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Copyright (c) 2012 機電產(chǎn)品交易網(wǎng) . 版權所有 皖I(lǐng)CP備12004440號-2
你需要一把功能強大的錘子？你需要一雙精致無(wú)比的鞋子？你需要給孩子準備奇異的玩具？你需要一頓精美的晚餐？只管打印出來(lái)就行了。美國康奈爾大學(xué)機械工程與計算機科學(xué)技術(shù)教授胡迪·利普森領(lǐng)銜創(chuàng )作的這本書(shū)講述了3D打印技術(shù)的突破性發(fā)展，以及3D打印技術(shù)將如何應用在學(xué)校、廚房、醫院等場(chǎng)所的。
作為全球3D打印研究的權威專(zhuān)家，作者經(jīng)過(guò)長(cháng)期卓有成效的研究，并走訪(fǎng)了多位來(lái)自各個(gè)行業(yè)的學(xué)者，這部生動(dòng)而有趣的書(shū)帶給你的不僅僅是極大的震撼，還有更多的觀(guān)察與思考——3D打印這個(gè)全新的世界將給你帶來(lái)什么。
哈利·波特的魔杖復活了
如果你有一臺可造萬(wàn)物的機器，你會(huì )用它做什么？在英國，技術(shù)人員通過(guò)掃描奧運短跑運動(dòng)員的腳和腳踝，把數據輸入計算機，計算機經(jīng)過(guò)幾步簡(jiǎn)單的計算后，技術(shù)人員就能夠3D打印出專(zhuān)屬每個(gè)運動(dòng)員的新鞋，這雙鞋符合運動(dòng)員的體形、體重、步態(tài)和偏好。
在世界的另一端，美國國家航空航天局在亞利桑那州的沙漠中測試了一艘火星飛船，飛船甲板上裝有定制的3D打印金屬部件。這些部件大多形狀復雜，有許多曲線(xiàn)和鏤空，除了3D打印機，其他任何設備都生產(chǎn)不出來(lái)。
在日本，一位準媽媽想要紀念其首次超聲波檢測，她的醫生編輯她的超聲圖像，并3D打印出栩栩如生的胎兒模型。結果，一個(gè)透明硬塑料塊中就出現了一個(gè)前衛的3D打印微小胎兒塑料模型。
這些制造奇跡不斷發(fā)生。在不遠的將來(lái)，人們將3D打印出活體組織、富含營(yíng)養的食品及完全組裝好的電子元件成品。
如同童話(huà)故事里的魔杖，3D打印能讓我們掌控物理世界。3D打印賦予了普通人強大新穎的設計和生產(chǎn)工具，人們可以獲得專(zhuān)業(yè)設計師和制造業(yè)大企業(yè)所獨有的設計和制造能力。
“在未來(lái)的3D打印世界里，無(wú)論何時(shí)何地，人們需要什么就可以打印什么。”金模網(wǎng)CEO、亞洲制造業(yè)冠軍聯(lián)盟負責人羅百輝表示，3D打印機依據計算機指令，通過(guò)層層堆積原材料制造產(chǎn)品。在人類(lèi)歷史的大部分時(shí)間里，我們通過(guò)切割原料或通過(guò)模具成型制造新的實(shí)體物品。3D打印的技術(shù)名稱(chēng)是“增材制造”，這是對實(shí)際打印過(guò)程比較貼切的描述。3D打印獨特的制造技術(shù)讓我們能夠生產(chǎn)前所未有的各種形狀的物品。3D打印不是一種新技術(shù)，3D打印機已在制造機加工車(chē)間默默地工作了幾十年。在過(guò)去的幾年里，由于受到計算能力、新型設計軟件、新材料、創(chuàng )新推動(dòng)及互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)步的推動(dòng)，3D打印技術(shù)發(fā)展迅速。當然，技術(shù)雖然好，也要看人們怎樣應用。有人可能會(huì )用來(lái)制造武器或不受監管甚至是有毒的新藥。我們的環(huán)境也可能很快被滿(mǎn)足各種需求的打印塑料產(chǎn)品垃圾所充斥。生物打印帶來(lái)的倫理挑戰將比干細胞引發(fā)的爭議更復雜。黑市商人則會(huì )受到利益驅使，通過(guò)制造和銷(xiāo)售有故障的機器零件來(lái)快速賺取黑心利潤，那些豆腐渣工程在關(guān)鍵時(shí)刻往往會(huì )出問(wèn)題。
大多數人第一次聽(tīng)到3D打印時(shí)，他們就想到了那些老式的、常見(jiàn)的桌面打印機。噴墨打印機和3D打印機最大的區別是維度問(wèn)題，桌面打印機是二維打印的，在平面紙張上噴涂彩色墨水，而3D打印機可以制造拿在手上的三維物體?！ ?br />
計算機在3D打印過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，沒(méi)有計算機發(fā)出的指令，3D打印機就會(huì )癱瘓。3D打印機正常運作的前提是要輸入一個(gè)設計好的電子藍圖或設計文件，它們負責告訴3D打印機在哪里放置原材料。事實(shí)上，沒(méi)有連接計算機及設計文件的3D打印機是沒(méi)有用處的，就像沒(méi)有存儲音樂(lè )的iPod。
3D打印過(guò)程如下：3D打印機在設計文件指令的導引下，先噴出固體粉末或熔融的液態(tài)材料，使其固化為一個(gè)特殊的平面薄層。第一層固化后，3D打印機打印頭返回，在第一層外部形成另一薄層。第二層固化后，打印頭再次返回，并在第二層外部形成另一薄層。如此往復，最終薄層累積成為三維物體。
3D打印機不像傳統制造機器那樣通過(guò)切割或模具塑造制造物品。通過(guò)層層堆積形成實(shí)體物品的方法從物理的角度擴大了數字概念的范圍。對于要求具有精確的內部凹陷或互鎖部分的形狀設計，3D打印機是首選的加工設備，它可以將設計在實(shí)體世界中實(shí)現。
3D打印部件和產(chǎn)品正在蔓延到日常生活中。你的汽車(chē)儀表盤(pán)的設計就借助了3D打印原型，確保各部件緊密地配合在一起。如果你戴助聽(tīng)器，3D打印可以使用光學(xué)掃描數據，捕捉你內耳的精確形狀，實(shí)現定制生產(chǎn)。
牙科診所借助X射線(xiàn)不到一個(gè)小時(shí)就可以打印定制的牙冠。在體內安裝用鈦和陶瓷打印的假膝蓋已經(jīng)風(fēng)靡世界。如果你有幸乘坐波音公司的新型飛機——波音787夢(mèng)想飛機，你已經(jīng)將生命托付給至少32種3D打印的部件。
3D打印技術(shù)的秘密可以概括如下：就將復雜設計變成實(shí)體物品而言，3D打印機比其他生產(chǎn)模式（如人工生產(chǎn)或機器生產(chǎn)）更精確、更通用，可以將一個(gè)復雜的設計通過(guò)組合不同的原材料以過(guò)去不可能的方式制造成實(shí)物。
如今，一般家用3D打印機可以制造鞋盒大小的塑料物品。工業(yè)領(lǐng)域的3D打印機可以制造大到汽車(chē)、小到肉眼幾乎無(wú)法看到的針頭等物品。有些研究人員開(kāi)始嘗試用3D打印機打印小型房屋大小的混凝土結構。而在微觀(guān)的角度，另外一些研究人員已經(jīng)打印出肉眼幾乎看不到細節的物體。
引入3D打印技術(shù)的一個(gè)風(fēng)險將是對消費者安全的威脅。雖然至今還沒(méi)有人受到來(lái)自3D打印機在打印時(shí)出現故障或由3D打印機本身帶來(lái)（至少忽視了）的傷害。
這是一個(gè)某天可能會(huì )出現在法庭上的場(chǎng)景，在這種假設下，錯誤在哪一方呢？汽車(chē)發(fā)燒友美好地憧憬著(zhù)，在地下室車(chē)間，3D打印機能夠制作一個(gè)用戶(hù)定制的方向盤(pán)。毫無(wú)疑問(wèn)，這個(gè)打印出來(lái)的方向盤(pán)并沒(méi)有經(jīng)過(guò)質(zhì)量和安全檢測。這些設計文件可以在一個(gè)廣受歡迎的出售新奇汽車(chē)附件的網(wǎng)站上買(mǎi)到。
業(yè)余汽車(chē)愛(ài)好者在線(xiàn)出售打印出來(lái)的方向盤(pán)，它的買(mǎi)家買(mǎi)到后將其安裝在汽車(chē)上。幾個(gè)星期后，他發(fā)現在高速行駛時(shí)要向左急轉彎，根據用戶(hù)量身打印出來(lái)的方向盤(pán)就會(huì )脫離，不過(guò)為時(shí)已晚，買(mǎi)家已經(jīng)車(chē)毀人亡。
與其他經(jīng)歷了技術(shù)快速發(fā)展的行業(yè)一樣，3D打印行業(yè)也將遇到新的法律挑戰和新形式的消費者安全和犯罪活動(dòng)。法律變更的速度越來(lái)越慢，但技術(shù)不會(huì )坐等法律的改變。技術(shù)越強大，可能出現的濫用情況就越新奇和深遠。
3D打印引入的法律挑戰在公共意識邊緣閃現。我們剛剛開(kāi)始探索這一前沿領(lǐng)域，不久的將來(lái)3D打印的有關(guān)法律將會(huì )產(chǎn)生。
敏捷制造：既好，又快，還省
預測未來(lái)是有風(fēng)險的。寫(xiě)這本書(shū)時(shí)，我們就3D打印前景采訪(fǎng)了一些人，發(fā)現了一些即將顯現的潛在優(yōu)勢。來(lái)自各個(gè)行業(yè)、具有不同背景和專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平的人用類(lèi)似的方式描述，3D打印幫助他們減少主要成本、時(shí)間和復雜性障礙。
我們將獲取的信息歸納為十項優(yōu)勢，希望能幫助一些個(gè)人和企業(yè)充分利用3D打印技術(shù)。
優(yōu)勢1：制造復雜物品不增加成本。就傳統制造而言，物體形狀越復雜，制造成本越高。對3D打印機而言，制造形狀復雜的物品成本不增加，制造一個(gè)華麗的形狀復雜的物品并不比打印一個(gè)簡(jiǎn)單的方塊消耗更多的時(shí)間、技能或成本。制造復雜物品而不增加成本將打破傳統的定價(jià)模式，并改變我們計算制造成本的方式。
優(yōu)勢2：產(chǎn)品多樣化不增加成本。一臺3D打印機可以打印許多形狀，它可以像工匠一樣每次都做出不同形狀的物品。傳統的制造設備功能較少，做出的形狀種類(lèi)有限。3D打印省去了培訓機械師或購置新設備的成本，一臺3D打印機只需要不同的數字設計藍圖和一批新的原材料。
優(yōu)勢3：無(wú)須組裝。3D打印能使部件一體化成型。傳統的大規模生產(chǎn)建立在組裝線(xiàn)基礎上，在現代工廠(chǎng)，機器生產(chǎn)出相同的零部件，然后由機器人或工人（甚至跨洲）組裝。產(chǎn)品組成部件越多，組裝耗費的時(shí)間和成本就越多。3D打印機通過(guò)分層制造可以同時(shí)打印一扇門(mén)及上面的配套鉸鏈，不需要組裝。省略組裝就縮短了供應鏈，節省在勞動(dòng)力和運輸方面的花費。供應鏈越短，污染也越少。
優(yōu)勢4：零時(shí)間交付。3D打印機可以按需打印。即時(shí)生產(chǎn)減少了企業(yè)的實(shí)物庫存，企業(yè)可以根據客戶(hù)訂單使用3D打印機制造出特別的或定制的產(chǎn)品滿(mǎn)足客戶(hù)需求，所以新的商業(yè)模式將成為可能。如果人們所需的物品按需就近生產(chǎn)，零時(shí)間交付式生產(chǎn)能最大限度地減少長(cháng)途運輸的成本。
優(yōu)勢5：設計空間無(wú)限。傳統制造技術(shù)和工匠制造的產(chǎn)品形狀有限，制造形狀的能力受制于所使用的工具。例如，傳統的木制車(chē)床只能制造圓形物品，軋機只能加工用銑刀組裝的部件，制模機僅能制造模鑄形狀。3D打印機可以突破這些局限，開(kāi)辟巨大的設計空間，甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形狀。
優(yōu)勢6：零技能制造。傳統工匠需要當幾年學(xué)徒才能掌握所需要的技能。批量生產(chǎn)和計算機控制的制造機器降低了對技能的要求，然而傳統的制造機器仍然需要熟練的專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行機器調整和校準。3D打印機從設計文件里獲得各種指示，做同樣復雜的物品，3D打印機所需要的操作技能比注塑機少。非技能制造開(kāi)辟了新的商業(yè)模式，并能在遠程環(huán)境或極端情況下為人們提供新的生產(chǎn)方式。
優(yōu)勢7：不占空間、便攜制造。就單位生產(chǎn)空間而言，與傳統制造機器相比，3D打印機的制造能力更強。例如，注塑機只能制造比自身小很多的物品，與此相反，3D打印機可以制造和其打印臺一樣大的物品。3D打印機調試好后，打印設備可以自由移動(dòng)，打印機可以制造比自身還要大的物品。較高的單位空間生產(chǎn)能力使得3D打印機適合家用或辦公使用，因為它們所需的物理空間小。
優(yōu)勢8：減少廢棄副產(chǎn)品。與傳統的金屬制造技術(shù)相比，3D打印機制造金屬時(shí)產(chǎn)生較少的副產(chǎn)品。傳統金屬加工的浪費量驚人，90％的金屬原材料被丟棄在工廠(chǎng)車(chē)間里。3D打印制造金屬時(shí)浪費量減少。隨著(zhù)打印材料的進(jìn)步，“凈成型”制造可能成為更環(huán)保的加工方式。
優(yōu)勢9：材料無(wú)限組合。對當今的制造機床而言，將不同原材料結合成單一產(chǎn)品是件難事，因為傳統的制造機床在切割或模具成型過(guò)程中不能輕易地將多種原材料融合在一起。隨著(zhù)多材料3D打印技術(shù)的發(fā)展，我們有能力將不同原材料融合在一起。以前無(wú)法混合的原料混合后將形成新的材料，這些材料色調種類(lèi)繁多，具有獨特的屬性或功能。
優(yōu)勢10：精確的實(shí)體復制。數字音樂(lè )文件可以被無(wú)休止地復制，音頻質(zhì)量并不會(huì )下降。未來(lái)，3D打印將數字精度擴展到實(shí)體世界。掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)將共同提高實(shí)體世界和數字世界之間形態(tài)轉換的分辨率，我們可以?huà)呙?、編輯和復制?shí)體對象，創(chuàng )建精確的副本或優(yōu)化原件。
以上部分優(yōu)勢目前已經(jīng)得到證實(shí)，其他的會(huì )在未來(lái)的一二十年（或30年）成為現實(shí)。3D打印突破了原來(lái)熟悉的歷史悠久的傳統制造限制，為以后的創(chuàng )新提供了舞臺。在后面的章節中，我們將探討3D打印技術(shù)如何改變我們的工作、飲食、醫療、學(xué)習、創(chuàng )新和娛樂(lè )。
作為全球3D打印研究的權威專(zhuān)家，作者經(jīng)過(guò)長(cháng)期卓有成效的研究，并走訪(fǎng)了多位來(lái)自各個(gè)行業(yè)的學(xué)者，這部生動(dòng)而有趣的書(shū)帶給你的不僅僅是極大的震撼，還有更多的觀(guān)察與思考——3D打印這個(gè)全新的世界將給你帶來(lái)什么。
哈利·波特的魔杖復活了
如果你有一臺可造萬(wàn)物的機器，你會(huì )用它做什么？在英國，技術(shù)人員通過(guò)掃描奧運短跑運動(dòng)員的腳和腳踝，把數據輸入計算機，計算機經(jīng)過(guò)幾步簡(jiǎn)單的計算后，技術(shù)人員就能夠3D打印出專(zhuān)屬每個(gè)運動(dòng)員的新鞋，這雙鞋符合運動(dòng)員的體形、體重、步態(tài)和偏好。
在世界的另一端，美國國家航空航天局在亞利桑那州的沙漠中測試了一艘火星飛船，飛船甲板上裝有定制的3D打印金屬部件。這些部件大多形狀復雜，有許多曲線(xiàn)和鏤空，除了3D打印機，其他任何設備都生產(chǎn)不出來(lái)。
在日本，一位準媽媽想要紀念其首次超聲波檢測，她的醫生編輯她的超聲圖像，并3D打印出栩栩如生的胎兒模型。結果，一個(gè)透明硬塑料塊中就出現了一個(gè)前衛的3D打印微小胎兒塑料模型。
這些制造奇跡不斷發(fā)生。在不遠的將來(lái)，人們將3D打印出活體組織、富含營(yíng)養的食品及完全組裝好的電子元件成品。
如同童話(huà)故事里的魔杖，3D打印能讓我們掌控物理世界。3D打印賦予了普通人強大新穎的設計和生產(chǎn)工具，人們可以獲得專(zhuān)業(yè)設計師和制造業(yè)大企業(yè)所獨有的設計和制造能力。
“在未來(lái)的3D打印世界里，無(wú)論何時(shí)何地，人們需要什么就可以打印什么。”金模網(wǎng)CEO、亞洲制造業(yè)冠軍聯(lián)盟負責人羅百輝表示，3D打印機依據計算機指令，通過(guò)層層堆積原材料制造產(chǎn)品。在人類(lèi)歷史的大部分時(shí)間里，我們通過(guò)切割原料或通過(guò)模具成型制造新的實(shí)體物品。3D打印的技術(shù)名稱(chēng)是“增材制造”，這是對實(shí)際打印過(guò)程比較貼切的描述。3D打印獨特的制造技術(shù)讓我們能夠生產(chǎn)前所未有的各種形狀的物品。3D打印不是一種新技術(shù)，3D打印機已在制造機加工車(chē)間默默地工作了幾十年。在過(guò)去的幾年里，由于受到計算能力、新型設計軟件、新材料、創(chuàng )新推動(dòng)及互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)步的推動(dòng)，3D打印技術(shù)發(fā)展迅速。當然，技術(shù)雖然好，也要看人們怎樣應用。有人可能會(huì )用來(lái)制造武器或不受監管甚至是有毒的新藥。我們的環(huán)境也可能很快被滿(mǎn)足各種需求的打印塑料產(chǎn)品垃圾所充斥。生物打印帶來(lái)的倫理挑戰將比干細胞引發(fā)的爭議更復雜。黑市商人則會(huì )受到利益驅使，通過(guò)制造和銷(xiāo)售有故障的機器零件來(lái)快速賺取黑心利潤，那些豆腐渣工程在關(guān)鍵時(shí)刻往往會(huì )出問(wèn)題。
大多數人第一次聽(tīng)到3D打印時(shí)，他們就想到了那些老式的、常見(jiàn)的桌面打印機。噴墨打印機和3D打印機最大的區別是維度問(wèn)題，桌面打印機是二維打印的，在平面紙張上噴涂彩色墨水，而3D打印機可以制造拿在手上的三維物體?！ ?br />
計算機在3D打印過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，沒(méi)有計算機發(fā)出的指令，3D打印機就會(huì )癱瘓。3D打印機正常運作的前提是要輸入一個(gè)設計好的電子藍圖或設計文件，它們負責告訴3D打印機在哪里放置原材料。事實(shí)上，沒(méi)有連接計算機及設計文件的3D打印機是沒(méi)有用處的，就像沒(méi)有存儲音樂(lè )的iPod。
3D打印過(guò)程如下：3D打印機在設計文件指令的導引下，先噴出固體粉末或熔融的液態(tài)材料，使其固化為一個(gè)特殊的平面薄層。第一層固化后，3D打印機打印頭返回，在第一層外部形成另一薄層。第二層固化后，打印頭再次返回，并在第二層外部形成另一薄層。如此往復，最終薄層累積成為三維物體。
3D打印機不像傳統制造機器那樣通過(guò)切割或模具塑造制造物品。通過(guò)層層堆積形成實(shí)體物品的方法從物理的角度擴大了數字概念的范圍。對于要求具有精確的內部凹陷或互鎖部分的形狀設計，3D打印機是首選的加工設備，它可以將設計在實(shí)體世界中實(shí)現。
3D打印部件和產(chǎn)品正在蔓延到日常生活中。你的汽車(chē)儀表盤(pán)的設計就借助了3D打印原型，確保各部件緊密地配合在一起。如果你戴助聽(tīng)器，3D打印可以使用光學(xué)掃描數據，捕捉你內耳的精確形狀，實(shí)現定制生產(chǎn)。
牙科診所借助X射線(xiàn)不到一個(gè)小時(shí)就可以打印定制的牙冠。在體內安裝用鈦和陶瓷打印的假膝蓋已經(jīng)風(fēng)靡世界。如果你有幸乘坐波音公司的新型飛機——波音787夢(mèng)想飛機，你已經(jīng)將生命托付給至少32種3D打印的部件。
3D打印技術(shù)的秘密可以概括如下：就將復雜設計變成實(shí)體物品而言，3D打印機比其他生產(chǎn)模式（如人工生產(chǎn)或機器生產(chǎn)）更精確、更通用，可以將一個(gè)復雜的設計通過(guò)組合不同的原材料以過(guò)去不可能的方式制造成實(shí)物。
如今，一般家用3D打印機可以制造鞋盒大小的塑料物品。工業(yè)領(lǐng)域的3D打印機可以制造大到汽車(chē)、小到肉眼幾乎無(wú)法看到的針頭等物品。有些研究人員開(kāi)始嘗試用3D打印機打印小型房屋大小的混凝土結構。而在微觀(guān)的角度，另外一些研究人員已經(jīng)打印出肉眼幾乎看不到細節的物體。
引入3D打印技術(shù)的一個(gè)風(fēng)險將是對消費者安全的威脅。雖然至今還沒(méi)有人受到來(lái)自3D打印機在打印時(shí)出現故障或由3D打印機本身帶來(lái)（至少忽視了）的傷害。
這是一個(gè)某天可能會(huì )出現在法庭上的場(chǎng)景，在這種假設下，錯誤在哪一方呢？汽車(chē)發(fā)燒友美好地憧憬著(zhù)，在地下室車(chē)間，3D打印機能夠制作一個(gè)用戶(hù)定制的方向盤(pán)。毫無(wú)疑問(wèn)，這個(gè)打印出來(lái)的方向盤(pán)并沒(méi)有經(jīng)過(guò)質(zhì)量和安全檢測。這些設計文件可以在一個(gè)廣受歡迎的出售新奇汽車(chē)附件的網(wǎng)站上買(mǎi)到。
業(yè)余汽車(chē)愛(ài)好者在線(xiàn)出售打印出來(lái)的方向盤(pán)，它的買(mǎi)家買(mǎi)到后將其安裝在汽車(chē)上。幾個(gè)星期后，他發(fā)現在高速行駛時(shí)要向左急轉彎，根據用戶(hù)量身打印出來(lái)的方向盤(pán)就會(huì )脫離，不過(guò)為時(shí)已晚，買(mǎi)家已經(jīng)車(chē)毀人亡。
與其他經(jīng)歷了技術(shù)快速發(fā)展的行業(yè)一樣，3D打印行業(yè)也將遇到新的法律挑戰和新形式的消費者安全和犯罪活動(dòng)。法律變更的速度越來(lái)越慢，但技術(shù)不會(huì )坐等法律的改變。技術(shù)越強大，可能出現的濫用情況就越新奇和深遠。
3D打印引入的法律挑戰在公共意識邊緣閃現。我們剛剛開(kāi)始探索這一前沿領(lǐng)域，不久的將來(lái)3D打印的有關(guān)法律將會(huì )產(chǎn)生。
敏捷制造：既好，又快，還省
預測未來(lái)是有風(fēng)險的。寫(xiě)這本書(shū)時(shí)，我們就3D打印前景采訪(fǎng)了一些人，發(fā)現了一些即將顯現的潛在優(yōu)勢。來(lái)自各個(gè)行業(yè)、具有不同背景和專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平的人用類(lèi)似的方式描述，3D打印幫助他們減少主要成本、時(shí)間和復雜性障礙。
我們將獲取的信息歸納為十項優(yōu)勢，希望能幫助一些個(gè)人和企業(yè)充分利用3D打印技術(shù)。
優(yōu)勢1：制造復雜物品不增加成本。就傳統制造而言，物體形狀越復雜，制造成本越高。對3D打印機而言，制造形狀復雜的物品成本不增加，制造一個(gè)華麗的形狀復雜的物品并不比打印一個(gè)簡(jiǎn)單的方塊消耗更多的時(shí)間、技能或成本。制造復雜物品而不增加成本將打破傳統的定價(jià)模式，并改變我們計算制造成本的方式。
優(yōu)勢2：產(chǎn)品多樣化不增加成本。一臺3D打印機可以打印許多形狀，它可以像工匠一樣每次都做出不同形狀的物品。傳統的制造設備功能較少，做出的形狀種類(lèi)有限。3D打印省去了培訓機械師或購置新設備的成本，一臺3D打印機只需要不同的數字設計藍圖和一批新的原材料。
優(yōu)勢3：無(wú)須組裝。3D打印能使部件一體化成型。傳統的大規模生產(chǎn)建立在組裝線(xiàn)基礎上，在現代工廠(chǎng)，機器生產(chǎn)出相同的零部件，然后由機器人或工人（甚至跨洲）組裝。產(chǎn)品組成部件越多，組裝耗費的時(shí)間和成本就越多。3D打印機通過(guò)分層制造可以同時(shí)打印一扇門(mén)及上面的配套鉸鏈，不需要組裝。省略組裝就縮短了供應鏈，節省在勞動(dòng)力和運輸方面的花費。供應鏈越短，污染也越少。
優(yōu)勢4：零時(shí)間交付。3D打印機可以按需打印。即時(shí)生產(chǎn)減少了企業(yè)的實(shí)物庫存，企業(yè)可以根據客戶(hù)訂單使用3D打印機制造出特別的或定制的產(chǎn)品滿(mǎn)足客戶(hù)需求，所以新的商業(yè)模式將成為可能。如果人們所需的物品按需就近生產(chǎn)，零時(shí)間交付式生產(chǎn)能最大限度地減少長(cháng)途運輸的成本。
優(yōu)勢5：設計空間無(wú)限。傳統制造技術(shù)和工匠制造的產(chǎn)品形狀有限，制造形狀的能力受制于所使用的工具。例如，傳統的木制車(chē)床只能制造圓形物品，軋機只能加工用銑刀組裝的部件，制模機僅能制造模鑄形狀。3D打印機可以突破這些局限，開(kāi)辟巨大的設計空間，甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形狀。
優(yōu)勢6：零技能制造。傳統工匠需要當幾年學(xué)徒才能掌握所需要的技能。批量生產(chǎn)和計算機控制的制造機器降低了對技能的要求，然而傳統的制造機器仍然需要熟練的專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行機器調整和校準。3D打印機從設計文件里獲得各種指示，做同樣復雜的物品，3D打印機所需要的操作技能比注塑機少。非技能制造開(kāi)辟了新的商業(yè)模式，并能在遠程環(huán)境或極端情況下為人們提供新的生產(chǎn)方式。
優(yōu)勢7：不占空間、便攜制造。就單位生產(chǎn)空間而言，與傳統制造機器相比，3D打印機的制造能力更強。例如，注塑機只能制造比自身小很多的物品，與此相反，3D打印機可以制造和其打印臺一樣大的物品。3D打印機調試好后，打印設備可以自由移動(dòng)，打印機可以制造比自身還要大的物品。較高的單位空間生產(chǎn)能力使得3D打印機適合家用或辦公使用，因為它們所需的物理空間小。
優(yōu)勢8：減少廢棄副產(chǎn)品。與傳統的金屬制造技術(shù)相比，3D打印機制造金屬時(shí)產(chǎn)生較少的副產(chǎn)品。傳統金屬加工的浪費量驚人，90％的金屬原材料被丟棄在工廠(chǎng)車(chē)間里。3D打印制造金屬時(shí)浪費量減少。隨著(zhù)打印材料的進(jìn)步，“凈成型”制造可能成為更環(huán)保的加工方式。
優(yōu)勢9：材料無(wú)限組合。對當今的制造機床而言，將不同原材料結合成單一產(chǎn)品是件難事，因為傳統的制造機床在切割或模具成型過(guò)程中不能輕易地將多種原材料融合在一起。隨著(zhù)多材料3D打印技術(shù)的發(fā)展，我們有能力將不同原材料融合在一起。以前無(wú)法混合的原料混合后將形成新的材料，這些材料色調種類(lèi)繁多，具有獨特的屬性或功能。
優(yōu)勢10：精確的實(shí)體復制。數字音樂(lè )文件可以被無(wú)休止地復制，音頻質(zhì)量并不會(huì )下降。未來(lái)，3D打印將數字精度擴展到實(shí)體世界。掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)將共同提高實(shí)體世界和數字世界之間形態(tài)轉換的分辨率，我們可以?huà)呙?、編輯和復制?shí)體對象，創(chuàng )建精確的副本或優(yōu)化原件。
以上部分優(yōu)勢目前已經(jīng)得到證實(shí)，其他的會(huì )在未來(lái)的一二十年（或30年）成為現實(shí)。3D打印突破了原來(lái)熟悉的歷史悠久的傳統制造限制，為以后的創(chuàng )新提供了舞臺。在后面的章節中，我們將探討3D打印技術(shù)如何改變我們的工作、飲食、醫療、學(xué)習、創(chuàng )新和娛樂(lè )。
