《大颠覆：从3D打印到3D制造》 张凯解读
《大颠覆：从3D打印到3D制造》| 张凯解读
关于作者
本书的作者有两位，一位叫里克·史密斯，上过 TED 演讲，出版过畅销书；另一位叫米奇·弗里，数字制造专家，创立了一家制造业采购平台，这个平台是全球最大的制造业采购平台之一。
关于本书
这本书认为，3D 打印技术将给传统的制造业带来颠覆性的变革，应该尽早认识这项新技术的潜力，提前做好准备，去迎接这个趋势。
核心内容
一、什么是 3D 打印，和传统的制造方式相比，它有哪些优点；二、3D 打印在未来可能会给我们的生活带来哪些颠覆；三、我们要用什么样的态度面对这项新技术。
你好，欢迎你每天听本书，这一期要说的这本书叫做《大颠覆》，副标题叫做：从3D打印到3D制造。本书一共 271 页，我会用 24 分钟的时间跟你讨论一个问题，3D打印技术即将给我们的生活带来哪些颠覆？
3D打印是近几年非常火的一项新技术，说它新是因为这个概念是近几年才被广泛的传播和关注的，但其实这项技术本身，已经发展了差不多有 35 个年头，只不过是这几年才备受关注。人们对这项技术的讨论也是不绝于耳，有一派观点认为，3D打印说起来好像很神，但顶多就是打印出来一些工艺品，一些小的零配件，它是不可能对传统的工业制造产生冲击的。还有一派观点认为 3D打印可不是什么小儿科的玩意儿，它可是一种革命性的技术，就和古登堡的印刷机引发信息革命，福特T型车颠覆汽车制造业，互联网带来全人类的大连接一样，是具有革命性的技术。
这本书的作者认为，3D打印技术即将对传统的制造业进行彻底的颠覆性变革，我们应该尽早认识这项新技术的潜力，提前做好准备去迎接这个趋势。那3D打印到底是一项什么样的技术？为什么说它具有颠覆性的力量？它即将带给我们的变革又是什么样的呢？这一期我们说的这本书就讨论了这些话题。
本书的作者有两位，一位叫里克·史密斯，他上过TED演讲，写过几本畅销书，另一位叫米奇·弗里，他是数字制造专家，创立了一家制造业采购平台，这是全球最大的制造业采购平台之一。这两位作者共同创办了新公司，主要业务是把3D打印技术推向规模化的生产。而这本书是他们合著的新书，本书出版后受到了通用电气公司副总裁贝丝·康斯托克的推荐，他说要想在这场颠覆所有行业的技术巨变中独占鳌头，这本书是每个人都需要读一读的。
其实近几年谈论3D打印的书籍也非常多，比如原来美国《连线》杂志主编克里斯·安德森出过一本书《创客》，预言说3D打印即将引发第三次工业革命，那是从观念上呼吁人们关注3D技术重要性的一本书。也有实操性比较强的，比如有本书叫《3D打印：从全面了解到亲手制作》，作者手把手地教你自己做出一台完整的3D打印机，传授具体的技能。
这一期我们要说的这本书和他们的主题不太一样，这本书的两位作者都是实干家，他们是真枪实弹的投身于这个行业，掌握最前沿的信息。他们预言3D打印即将带来一场大颠覆，不但可能会颠覆传统的工业制造方式，还可能会彻底颠覆我们的生活方式。从书中可以看出，作者的观点属于典型的乐观派，对3D打印的未来比较看好，也在投身于这项事业，所以这本书中的案例和信息都比较新，需要注意的是我们也要在阅读的时候理解作者的企业家身份带来的观点偏向性。下面我们就进入书中，一起听听作者是如何看待这项技术的。
我会分三个部分为你讲述这本书中的主要内容。
第一部分，什么是3D打印，和传统的制造方式相比，它有哪些优点？
第二部分，3D打印在未来可能会给我们的生活带来哪些颠覆？
第三部分，我们要用什么样的态度面对这项新技术？
先看第一点，到底什么是3D打印，和传统的制造方式相比，它有哪些优点？·
3D,这个D其实就是英文dimension的首字母，就是维度的意思，二维就是平面，三维就是空间，3D，就是在三维空间上制造东西。如果你没有见过实体的3D打印机，可以想象一下蛋糕店里的师傅用纸漏斗里装的奶油给蛋糕雕花的场景，一层一层，来来回回地在原来的基础上往上堆叠，最后就可以做出来各种各样的造型。3D打印的原理其实和这差不多。它的核心器材有两个，一个是喷嘴，各种各样的材料都可以放进去，然后通过处理，从喷嘴处出来极薄、极精细的涂层，一层一层地往上堆叠。
还有一个就是计算机，想要什么造型，提前在计算机里输入数据，建好模型，剩下的就交给打印机了。就是这么一个技术，好像也没有太高大上，其实就是给传统的2D文件打印机加了一个立体的维度，但是请注意，加上一个立体的维度之后，这个打印机的性能就彻底变了。
比如说如果你在传统的文件打印机上想打一个字母“o”，打印机就只会在一个平面上来来回回地涂层，到最后它还是一字母o，如果这时候加一个纵向的坐标轴，这个字母o就会慢慢地越变越高，最后就成了一个立体的管子，如果每一层都比上面一层涂的大一点点，它最后就会变成一个碗，要是再加一些其它的元素，就可以出现各种各样的图案，这就变成了一件工艺品，再往后加入新元素，那就有无穷的想象空间了。你看，从一个平面的字母，到一个立体的工艺品，这就是多一个维度带来的变化。
3D打印的原理已经说清楚了，其实也没有那么复杂，就是把二维的打印机升极成了三维，那凭啥有人就认为它可以颠覆传统的工业制造方式呢？这就要说说传统制造工业的制造原理了。传统的制造业大体上说有两种方式，一种是等材制造，就是加工前后，材料的重量基本没变，比如古人打造一把剑，先把一块铁给融了，套个模具，然后通过敲敲打打，最后做成一把剑，铁和剑的重量差不多，这就是等材制造，这种工艺在人类历史上已经有 3000 多年的历史了，它的特点是局限性很大。
还有一种是减材制造，这是随着工业革命的发展出现的技术，通过对材料的切割来去除多余的部分，最后做出想要的形状，比如现代的金属制造业里通过车、刨、磨、钻等切割工艺对材料进行减材制造，这种工艺差不多有 300 年的历史。它是工业时代最主要的生产方式。如果不出意外，这种趋势是不会变的，但是3D打印带来了一种全新的生产方式，称为增材技术，它不用挖空、不用车床加工、不用打磨也不用铸造。不切、不锤、不削也不磨，而是从下往上一层层地做出一整件东西，既不去除材料，也不浪费材料。
说到这你可能已经注意到了，我们的生产方式迎来了一个拐点，从减材到增材，趋势已经彻底改变了，作者说的颠覆，主要就是指趋势的颠覆，那新趋势有哪些优点呢？我们说最主要的三个。
首先，它可以大大地降低成本。比如制造一个涡轮，传统的方式可能要用 300 公斤的原材料，最后制作出一个只有 50 公斤的制成品。3D打印呢，50 公斤的制成品就需要 50 公斤的原材料，那你可能会说，这和前面说的用一块铁打造一把剑的等材制造一个结果。结果是差不多，但是原理真是完全不一样。
3D打印不是改变一个物体的形状，而是从无到有地通过堆积材料创造物体，一点都不浪费，形态可以随意控制，这样一来，原材料的成本就降低了。运输成本也可以降低，比如我在北京想给纽约的朋友送个东西，我发一组数据过去，当地的打印机就能生产，然后通过快递送到朋友家，这就比我买个东西从北京寄到纽约要方便得多。你看这就能大大降低生产成本和运输成本。
其次，它可以满足大规模定制化的需求。人类的消费有一个趋势，就是只要价格一样，人们总是会选择定制化和复杂度高的设计，不会选择存在设计局限和标准化的设计。比如互联网上定制化的内容推送，定制化的手机壳，定制化的衣服鞋子等等，都受到了大家的喜爱。那为啥以前就不行呢？因为做不到呀，你想要一身和你身材完全匹配的西服，对不起，买不到，只有L、XL这样一个大概的尺寸给你选。因为要大规模的生产，要追求效率嘛。现在呢，工业化生产和个性化定制不矛盾，因为材料就是那些材料，打印机还是那些打印机，唯一变的就是计算机里的模型数据，这就能满足大规模的定制化需求。
最后，它可以完成一些复杂的生产。比如中间镂空的东西，传统的方式要怎么造呢？只能先钻个洞，然后再用手工一点一点地雕，而3D打印遇到这个事就不是事了，因为它是叠起来的么，中间什么样子可以随意设计，比如书中说了一个案例，一些海洋生物学家用3D打印技术成功制作出了珊瑚礁。珊瑚礁对鱼类和海洋生物特别重要，但是近几年由于海水酸化严重，大批的珊瑚礁消失了。开始时人们用混凝土之类的东西来代替珊瑚礁，但是没用，因为鱼都是在珊瑚礁里的小洞里做洞穴，那这些小洞用传统工艺就没法弄了，于是他们在3D打印技术的帮助下用砂岩打印珊瑚礁，形状各种各样，完美解决了这个问题。所以对于一些超级复杂的物体，3D打印技术可以轻松完成，这就是增材制造的独特优势之一。
我们总结一下第一小节，3D打印是一种全新的技术，它的原理是把二维的打印技术升级成了三维，用材料堆叠的方式制造物体。和传统的减材制造工艺相比，它的增材制造具有三个明显的优势，首先，大大降低了成本，其次，可以满足大规模的定制化需求。最后，它可以完成一些复杂的生产。虽然现在3D打印技术好像没有那么强，很多人还持怀疑态度，但是作者坚信这一场新制造对传统制造的颠覆才刚刚开始。
前面我们介绍了3D打印的原理和优点。下面我们说第二部分，3D打印在未来可能会给我们的生活带来哪些颠覆？
现在对于3D打印技术持怀疑态度的人，提出的一个主要论据就是这个技术现在还不成熟还是没办法进行大规模地应用，要说颠覆那还早呢。这种质疑在道理上也没错，假如3D打印要在 1000 年以后才能成熟，那我们现在讨论这个似乎就没啥意义了。但是要知道，科技从来都不是线性发展的，越往后，科技的发展越会呈现指数型的增长，虽然我们现在还处于3D打印技术的初期发展阶段，但是距离它成熟，被大规模地普及应用，到底要多久呢？我们稍微回望一下它的历史其实就能找到答案。
3D打印这个概念最早是在 1892 年由一位美国学者提出的，当然，那时候还只是个构想。直到将近一个世纪以后，也就是 1984 年，才有人发明出分层实体制造技术，开始尝试将3D 打印技术商业化。5 年后，第一台商业机型成功面世。但是仅仅过了 2 年，就有人在这个基础上大幅度地迭代改进，发明了立体 光固化成型技术，开始推出面向公众的商业打印机。
之后3D打印技术就开始飞速迭代，新的技术层出不穷，像激光烧结技术、紫外线光感和液滴喷射综合技术等等，大大提高了制造的精度。到 2005 年，人们开始研究怎么让打印机自己复制自己，就是说用一台3D打印机怎么打出另一台3D打印机。到 2011 年，3D打印机已经可以打印出完整的汽车和飞机。到 2015 年，连续液态界面制造技术被发明出来，这个技术比以往任何一种技术都快 25 到100 倍。
你看，从3D打印这个概念被发明出来，到制造出第一个成品，虽然用了 100 年的时间，但是后面的迭代速度是越来越快，有人把这种效应叫做荷塘效应，意思就是头一天你看一个荷塘里还只有几片荷叶，但是第二天再一看，整个荷塘就会被铺满，说的就是这个道理。那好，我们反观3D打印技术，照这个速度发展，还能说3D技术的普及离我们的生活很遥远吗？
《奇点临近》这本书的作者库兹韦尔就预言，他说到 2045 年前后，整个人类技术会迎来一个点，这个点就是奇点，那个时候人类的技术创造就已经走到头了。当然这个预言对不对咱们先不管，从中我们可以看到不单是3D打印，所有技术的发展速度都是成指数级增长的，虽然现在3D打印还处于发展初期，但是作为一项重要的技术，我们可以清晰地预测到它的发展速度会越来越快。
那既然3D打印的大规模应用似乎是个近在咫尺的事情了，它到底能有多大的能量呢？它能颠覆哪些产业？它又会给我们的生活带来哪些冲击呢？主要体现在两个方面，一是供应链系统的压缩，二是产品和生产方式的创新。
第一，供应链系统会被大大压缩。传统供应链系统的维护对任何企业来说都是至关重要的，因为它需要投入巨大的成本，像货物的运输费、制造装配的费用，对公司来说是个巨大的负担。但是3D打印技术成熟之后，这个问题似乎就能解决了。有的公司正在提供全球化的全自动3D打印服务，你只需要提供数据模型，就能在当地打印出东西，想要多少做多少，这种方式被称为全新的数字化制造，现在很多公司都在着手推进这个项目，它会彻底改变传统的供应链系统。再举个极端一点的例子，这个技术给我们移民太空也带来了无限的想象。
如果去外太空，传统的供应链就不是成本问题了，是根本办不到，比如以后人类去了火星，那边的基地有个东西坏了，难不成还跑回地球来取一趟？那得费多大功夫。如果用3D打印，这个问题就可以解决了。美国航天局正在研发一种可以用遍布火星的沙砾制造住所的打印机，相信不久以后就会成功。而欧洲航天局已经做出来一种打印机，可以用月球上的尘土制造重达1.5吨的建筑，看来3D打印把我们移民外太空的梦想向前大大推进了一步。简单说，传统的耗时、迟滞、臃肿和线性的供应链系统将会失去市场，3D打印会带来全新的机会。
第二，新的产品和新的生产方式会不断出现。比如医疗产业，就会有新的产品出现。传统的大规模标准化生产对医疗产业基本上帮不上什么忙，因为人体是个十分个性化的存在，每个人的高矮胖瘦都不一样。举个例子，假如你的气管有问题，你要怎么换呢？那个东西多复杂，不能太直、太硬，要有柔韧性，因为你的脖子要能自由地转动，还必须够坚韧，要能承受咳嗽或是打喷嚏带来的巨大压力变化。如果你想换个气管，以前的医疗水平是做不到的，有钱也没办法。
现在有了3D打印，这个事情就没有那么难了，有科学家把干细胞移植到一条3D打印的支架上，这条有生命的支架逐渐长成一根定制的生物替代气管。截止到这本书出版时，外科医生已经成功地将这种气管移植到很多病人的体内。所以综合来看，3D打印将会给医疗产业带来巨大的改变。
再比如，材料产业会有全新的突破，新的生产方式会出现。我们知道，新技术的发展很大程度上取决于材料产业的发展，但是新材料是受制于地球给人类的恩惠的，每个新材料的发现等个几十年或是几百年都很正常，而且新材料刚出现的时候，一般还用不了，因为没有配套的设施。但是3D打印就突破了这个瓶颈，经常可以利用新材料形成全新的生产方式。
比如有人发明出了一种称为微晶格的新材料，它是世界上最轻的金属，内部是空的，完全透明，但是弹性极好，如果你把一个鸡蛋装进微晶格做的小盒子里扔出去，它可以确保在穿透 25 层玻璃后鸡蛋在里面还不碎，波音公司正在尝试用这个材料做飞机的舱壁和舱门，但是这种材料的结构太复杂，运用起来难度很大，传统的工业制造技术无法完成，只有3D打印技术能够完成，你看，3d打印对新材料的运用会出现新的生产方式。
举了这么多例子，其实就是想强调一点，3D打印会颠覆很多产业，会给很多传统的产业带来新机会，从目前的态势来看，这种改变会越来越快，它波及的领域也会越来越广，不单是我们举的这些例子，其它的领域，像食品，服装，建筑，汽车等等，都会带来变革。
总结一下，在这一部分中我们回望了3D打印的历史，发现这个技术迭代速度越来越快，我们其实离它的大规模普及应用已经相当近了。它带来的产业冲击是相当广泛的，会引起很多领域的变革。主要体现在两个方面，一是对供应链系统的压缩，二是产品和生产方式的创新。
上一小节我们主要说了3D打印技术的现状和它未来可能带来的变化，但是这种变化一定是好的吗？我们要用什么样的态度面对这项新技术呢？这是我们要说的第三部分。
任何一个新技术都是一把双刃剑，有人把这种新技术对当下人们的心理冲击称为“技术恐惧”，一开始，新技术总是会带来很多问题，伤害到很多人当下的利益。比如纺织机器刚出来的时候，很多纺织工就失业了，因此引发很多动乱。很多人是害怕和痛恨技术变革的，他们对技术带来的改变真的会发起暴力反击。
3D打印也是一样，人们害怕的不是它可以在任何地方随意打印的功能，人们只是暂时想象不到它带来的变革后果，对于未知的事物，人们总是有天然的抗拒心理。不过这种担心也不是毫无道理，我们有必要看看它有哪些负面效应。比如知识产权问题，那些具有IP属性的玩具，像《海贼王》《哈利波特》里的人偶等等，这些周边玩具对公司来说是个重要的利润来源，但是现在用3D打印做这些小玩具就太简单了，自己随便搞个小作坊就能做，成本低，利润高，很多人就会做这个生意，伤害的就是那些拥有知识产权的大公司。
再比如环境问题，3D打印说到底也是个能源密集型产业，要大规模的生产，会消耗大量的资源和能量，特别是3D打印需要对材料进行加热，这些热量的能耗会产生严重的污染环境。
再比如失业问题，那些被机器替代下来的蓝领工人，他们的学习能力能赶上这个时代的变化吗？新的工作岗位需要新的能力和技术，他们如果跟不上，又该怎么办？
再比如安全问题，有人就把一把3D打印的手枪从伦敦一路带到了巴黎，中途他乘坐了火车和飞机，但是竟然没有一个人发现，因为手枪的外壳是塑料的。那这种可以随意变形的武器以后要怎么防范呢？
你看，这些担心，其实都有道理。这些还只是能推导出来的威胁，那还有很多威胁是现在完全想象不到的，面对这样的未来，很多人的担心实属正常。不过本书的作者对这些问题还是持乐观态度的，他们认为这些问题在发展的过程中都可以解决，知识产权、环境、失业、安全等问题，以前我们也经常遇到，事实证明，我们现在依然越来越好，这些问题并没摧毁我们。遇到问题，解决问题，人类就是这样在新技术的一次次变革中走过来的。也不存在一种技术，只有好处，没有坏处，印刷机、互联网，都是如此。新技术会带来全新的竞争力，关键是我们要认识到这种新技术带来的趋势，趋势是不可逆转的，只能用谨慎的心态拥抱它，提前做好准备。
正如经济学家鲁迪格·多恩布什所说，“想要它来却迟迟不来，一旦来了又让你猝不及防”。不过作者也坦言，也许我们现在对未来的所有预测都是错的，我们想象不到未来还会有什么全新的技术和3D打印技术结合，给它赋予全新的可能性，我们只能用现实中的所见所闻，线性地来推测已知事物的发展方向。我们很难想象有一种产品每英寸的面积上都具有不同的性能是什么样，就像我们也想象不到一台计算机的性能如果再提高 100 万倍是什么样。总之，技术的飞速发展带来的将是一场全球性的产业格局大洗牌，面对3D打印技术带来的无限可能性，它带来的大颠覆，我们需要重新调整看待世界的方式，用更灵活、更包容的姿态活在趋势中。
总结一下，这一部分我们说了任何一项新技术都是一把双刃剑，在带给我们机遇的同时也给我们带来了威胁，我们重点说了3D打印技术可能带来的威胁，比如知识产权、环境、失业、安全等问题，但是作者认为这些问题在发展的过程中都可以解决，关键是我们要认识到这种新技术带来的趋势，提前做好准备。
这一期音频就讲到这里，我们整体总结一下，第一部分，我们说了3D打印的原理和优点，它的原理是把二维的打印技术升级成了三维。这种增材制造具有三个明显的优势，首先，大大降低了成本。其次，可以满足大规模的定制化需求。最后，它可以完成一些复杂的生产。
第二部分，我们回望了一下3D打印的历史，发现这个技术迭代速度越来越快，我们其实离它的大规模普及应用已经相当近了，它带来的产业冲击是相当广泛的，主要体现在两个方面，一是对供应链系统的压缩，二是产品和生产方式的创新。
第三部分重点说了3D打印技术可能带来的威胁，比如知识产权、环境、失业、安全等问题，但是作者认为这些问题在发展的过程中都可以解决，关键是我们要认识到这种新技术带来的趋势，提前做好准备，重新调整看待世界的方式，用更灵活，更包容的方式活在趋势中，迎接这场大颠覆。
撰稿：张凯 脑图：摩西 转述：孙潇