所谓“开源”指的是所有免费提供涉及知识产权
,人们会自由地交流知识,这既符合大家的共同利益,也可以让人们充分享受这项全新的发明。另外,在下一章中我们将会看到,不仅仅只是3D打印先行者们有这样的激情和精力,那些迅速崛起的新兴社区个人制造者们也同样有这样的特征。
第5章 个人制造
我曾经鼓励很多从事个人制造的人加入3D打印的行列中。其中一位就是安迪·爱德,他是“3D打印就是未来”网站(3dfuture.com.au)的创始人,同时也是Mendel Prusa 开源3D 打印机的拥有者。
安迪和我生活在不同的洲,但通过网络上几次关于3D打印的讨论我们认识了彼此。刚开始撰写此书时,我问了安迪这样一个基本的问题:“我们为什么应该使用3D打印?”他说:
3D打印降低了产品制造的技术要求,不再需要大量诸如工业设计、机器操作、焊接和车工等技术。3D打印允许人们通过简单地下载一个设计,然后单击按钮,指示打印机将这个设计打印出来。这可能只用一个小时就能学会,同时也大大提高了个人的生产效率。对我来说,这是3D打印最激动人心的地方。
安迪推崇的是3D打印在促进广泛的个人生产方面的巨大潜力。工业革命以后,我们使用的相当大一部分产品都是用工厂的机器生产出来的,对于个人制造来说这既复杂又昂贵。但是随着3D打印机的出现,这些都不再是问题了。正如安迪后来所说,“当我知道不用再为打印复杂形状而学习复杂技术的时候,我实在太兴奋了。”本章就来重点说一说3D打印带给我们的兴奋与机遇。
5.1 开源的未来在哪里
20世纪70年代末80年代初,个人计算机革命刚刚萌芽的时候,有两个领域的人们推动了其技术和理念的发展。第一个是像IBM这种企业研究和发展部门,第二个则是早期爱好者们成立的家庭工作室和计算机俱乐部。不论是在公司里研究发展还是在车库中发明创新,都在个人计算机的早期发展中扮演了重要的角色。IBM 的成就是给了世界一个标准化的硬件平台,而第一台苹果计算机却是由“家酿计算机俱乐部”(Homebrew Computer Club)的一名成员史蒂夫·沃兹尼亚克设计组装出来的。
和早期的计算机硬件一样,如今的3D打印机是企业和个人共同孕育的成果。现在大多数用于商业应用的3D打印机都是由以下企业生产出来的,包括3D Systems、Stratasys、EOS 和 ExOne,这些企业在第2 章中已经详细介绍过。尽管如此,还是有相当数量的“消费级”3D 打印机是由个人和研究团队拥有和使用的,其功能也很强大。许多此类打印机都是根据“开源”设计自己组装的。
所谓“开源”指的是所有免费提供涉及知识产权的积极行为,通常都是通过互联网实现的。产品设计、计算机代码或各种新奇想法都可以在在线开源社区中共享。现在,最成功的开源社区有两个,它们都是通过网络来开发和发布免费软件。其中一个社区发布了OpenOffice软件套件(其实就是Microsoft Office的免费克隆版本),而另一个社区则开发了Linux 操作系统和应用程序。它们都开发计算机软件并在网络上免费在线共享其源代码,任何人在获得了适当的公共许可证后都可以使用。目前OpenOffice的下载量已达到3亿人次。
在 3D 打印的世界里,两项独立创意为开源代码的广泛发展奠定了基础。它们都为3D打印机编写和共享设计代码,人们可以免费进行个人生产甚至商业制造。这两个开源3D 打印创意分别是“RepRap Project”和“Fab@Home”,这两个项目都是探索现在和未来个人制造的绝佳机会。
5.1.1 REPRAP
RepRap Project 开始于2005 年,它由英国巴斯大学的阿德里安·鲍耶发起。RepRap 是“复制快速原型机(replicating rapid prototype)”的缩写,该项目的目的是开发“人类”第一台多用途自我复制机器。
RepRap 项目背后的想法是免费提供 3D 打印机的设计。在 3dfuture.com.au网站上,阿德里安接受安迪·爱德采访时说道:
当一个人有了一台能够自我复制的机器时,从逻辑上讲,他会迫不急待地想与他人分享。但也有例外的情况,有人会强烈反对别人染指这台机器,甚至不惜打官司。
RepRap 基于热塑挤压技术,将一卷热塑性塑料丝从计算机控制的可加热的喷嘴中挤出从而形成物体层。所有早期的RepRap和现在大部分的RepRap都只能输出热塑性塑料,甚至有些还需要可去除的支撑体。但是,有些RepRap打印机有两个喷嘴,可以分别打印出不同热塑性塑料材料的物体。还有为RepRap设计的“颜色混合喷嘴”(也就是“混合机”),它们可以在打印头中将两种或三种不同颜色的热塑性塑料丝混合在一起,制作出3D打印的彩色物体。
由于RepRap 只能使用热塑性塑料3D打印物体,所以它们不能进行自我复制。但是,RepRap的网站reprap.org上这样说道:
RepRap的许多零件都是由塑料制成的,而且RepRap可以打印出这些零件。它可以通过制作它自身的配套零件实现自我复制,任何人都可以用相关材料将这些零件装配起来。也就是说,如果你拥有一台RepRap,除了可以打印出许多有用的东西外,还可以为你的朋友再打印出一台RepRap。
以上是说,RepRap可以打印出定制的、热塑性塑料材料的配套零件,来组装出另一台RepRap。除了这些已构成整个设备50%的零件之外,还需要一些标