層粉末一層膠水的交替下，實(shí)體模型將會(huì)被“打印”成型，打印完畢后只要從粉末堆中取出模型即可，剩余粉末還可循環(huán)利用。

作為快速成形技術(shù)的一種，3D打印由于無(wú)需模具就可加工任意復(fù)雜的中空形狀，解決了許多過(guò)去難以制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)(如航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片)的成形問(wèn)題。3D打印的優(yōu)勢(shì)在于：簡(jiǎn)化產(chǎn)品的制造程序，縮短產(chǎn)品的研制周期，提高效率并降低成本。

云端服務(wù)讓制造變得個(gè)性化

如果為一萬(wàn)名用戶(hù)定制個(gè)性化的服裝，在目前人工條件下工作量和成本都將變得不可接受。而3D打印能利用攝像頭自動(dòng)采集、分析提取每位用戶(hù)的體貌個(gè)性特征，并自動(dòng)根據(jù)視覺(jué)美感進(jìn)行形狀設(shè)計(jì)、顏色與膚色搭配等，可極大縮減定制周期。

3D智能數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件是3D打印的核心，目前有兩大類(lèi)實(shí)現(xiàn)方法：第一類(lèi)是使用3D設(shè)計(jì)軟件，由設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)數(shù)字化產(chǎn)品。第二類(lèi)是3D掃描(俗稱(chēng)3D照相)，基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、光機(jī)電一體化控制等技術(shù)對(duì)物體進(jìn)行掃描采集，以進(jìn)行數(shù)字化重建。

智能數(shù)字化涉及眾多學(xué)科，門(mén)檻較高。不過(guò)，這些技術(shù)將來(lái)會(huì)以云端智能化服務(wù)的形式提供給普通用戶(hù)和開(kāi)發(fā)者。以通過(guò)“智能云網(wǎng)”模式定制一雙鞋子為例，用戶(hù)只需在手機(jī)上下載一個(gè)App應(yīng)用，給自己的雙腳拍幾張照片，并指定喜歡的款式和顏色，之后位于云端的智能計(jì)算服務(wù)將根據(jù)用戶(hù)上傳的照片重建出3D腳形，把鞋子設(shè)計(jì)出來(lái)，并在云制造集群中搜索鄰近的打印點(diǎn)打印。

云制造的優(yōu)勢(shì)在于資源可以智能擴(kuò)展，可以自動(dòng)平衡負(fù)載，為“規(guī)模定制”運(yùn)營(yíng)模式提供最佳支持。制造商可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需求，如本批次是定制1千件還是1萬(wàn)件，來(lái)構(gòu)建一個(gè)臨時(shí)的集群。每個(gè)云制造商的產(chǎn)能可能很小，但集群后的整體產(chǎn)能完全可以滿(mǎn)足項(xiàng)目需求且非常經(jīng)濟(jì)靈活�！爸悄茉凭W(wǎng)”作為3D智能數(shù)字化的具體應(yīng)用，在云制造的過(guò)程中發(fā)揮了良好作用。

“中國(guó)智造”的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇

以3D照相館打印一件6英寸的全彩雕像為例，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，人工費(fèi)用昂貴，設(shè)計(jì)和打印一件的成本價(jià)約為2493元人民幣。而全部成本在“中國(guó)智造”模式下可控制在100元人民幣以?xún)?nèi)。

正如中科院王飛躍研究員在“從社會(huì)計(jì)算到社會(huì)制造的變革意義”中所描述的那樣，3D打印已成功將虛擬的智能數(shù)字化技術(shù)與實(shí)實(shí)在在的工業(yè)產(chǎn)品連接在一起了，其革命性意義超越了之前個(gè)人電腦和互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)。

2010年，中國(guó)約有1.3億人從事制造業(yè)，約占全球制造業(yè)工人的40%。同時(shí)，中國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)早已不僅僅是低成本的普通勞力，還有大量雇傭成本適中的中等技術(shù)智力人才以及完善的產(chǎn)業(yè)鏈條、高度適應(yīng)性的巨大產(chǎn)能和巨大的市場(chǎng)。中國(guó)的研發(fā)設(shè)計(jì)能力實(shí)際上是過(guò)剩的，一站式3D打印機(jī)將給我國(guó)廣大技術(shù)人員研發(fā)高附加值、個(gè)性化定制的創(chuàng)新產(chǎn)品開(kāi)啟一片廣闊天地。

由此可見(jiàn)，即使在由“批量生產(chǎn)”轉(zhuǎn)向“批量定制”的時(shí)代，以3D打印為代表的“第三次工業(yè)革命”仍有很大的希望在中國(guó)落地生根，形成“中國(guó)智造”的新模式，而不是制造業(yè)回流到歐美。智能數(shù)字化技術(shù)將深刻改變傳統(tǒng)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)模式，將為我國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展帶來(lái)前所未有的機(jī)遇。