大多数3D打印都是 “伪3D”

原来，Carbon 这家 2013 年才成立的年轻公司想要用高性能聚合物（比如聚氨酯和环氧树脂）快速 3D 打印物体。

这家公司的创始人约瑟夫•德西蒙尼（Joseph DeSimone）在一次演讲中提到，现在市场上主流的、传统的 “3D打印” 严格来说都是 “伪3D打印”：

它们其实只是一遍一遍地 2D 打印，技术也是 2D 打印的技术，然后把一层一层打印出来的东西 “摞” 起来。

这种 “伪3D打印” 有几个问题：

第一，速度实在太！慢！了！有时候打印个东西要好几个小时，这种速度肯定没法运用到需要大量生产的领域里，时间成本太高；

第二，质量不过关：“一层一层地打印”，这种工序使打印出来的零件有力学性能上的缺陷；

第三，可以用来 3D 打印的材料种类太少。

这些问题不解决，3D 打印能量产才叫奇怪......

Carbon 的 3D 打印和其他 3D 公司截然不同：它不是一层一层摞起来的，而是整个从水槽中缓缓升起的。

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就问你魔幻不魔幻。

Carbon 说了，他们的技术和传统 3D 打印相比，有这么两个最主要的优点：

第一，打印速度快，某些情况下能比现有其他3D打印机的打印速度快数千倍；

第二，能用做 3D 打印的原料更加广泛，包括橡胶状弹性体，和耐用的硬塑料。

液体不能直接变固体的3D打印，都是耍流氓

液体直接变固体？Carbon 的技术核心就是 “数字光合成技术”。

好了，知道 “数字光合成技术” 这种东西你一看就头疼，密探给你解释下：

光可以把液体的树脂变成固体，而氧气能抑制这一过程；也就是说，从化学的角度看，光和氧气是对立、或者说是互补的。

Carbon 的创始人开了个大脑洞：既然这样，为什么不精准地控制光和氧气，利用光和氧气 “生长” 出零件呢？

这个脑洞的结果就是这个样子：

每个 Carbon 的 3D 打印机由三部分组成：

第一部分是一个水槽，当然了，里面放的不是水，而是特殊的专门用于3D打印的液体；在这个“水槽”的底部，有一个特殊的窗口，大家记住这个窗口，我们等一下还会提到这个窗口；

第二部分，是一个可以降入水槽、并且把物体从液体里拽出来的平台；

第三部分，在水槽的下方，有个光投影系统，可以投射紫外区域的光。

记得刚才我们提到的“水槽”底部的窗口吗？这个“窗口” 藏着很多机关：不仅光线能透过这个窗口，氧气也能投过去，你可以把它想象成我们平时佩戴的隐形眼镜。

而在传统方法中，当平台降下来的时候，氧气透不过去这个 “窗口”。

也就是说，传统方法里，打印机得做出一个2D的图形，然后把它粘到窗口上。如果想打印下一层，得先把这一层从窗口分离出去，重新注入树脂、重新定位，一遍一遍重复。这么一层一层的打印，速度肯定就慢下来了。

这就是为什么 Carbon 的“窗口” 这么特殊：记得我们刚才说过光线和氧气这对化学反应里的 “冤家”都能透过这个“窗口”吗？Carbon 的方法是：在光线照到底部的同时，氧气也透过底部，阻碍反应，也就是 3D 打印成品里“镂空” 的部分。

这个光线和氧气同时工作的地方，Carbon 给它起了个名字，叫 “死亡地带”，听上去有点儿吓人，其实这个 “死亡地带” 就是在我们刚才提到的“窗口”的交接面上，薄薄的一层液体，也就一根头发丝三分之一的厚度。

当机器把打印好的东西从液体的 “水槽” 里直接提起来的时候，这薄薄的一层就是 “魔法” 发生的地方。

怎么样，是不是看上去非常黑！科！技！

如果 Carbon 想改变这层 “死亡地带” 的厚度，只要改变氧气的含量就可以了。Carbon 研发出了一套非常复杂的软件，用来控制一些关键变量，包括氧气的含量、光、光的强度、几何形状，等等。

Carbon 打印出来的东西和传统的3D打印还有一个非常大的好处，就是它打印出来的零件是完整的一块：

我们刚才提到了，传统的 3D 打印是一层一层的打，打出来的零件有些特性会受到影响，但 Carbon 是一瞬间 “一起” 打印出来的，而不是一层一层打印出来的，因此表面非常光滑，看起来和注塑成型制作出来的零件一样。

生产样本没意思，大量生产才够劲

提高了打印速度、扩大了打印的原材料后，Carbon 说了，3D 打印终于可以被用在规模化的生产中了。

他们公司的口号就是：“生产样本没意思，大量生产才有意思。”

而这句口号，恰好说出了3D 打印这个行业的新趋势。

那现在的生产流程是怎样的呢？

首先，产品设计师把一款产品设计出来；设计出来以后，先把样品生产出来，大家把样品拿在手上，摸一摸看一看，看看样品是不是想象中的样子；样品通过后，工厂机器开模（开模” 就是生产过程中模具的开发制作）；等模开好了，才可以批量生产。

而用类似 Carbon 这种 “数字光合成技术” 的 3D 打印，就能跳过中间建模那些步骤，从“设计”这一步直接跳到批量生产。

最近他们和阿迪达斯合作，准备生产十万双运动鞋，长这样：

这些运动鞋的与众不同之处就在于，它们的气垫都是 3D 打印出来的。这款气垫看上去有点像蜂窝，上面有很多个非常细密的镂空部分，让这个气垫有非常好的缓冲性。

穿着这双鞋跑步，能大大减少跑步对膝盖的伤害。

和传统鞋垫比起来，这种 3D 打印出来的鞋垫有四个好处：第一，它非常非常轻；第二，这个鞋垫非常柔韧、灵活；第三，特别耐用；第四，和传统鞋垫相比，它的诞生过程可谓非同寻常：直接从液体打印出来的，而不是我们刚才说的，先做样本、再让工厂开模。

趋势：快速、量产、量身定制、原料广泛

Carbon 这家公司给了我们这么一个启发：谁能找到一种快速制造高质量的、达到成品性质的零件，谁就能改变制造业。

换句话说，高端制造业的竞争，实际上就是对 “谁能按需求定制、还能把东西做得又快又好” 的竞争。

这个技术在我们的日常生活中也有很多应用场景：比如医疗领域，就算是心脏支架这么精密的东西，我们现在还常常用 “均码”，其实没有两个人的身体是完全一样的，衣服还分大小号呢，手术里用到的零件怎么可能所有人都用一个号呢？

像 Carbon 这种下一代的 3D 打印技术，就能解决这个问题：如果一位病人需要一个心脏支架，3D 打印能快速给他打印一个专为他设计的、基于他的解剖学结构的、可以在一年半载后消失的支架，而不是医生从架子上拿一个标准型号给他。

不仅是医疗领域，3D 打印可以被运用在很多方面：有人用来打印电动摩托车的精密部件，还有人用来打印矫正牙齿的牙套，等等。

当然了，除了 Carbon 这种新公司，一些老牌科技公司也想在这领域有所作为：

惠普公司就推出了 3D 打印机打印高强度的尼龙零件；除了用尼龙作为原材料，他们还在研发用橡胶、工程塑料等材料作为原料；而且，惠普的 3D 打印机自身 50% 的零部件就是 3D 打印出来的。

长这样：

另一家名字叫作 Desk Metal 的公司，想用不同种类的金属合金提高打印速度。和其他金属 3D 打印系统不同的是，这家公司不用激光或切割工具3D打印，而是采用一项专有的单通道喷射技术，让它打印金属零件的速度比 现在的方式快 100 倍。

可见，这几家 3D 打印公司用到的具体方法不同，但目标一致：如何提高速度、开拓能被用于 3D 打印的材料才是正经事。

如果这几点达不到，3D 打印就只能一直停留在小众的 “我们来打印个小玩偶吧” 的阶段...

其实按照发展阶段划分，3D 打印可以分为三个阶段：原型制作、制造工具和最终生产制造零件。

中国的 3D 打印技术在生产制造行业的渗透率还远不如美国，主要的 3D 打印应用都还在比较初级的原型制作阶段。

造成这种情况，一方面因为市场还需要一段时间才能接受 3D 打印这种增材制造的新技术；另一方面，如果由点及面地看，3D 打印只是“智能制造”这个领域的一部分，而整个领域完成数字化的升级过程也需要一段时间。

不过，如果我们以 3D 打印在美国的发展速度为参照物的话，相信 3D 打印也会随着中国制造业的智能化而在不远的将来迅速普及。

不过话说 ... 如果有一天 3D 打印真的能被广泛运用，大家最想打印什么东西呢？