分析未来3D打印技术对城市空间的影响

南极熊 薛晖 程德月 T中
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OFweek3D打印网讯 3D打印技术以令人惊叹的速度发展起来,3D汽车、3D器官、3D食物等等都将会深刻地影响我们日常生活。虽然3D打印技术现在并不完善,但是一旦迈过这个技术门槛,绝对会给我们的世界带来巨大的变革。与此对应的,城市也将会迎来新的发展机遇和变化,最突出的表现一定是反映在城市空间上。下面小编和大家一起来分析探讨3D打印技术对未来变革性的基础上,预测城市空间有可能产生的变化和应对。

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1.3D打印的变革性力量  

2014年9月15日,世界上第一辆3D打印汽车面世。这辆汽车名为Strati,是美国亚利桑那州Local Motors公司通过3D打印技术在为期6天的2014年国际制造技术展览会上制造的,打印零部件 和组装共花费44个小时,远小于传统汽车制造所花费的时间。它仅仅只有40个零部件,整体看来外形优美,极具魅力,Strati的最高时速可达56公里,电池可支持其跑200公里左右。  

3D打印近两年正在快速映入人们的眼帘,应用越来越广泛,不仅仅是工业产品,航天航空等军工产业也开始用3D打印生产零部件,甚至在火星上的NASA自主探测机器人也配备有一台3D打印机,实现超远程生产制造修补能力。除了上述高端精准级别的3D打印机之外,民用3D打印机也开始深入我们的日常生活。本人就曾经有幸在学校用3D打印机打印了一个建筑模型,虽然很简单也很粗糙,甚至还有打印出黏滞在上面的材料残渣,但是看到自己设计的成果就这样一点一点地被“打印”出来,感觉实在是难以名状。当时就觉得3D打印技术绝对将会和互联网的出现一样,深深改变我们的生活。  

不过,简单的技术原理却蕴含着无与伦比的创造力,它摒弃了传统制造业中笨重、繁琐的模具、车床、钻头等等工具,不需要工厂和工人的装配,只需要输入蓝图,就可以一次成型,简单灵活。如今已经出现了3D打印的建筑,3D打印的食物,3D打印的器官……我们有足够的理由预见在不远的未来,3D打印最终会变得优质廉价,无所不在。3D打印技术在未来将会得到空前巨大的发展和利用,技术水平得以完善,其所生产出的产品可以传统制造出的产品相媲美,覆盖到人们生活的方方面面。  

毫无疑问,如此巨大的变革将会对城市空间结构产生翻天覆地的变化。我们纵观历史可以发现,每一次技术革新都会带来城市自身的变革。农业的出现,城市得以诞生。工业的发展,城市得以扩张。如今到了新的一轮技术革新,数字化、智能化的革新,城市又将会面临怎样的变化呢?

2.3D打印更快更好更便宜  

从根本上来说,城市的每一项变革,其背后的动力根源都是人类的需求。人类需求的变化自然而然会带来城市空间的变化,这和人类改变自然环境适应自身发展道理是一样的。人类需要提高生产技术,改善生活水平,在这种需求下,人们的生产生活方式都发生变化,新的技术得以运用,新的生产方式得以组织。于是我们不禁要问,第三次产业革命,3D打印技术的出现,人类会产生怎样的需求?社会的关系结构又会有什么变化?只有搞清楚了这点,预测城市空间的变化才是有迹可循的。 

对此,本人认为,需求的变化无非从三个方向出发:更快、更好、更便宜!  当今制造业多是通过工厂和生产线大规模生产同样的商品获得利润。这种大规模生产方式之所以较传统手工业有利可图,核心在于规模经济这一条基本规律。在规模经济的作用下,企业降低了生产产品的成本,如此既降低了产品的价格,也扩大了利润的空间。但是,这一切都是以牺牲产品的多样性为代价的。

为了获取规模经济收益,企业在改变产品设计的时候必须慎之又慎,每一次小小的升级或变化都可能导致惨痛的代价。从这个意义上来说,大规模生产的产品远不够好。相比起来,这一点传统的手工生产方式要好得多。不需要考虑规模经济效益,工匠可以尽情地尝试,所损失的无非只是一份材料费,而且可以很快地改善自己的设计,避免了大规模错误引起的损失。  

那么,有没有可能将两者结合,真正地做到更快、更好、更便宜?答案是有的,3D打印技术的出现为融合两者提供了一种新的方式。3D打印可以一次性成型,减少了零件组装的时间成本,而且不需要长距离运输,也减少了运输的时间成本,故而可以更快!3D打印不需要提前设计好的生产线,它有着良好的兼容性,可以生产任何形态的产品,人们可以自由打印最佳的定制化产品,故而可以更好!3D打印采用的是增材技术,不需要对材料切割,对材料的损耗达到了最小,更灵敏的生产方式也极大地降低了开发成本,故而可以更便宜!    

3.3D打印技术带来的变化  

3D打印出的单个产品生产成本与大规模生产的单个产品成本差别减小将会颠覆传统的规模经济理论。大规模产品生产优势的削弱将会使得中小企业甚至个体企业变得更加有竞争力,这样集约化的生产模式将会向分散式的生产模式发展。大规模的工业厂房将不复存在,代替的是分散各处的3D打印生产线。不仅如此,3D打印技术解放了人的创造力和想象力,使得新的经济商业模式成为可能。

一台计算机和一台打印机就可以完成商品的制造,生产成本极大地降低,任何人都可以成为生产者。知识经济不再只是一句空话,伴随着互联网的发展完善,人们可以在任何地点生产商品,知识可以快速地转化为实体,从而获得价值。宏观的来讲,3D打印会从三个方面对我们的生产生活带来巨大变化。  

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3.1.生产方式的变革——大规模生产转向个性化定制  

现在的生产方式是大规模标准化、用机器生产的方式;新的生产方式,是以互联网为支撑的智能化大规模定制的方式。信息技术的飞跃使得大量的物质流可以转化为信息流,相比较物质流,信息流更容易被加工、分享、重组。一项产品既可以从头设计,也可以采用别人设计好的成果,相应的组装搭配只需要在计算机中完成。人们在家中就可以通过相应的软件,自己组装出想要的成品。  

3.2.生产组织方式的变革——分散生产,就地销售  

我们现在的生产组织方式是“集中生产、全球分销”,先要盖厂房,从全世界采集原料,生产后再运送到各地销售,运输成本高,交易成本大,浪费资源严重。而新的生产组织方式则不一样,它采用的是“分散生产,就地销售”,只需要一台3D打印就能完成大规模厂房所完成的事情。  

3.3.生活方式的变革——消费即是生产,个性化消费  

3D打印的生产速度远较传统生产速度快得多,由于省略了组装时间和运输时间,极大地减少了生产的时间成本,从图纸到成品可能只需要不到几个小时。换句话说也就是当人们有了消费的需要,就能立即生产满足这种需要,消费即是生产。更突出的特点还表现在,3D打印避免了大规模生产线的缺点,提供试错机会,新产品的研发也更加迅速可靠,个性化的定制消费将成为主流。    

4.3D打印引发城市空间的变革 

从3D打印的技术流程上看,直接影响的空间会有设计空间、装配空间以及打印空间。把它们对应到城市中来就是办公空间、制造空间、物流空间和居住空间。 

4.1.办公空间的变化  

3D打印创新力的核心源自于人们的脑袋。如何有效地组织人们的想法,激发创造力的产生将会是未来城市办公空间变化的主题之一。办公空间将会和传统的生产空间分离,相应的得以纯化,专注于信息的获取、处理、分享等等。未来的办公空间更像是一个交流场所,通过良好环境氛围的营造,促进人们相互沟通,相互分享,在不断碰撞的思想火花中很有可能就会出现很棒的IDEA。  

除此之外,办公空间也将会趋于多样化。互联网的快速发展,无线网络的全面覆盖,人们可以用云端技术随时随地处理各类文档、文件,也由此工作场所的自由性得以巨大发展。众多中小企业完全可以省下租赁办公场地的费用,用一种更加灵活多变的方式将员工联系在一起。人们在咖啡厅、茶馆、图书室等等各种各样的场所中办公,即时上传资料于云端,共享给同一个项目组的成员。项目负责人通过相应的管理平台也可轻易掌握小组成员的进度状况。  

4.2.制造空间的变化  

规模效应的减弱使得大工厂式生产模式竞争力减弱,由此会带来城市工业区的破碎重组。大规模的工业用地将不复存在,取而代之的是生产空间和城市内部活动的深度融合。未来可能一家餐馆就是生产用地,3D打印出的食物可以迅速供给消费者;一家汽车销售店也可能是生产用地,3D打印的汽车就直接在购买者眼中直接完成。

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不仅如此,未来的生产模式将和互联网紧密结合起来,代替大规模生产的将极有可能是小规模、节点化的云制造模式。举个例子来说,如果你今晚就需要定制一辆小汽车,云制造将会是一个极好的解决方案。云制造会根据定制部件打印任务自动匹配数千家公司,这些公司生产完部件之后直接运送到家门口。当你第二天早上醒来时,门口已经摆放着由众多零件生产的定制小汽车。云制造有效地整合了分散化的产业空间,并极大地提升了整体效能。如此可见,未来的制造空间将会无处不在,甚至从更极端的角度来说,便携式打印机将会使每个人都具备生产能力,制造摆脱了空间的限制。  

4.3.物流空间的变化  

和大规模工业区的消亡一样,城市中的仓储用地也会面临破碎重组的情形。人们不需要对商品进行大规模存储,因为所有的生产都是定制化的、实时的。新型的生产方式对物流业提出了新的要求,更快的反应速度,更安全的配送方式,更深入的服务范围。就好像人体的血液一样,不论是原材料还是打印成品,一切都在路上。对于未来物流而言,只有控制端、终端和不断运作的交通流。控制端和办公空间紧密结合,从整体上掌控所有货物的实时信息,并能及时反馈及时调整。终端将会和居住空间紧密结合,形成一个多功能的社区中心,并提供良好的用户体验。高效的物流和云制造模式将会整合全球的制造能力,并快速地送往全球任何一个消费者的手中。  

4.4.居住空间的变化  

3D打印技术的出现将会再次促进生产和生活的融合。3D打印对场地的负面效应很低,占地面积也不大,因而从根本上具备了融合的可能。不仅如此,3D打印需要靠近消费者,让消费者随打随取,也进一步促进了两者的融合。  

在住房层面,3D打印式的建筑给人们提供了个性化的居住体验。人们可以真正意义上做居住环境的创造者,每一扇门、每一扇窗甚至每一个桌角,都可以按照想象中的场景来安排。同时,家用3D打印机也将会进入每家每户,使得随时添加家具成为可能。比如说,你在网上看到有个杯子的设计非常不错,那么就只需要在网上支付相应的设计专利费,就能迅速打印出你想要的那个杯子,十分方便。  

在社区层面,未来3D打印机将很有可能融合交通枢纽、配送站点、商业中心成为社区中心的重要组成部分。人们在网上购买设计图纸或者自己设计产品,上传给在线3D打印服务中心。3D打印服务中心取得订单,安排打印机进行生产,生产完毕之后就可以迅速运送给用户。除了生产功能之外,3D打印机还可以像苹果体验店一样,将最新具有创造力的作品进行展出,成为一种体验式的展览馆,增加了文化服务的功能。

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