3D打印曾經被炒作得非常厲害，一度被譽為第三次工業革命的未來。只是最近幾年的現狀有點骨感，除了小規模地打印一些塑料原型以外，還看不到3D打印能從根本上改變製造現狀的機會。不過這家由“3D打印”這個名詞的提出者參與的初創企業有望取得突破，因為他們的技術可以快速、低成本、大規模地製造出金屬零件。《連線》雜誌介紹了相關技術，並認為這有可能會顛覆未來的工廠形態。
工廠，工業革命的主要創新點，也是生產力的大教堂，其設立是為了給專業流程找到庇護所，同時鼓勵勞動分工。
在《國富論》的第一頁闡明其職能的亞當·斯密舉了一個很著名的例子，大頭針工廠：“我見過一個這種小工廠，只僱用十個工人，因此在這一個工廠中，有幾個工人擔任二三種操作。這十個工人每日就可成針四萬八千枚……如果他們各自獨立工作……那末，他們不論是誰，絕對不能一日製造二十枚針，說不定一天連一枚針也製造不出來。”
但是工廠的好處也暗示了其侷限。工廠沒有辦法可再編程：要想製造不同的產品，工廠必須更換不同的機器。因此，第一個交付的產品要比第100萬個昂貴許多，而創新也受制於資本性支出的需求，速度從來都不是很迅速的。此外，專業化迫使跨國企業在全球範圍內的供應鏈和倉庫流轉，因為商品必須運輸和存放。
這一切都即將改變。在另一場工業革命中，人類正在以新穎的方式製造新東西，而且做出來的形狀是迄今為止不可能實現的，他們利用的是一種狂熱已經退卻的技術：3D打印。這個夏天，我在麻省伯靈頓參觀了製造業的未來，那裡是初創企業Desktop Metal的總部所在地，後者製造的是製作金屬零件的打印機。公司成立於2016年，由連續創業者Ric Fulop以及4名MIT教授（其中包括“3D打印”這個詞的發明者Emmanuel Sachs）一起創立。Desktop Metal已經從KPCB、通用電氣、寶馬以及福特等投資者募集了2.77億美元的資金，估值已超過10億美元。
要想理解Desktop Metal的機器為何如何重要，有必要理解“不是革命的3D打印革命”。在5年前所有圍繞著3D打印的泡沫中，其實3D打印機挺令人失望的：大多數消費者並不需要3D打印機做出來的東西，而製造商想要的東西3D打印機根本造不了。
使用桌面3D打印機的創客運動愛好者及成員通常要花費幾千美元來打印數字設計的塑料零件。像MakerBot的Replicators這樣的機器會對聚合物進行加熱然後噴射材料到打印機噴嘴上；但是3D打印的聚合去基本上只對原型有效，因為看起來比較粗糙、廉價、不像成品。另一方面，像GE這樣先進的製造商管理的是舉行打印機，其造價往往超過百萬美元，但是製造出來的高價值部件卻很有限。其“增材製造”機器採用激光或者電子束將金屬粉末熔為複雜形態；但儘管該過程可製造出價值350萬美元的飛機引擎的噴嘴，但卻是緩慢、昂貴並且危險的。（通常增材製造機器必須將金屬熔到真空中，因為如果遇到氧氣的話熔化的金屬會爆炸。）
3D打印可變革製造業。但是從手機殼到螺旋槳到鑽頭——幾乎企業製造的一切東西往往都是由金屬或金屬複合物等其他材料構成的。Desktop Metal希望服務金屬製造這一龐大的中間市場，因為其價值超過了萬億美元。公司CEO Fulop說，“在3D打印的前20年時間裡，這一技術太慢且非常昂貴，所以主要用途僅限於原型製作。而在今天，3D打印終於開始用到大規模製造上面了。”3D塑料打印和增材製造的隊伍日益龐大，但目前Desktop Metal是唯一聚焦於3D金屬打印的公司，他們的估值也反映出其擁有的知識產權的價值。
一個叫做托架的3D打印分佈裝配，該部件被用於保護SawBlaze格鬥機器人的刀片。因為格鬥機器人經常會被撞擊，所以托架並且非常堅固牢靠，同時還要抗腐蝕和高溫。
打印金屬很困難。機器沒法像桌面3D打印機噴射聚合物那樣擠出金屬溶液，因為機器得在超過幾千華氏度的高溫下操作。Fulop一邊介紹Desktop Metal的創新，一邊引導我參觀公司60000平方英尺的廠區，在那裡3D打印機悄然在玻璃櫃背後鑄造出金屬部件，工程師則在皺著眉頭構思設計和代碼編寫。
該公司的機器採用了一種名為“粘合噴射打印（binder-jet printing）”的技術，這項技術是由Ely Sachs在1989年提交的第一批3D打印專利中首先提出來的，做法是將金屬粉末與粘合聚合物結合起來。在聚合物硬化之後，就進入到所謂的“燒結”階段，將聚合物燒掉並且將金屬融為一體。
在被問到為什麼3D金屬打印到現在才變得可行而在1989年為什麼不行時，Sachs猜測也許是因為材料變得更便宜而且技術也成熟了，“包括非常非常高速的噴墨打印以及燒結技術，這些都是工藝流程必不可少的一部分。”但是Sachs認為主要原因是沒人更早地看到了它的潛能：“大家對打印金屬零件有一種懷疑的態度：表面上點頭認可，但你能看到他們嘴裡的假笑。”
Desktop Metal將出售兩種機器：桌面型的“Studio”，售價是120000美元，可以製作金屬原型，以及工業級的“Production”系統，售價為75萬美元，這將是第一款支持大規模生產的金屬3D打印機。Studio系統利用噴嘴噴射金屬粉末與粘合聚合物的混合，其模式由一份數字文件指定，並且以“單程噴射”沉積粘合劑，每一層的厚度只有50微米。這個過程要比激光型增材製造機器快100倍，而且價格要便宜80%。GE的機器一天也許能製造12個液壓系統分路閥箱，而相同時間內Desktop Metal的數量是546個。
Desktop Metal預計其Production系統將在2019年下半年實現量產，但是首批供貨對象將是它所謂的“先驅”製造商，比如正在探索3D打印（至少是部分部件）是否比傳統制造或者增材製造更便宜、更快速、更靈活的福特、Milwaukee Tool Corporation等企業。像Google和美敦力這樣的企業已經購買了Studio來進行將在未來銷售的設備的設計和原型開發。
為什麼要關心什麼是數字化金屬加工的未來？工廠帶來的主要好處之一是它將不同類型的生產流程都安排在了一起。每一個階段都是高度相互獨立的並且需要緊密的協調。但是Fulop認為他的3D金屬打印機將會推翻那些舊的假設：裝配線將會整合，供應鏈會縮編，而大規模生產將定製化。“在今天，一家公司可能在一個地方製造引擎而在另一個地方生產醫療影像設備。到了本世紀中葉，製造商將會在任意地方造每一種產品，然後通過打印大部分零件並在bending進行最後組裝來適應當地市場。”因為打印的成本跟要打印多少部件的關係不大，製造創新將會變得更廉價更快速。
Desktop Metal正在開發生成式設計程序，其演進算法可生成常見部件的新形式。我站在該公司的設計師Andy Roberts背後目睹了這種創新性，只見他輸入了一個汽車踏板的參數，然後一個奇怪的原生對象就從他的工作站屏幕上長出來了。我在想，未來發明家也許會利用生成式程序和粘合劑噴射打印老設計、測試和製造產品，而且那種東西的形態只能靠3D打印才能做出來。技術的結合將會讓公司製造出有著藝術的錯綜複雜或者生物的幾何形狀的金屬或者複合物體，有著新的功能和屬性的部件。
到2050年工廠仍將存在：屆時大家將會在裡面操作製造特殊產品的機器。你很難完全想象一個廉價、高容量、大規模生產的3D打印成為常態的世界其經濟結構會怎樣。不過我們可以猜一下。設計師會比機械師更令人受尊敬。產品將適應本地的需求和偏好，並且外觀是原生的。倉庫會變少：工廠本身會變得更多、更小而且基本上是無聲的，他們的機器會由一個高度技術性的協會悄悄地照料著。
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