作者：（美）里克·史密斯,（美）米奇·弗里
出版社：中信出版集团股份有限公司
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大颠覆：从3D打印到3D制造试读：
前言
数字化与3D打印工业革命：从“图形”到“工业部件”
思爱普全球管理委员会成员
陆凯德（Bernd Leukert）
3D打印看上去像是一项比较新的发明，但从3D打印概念的提出至今已经足足有35个年头了。1981年，名古屋市工业研究所的儿玉秀雄发表论文，描述了一种可逐层“打印”实物的实用快速成型系统。7年后，熔融沉积成型技术（FDM）被发明。有了这项技术，设计师可以利用数字数据制作3D模型，进而制造实实在在的物体。
虽然这些技术并非尽善尽美，但其潜力不可否认。但是还有一个问题：这些技术价格不菲。第一款价格低于5000美元的3D打印机直到2007年才推出，结果上市后便被消费者疯抢。一个迅速崛起的产业助长了我们的梦想——让3D打印机走进千家万户。
将近十年后，消费者的这一强烈愿望仍未实现，3D打印依然只局限于发烧友的圈子。但近五年来，工业用途的3D打印得到了长足的发展，变得相当成熟。从制作样品和小饰品到完全按需制造，这一转变已被普遍接受，并开始改变整个商业模式。
今天，工业3D打印已经相当可靠。任何制造企业，不论规模大小、不论所属行业，都可以考虑将3D打印作为提高其生产线产能的重要手段。这项技术终于兑现了自己最初的诺言。
3D打印从“打印图形”向“生产部件”的飞跃，标志着制造业历史上的一个革命性时刻。如今，3D打印已经能为大大小小的企业解决生产规模问题，包括提高自动化水平和生产效率，提供库存管理和供应链拓展的新方式，等等。
美国商务部最近公布的一份报告称，美国制造业和贸易库存总量估计高达1.8071万亿美元。
美国的库存水平哪怕只降低1%，对供应链的影响也足够令人震惊——那可是180亿美元！至于它对全球经济、全球供应链甚至全球气候的影响，那就更大了。
但3D打印技术的影响还远不止这些。有了3D打印技术，企业还能转变商业模式，提供新型的数字化服务，例如批量定制、本地生产、当天送货，等等。
因此，思爱普公司一马当先，与制造业和扩展供应链的巨头合作，加速全球制造业的转型和数字化。
3D打印的全球化时代已经到来。准备迎接下一场工业革命吧，希望本书能对您有所启发！序“它会改变一切！”
时间：2015年年初。地点：明尼苏达矿务及制造业公司（3M）明尼阿波利斯总部的一间董事会会议室。这是一家年销售额达300亿美元的全球制造企业。
几个月前，我和米奇·弗里决定成立一家从事3D打印业务的合资公司。米奇有很深厚的制造业背景，创立了全球制造业在线交易市场——MFG.com。我就是人们所说的那种“连环创业家”，在好几个行业中都创办了企业。我俩都对新兴的工业3D打印非常感兴趣，觉得这个领域已经引起了一些《财富》1000强企业的兴趣。但对于这个即将探索的新领域，我俩谁也没有明确的认识，直到那天我们的3M公司之行。说实话，那天我们都有点儿忐忑不安。
我们向赫克托·多尔顿以及3M公司的其他高管做了自我介绍。赫克托·多尔顿是公司的常务副总裁，负责生产和供应链。这次见面一开始陷入了尴尬的冷场，于是我设法转入正题：“你们认为3D打印会对3M公司的哪些具体的业务领域产生重大影响？”
赫克托逐一打量在座的董事，没人吭声。接着，他从桌子对面慢慢朝我们探过身来，双臂本能地弯成弓形，像是要朝我们跳过来。
他说：“不是一个领域。它会改变一切！我们将见证一场史上空前的颠覆！”
一场历史性的颠覆？
就在那一刻，我脑子里灵光一闪。我们都把工业革命看成一个开关，工业革命前是一种情形，工业革命后又是另外一种情形。我们都生活在这场历史性变革之后，在安全又稳固的现代世界。未来也将如此！
但如果不是这么回事呢？如果产业的艰难转型还没有完成呢？如果再来一次天翻地覆的变革呢？
我的脑子在飞转，手却在记录本上写下了三个字，好是在喃喃自语：
大颠覆！
一转眼，半年过去了。我和米奇联系了不同行业的几十家企业，3D打印对这些企业各有各的用处，但有一点很清楚：原来我们只是预感这会是一场规模大、范围广的历史性颠覆，现在我们则坚信不疑。我们和世界上越来越多的企业领导者一样，相信3D打印将极大地改变21世纪的生产方式，比近300年来工业革命带来的影响还要大。“工业革命的第二次浪潮”正向我们涌来，它掀起的浪花已经开始冲刷我们的双脚。这样的断言可能为时过早。话虽大胆，但并非没有根据。
在这里，需要简单解释一下这项技术的工作原理。想象一下你摆在家里或办公室里的文件打印机，3D打印机跟它有两处显著区别。首先，3D打印机不用墨，而是用塑料、陶瓷甚至金属。其次，3D打印机不是一次性印完一页接着印下一页，而是来来回回地连续打印几百甚至几千次。它每一次都会在原来的基础上添上极薄、极精细的一层，最后形成一件完整的三维物体。
最令人惊叹的是：3D打印，又称增材制造，是在20世纪80年代末才出现的。起初它只被用来制作劣质的塑料物品。现在很多人还把这项技术跟一些新奇的小玩意儿联系在一起。这些人将会错过这场颠覆。比如说，现在通用电气公司已经在用3D技术打印飞机发动机的关键金属部件。这些部件在性能和重量上都有了颠覆性的改进，用其他办法是做不出来的。由于该技术比传统的制造方式更具成本竞争力，从制鞋到汽车制造，再到食品药品制造甚至是房地产，许多行业都有可能受益。这就提出了一个关键问题：这场颠覆的范围究竟会有多广？
我们真的还不大清楚。我们已经知道3D打印本身具有巨大的颠覆性，但正如我们接下来将会探讨的，3D打印只有跟其他新兴技术结合起来，才有可能完全显示出它的影响。3D打印制造与人工智能、超定制（hyper-customization）、计算机生成设计（computer-generated design）和物联网相结合的潜力之大，令人难以置信。而且，不要指望3D打印带来的颠覆会一下子全部涌现出来。本书讨论的巨大变革需要几年，有的甚至需要几十年才会发生。
但我们要清醒地认识到：成千上万的高管已经在摩拳擦掌，未雨绸缪。像这些人一样，我们相信，任何想要在即将重构的商业世界中发展，甚至仅仅是存活下来的人，都必须马上了解3D打印及其潜力。“大颠覆”真的要来了，我们避无可避。这不是“会不会来”的问题，而是“什么时候来”的问题。这就是我们写这本书的目的：不是要介绍一种像是从科幻小说里摘抄来的（尽管它确实在科幻小说中出现过）新技术，让你啧啧称奇；而是要让你相信，3D打印会在你的有生之年，对你所在的行业产生巨大的颠覆作用。
为什么我们要考虑的问题，不再是会不会出现一场历史性的大变革？个中缘由我们会在书中做出详细解释。相反，读者诸君应该这样问：“既然变革即将来临，我和我的组织现在能做些什么准备，才能够不仅存活下来，还能发展壮大？”第1章范式+
未来不会再像过去那样。——约吉·贝拉
对于通用电气（GE）这家由托马斯·爱迪生创办的全球标志性工业企业来说，这场大颠覆（Great Disruption）始于2013年的年底。谁也没想到，宣告它到来的信使是一个名叫阿里·古尼阿弯（Arie Kurniawan）的小伙子。他正在印尼雅加达城外的一间狭小的房间里，光脚坐在一部双屏幕电脑前工作。前不久，他在一个工程网站上看到一则消息，说通用电气公司航空部正在举办一个“公开创新挑战赛”，要求参赛者重新设计飞机的一个关键部件。比赛看起来不大靠谱：获奖者要为一个看似简单的支架设计出最佳的新样式。但这个支架非同小可，它直接与重达8000磅的飞机发动机相连。要把发动机牢牢固定在机翼上，这个支架至关重要。通用电气公司要重新设计的这个部件已经用了几十年，虽然非常笨重，但不难想象它有多么的可靠耐用。
夜已经很深了，但阿里还是不知疲倦地进行设计。他采取的方法并不是改进这个关键部件，而是彻底重新构思。黎明时分，阿里按下发送键，提交了他的参赛作品。虽然他对自己的作品很满意（一个工程师对自己的作品能有多满意，他就有多满意），但也并没抱多大希望。事实上，他都怀疑通用电气公司评选委员会里的那些资深工程师看都不会看他的作品一眼。
可阿里万万没有想到，几个月后，通用电气公司从将近1000件参赛作品中选中了他的设计。阿里的成功引起了轩然大波，波及的范围远远超出了他所在的印度尼西亚的那间小房子。首先引起关注的是，人们发现原来阿里没有任何从事工业制造的经验，从来没有设计、制造过体积大、耐用度高的机器。实际上，他仅有的一点儿正式学习设计的经历，还是几年前在老家镇上的一所职业高中里。那所学校有一句口号——“培养信念坚定、具有全球竞争力的毕业生”。过去几年来，他一直在设计手套和电脑桌，而不是高应力工业设备。虽然没有丰富的制造业经验，但他却打败了一些强劲的对手。这些对手当中有为萨博（Saab）和通用汽车公司工作的瑞典博士，还有一位来自英国的应力工程师，在空中客车公司（Airbus）工作——那可是全球最大的商用飞机制造商。左边是通用电气公司旧的发动机支架。右边是阿里·古尼阿弯设计的新支架，重量只有原来的1/6，用3D技术整件打印。图片来源：通用电气公司。
不过阿里的故事令人吃惊的还不止这些——他的新颖设计是用一种新型的工业3D打印技术做出来的。直到那时，所有的发动机支架（和组成飞机的其他数百个关键部件一样）都是用传统方法制造的，要么是把液态金属倒进空心铸模，要么是把熔矿弯曲成形。阿里在他那间小办公室里设计出来的支架样子虽然古怪，但性能十分出色。通用电气公司用尚处于初期阶段的3D技术把支架打印出来，结果通过了耐力、压力和可靠性等每一项严格的测试。
而且它比原支架轻了83%！
与此同时，在世界另一头，通用电气公司的一位名叫戴维·乔伊斯的高管正沿着过道走向一台3D打印机。这台机器是一个冰箱大小的盒子，可以通过一扇侧边的门来打开。机器内部，激光正一层又一层地“打印”着，毫厘不差地把金属粉末熔成一个具备工业强度的零件。在整个职业生涯里，戴维几乎一直在通用电气公司的航空部工作，已经有30多年了。他几十年如一日，不知疲倦地钻研工程设计，不断追求提高生产力和生产效率的办法。这项工作既辛苦又枯燥，即便有了一些成效，也是微乎其微。
但那已经成为过去了，如今3D打印为通用电气公司提供了一套全新的工具。现在，他手下的工程师可以设计具有复杂几何构造的部件了，这在以前是不可能做到的。从本质上来说，一样东西只要能在电脑上设计出来，这些打印机就能把它制作出来，包括很多用其他制作方法根本做不出来的零件。比方说，3D打印机能在金属块上钻所谓的“曲线孔”，或者打印跟原物一模一样的复制品。它可以做出一个没有缝隙的空心钢球，或者在里面再套一个无缝的空心钢球，甚至可以一层一层不断地套下去。
钻曲线孔、嵌套钢球，太厉害了！但这些都还只是小把戏。戴维的团队正在生产一种精密的工业部件，不仅实用而且意义重大。3D打印机停了下来，戴维向里张望，通用电气公司全新的飞机发动机燃油喷嘴做好了！
这个新部件可不简单。首先，它是一整个儿地被做出来的。以前，一个喷嘴包含21个独立零件，每个零件都要由不同的供应商制造，做好后运到某个地点进行集中组装。其次，它不是在嘈杂的工厂车间里被做出来的，而是在实验室里制成的。而实验室随便设在哪里都行，既可以设在尼日利亚，也可以设在曼哈顿区一幢公寓楼的五楼。
它在实用性方面也有了很大改进。新的燃油喷射系统的强度和耐用度都是原来的5倍，重量还比原来轻了25%。更重要的是，它使燃油效率提高了15%，实在是太惊人了！
总而言之，这些创新会大大节省燃油成本。每一架使用了新系统的飞机一年就能省100多万美元！
这两件看似毫不相干的事很快就在通用电气公司里传开了，甚至一路传进了首席执行官的办公室。当然，没有人指望这些部件能对公司的总体财务状况产生立竿见影的影响，但这两件事给人带来的启发非常明显：
•如果一个没受过工业制造训练、才二十岁出头的年轻人设计出来的东西，比跨国大公司里的顶尖工程师设计的还要好，这对当今全球的工业设计从业者来说意味着什么？
•如果这两个关键部件经过重新设计能有这么大的改进，那公司其他数以千万计的部件有没有改进的可能呢？
•如果21个零件能够一起整体生产，这对通用电气公司那些有长期合作关系的零件生产商来说意味着什么？
•如果这项新技术能降低制造业成本并使制造业回流美国，这对全球供应链来说意味着什么？
但最重要的一点或许是：如果这些新技术不仅能够被用来重新设计零部件，还能被用来重新设计一整架飞机呢？我们能否设想把一架飞机的重量减轻5%、10%，甚至20%？对通用电气这样的大公司来说，诸如此类的成果带来的可不仅仅是财务收益的提高，它还将改变整个行业的经济状况！实际上，它将改变每一个行业！高难度，小批量，变化无穷
立马意识到3D打印未来价值的不止是通用电气公司的高管。这项技术不仅正在改变企业的生产方式，还在改变产品的设计、运输和仓储方式。同时，3D打印的出现，为产品创新的洪流打开了闸门。该技术甚至还影响了公司文化，创造出更富合作精神的工作氛围。
所有这些可能性都源于3D打印的两个特征。第一，这项技术有着无与伦比的高难度生产能力。一件东西只要能用数字化三维建模程序设计出来，3D打印就能把它制成实物。传统的生产工具可没有这样的本事。例如，没有3D打印，通用电气公司新的燃料喷嘴不可能做得出来。
第二，有了3D打印，企业就能进行小批量的定制生产——用目前的工业流程，这种生产是不划算的。大规模生产主导了传统制造业，原因只有一个——大规模生产下的产品单位成本非常低。拜它所赐，我们才能买到“白菜价”的袜子、电视和微波炉等。但大规模生产也有几个缺点。首先，盈利靠多销。一家企业必须生产和销售一大批相同产品才能赚钱。其次，大规模生产还需要一大笔初始投资。企业往往要事先投入数万（有时甚至要数百万）美元，才能开始生产第一批廉价的相同产品。最后，大规模生产没有给设计多样化留下余地。你的确可以生产出便宜的平板电脑，但你做不到为客户提供个性化的定制机。
有了3D打印，一切都变了。首先，生产成本不再是头等大事。这意味着你不用靠生产成千上万相同的产品来营利。实际上，用它来生产一大堆相同的产品也省不了钱。没错，3D打印生产的东西，其单位成本要比大规模生产的产品高；但它的单位成本没有和产量挂钩，所以即便少量生产也不会亏本。比方说，如果通用电气公司想尝试设计发动机支架，他们可以打印出三种不同的设计样品，成本跟打印三个完全一样的差不多。
最重要的一点是，3D打印技术不仅仅是一种新奇有趣的生产方式，也不仅仅是制造业的一次范式转变。归根结底，它是工业革命的第二次浪潮（Second Wave of the Industrial Revolution），将极大地推动今后250年里制造业的发展。顺便说一句，这不是预测，而是规律。
你想想看，所有的技术转型都是从大规模生产开始的，从书籍（用谷登堡印刷术印制）、汽车（由亨利·福特的装配线组装）、耐用家电（如西屋公司的洗碗机）到先进的电子产品（像苹果智能手机、平板电脑等），种类繁多，不胜枚举。大规模生产以后，物质丰富了，而且价格也降低到了大部分人都能支付得起的水平。
但是，大众得到的只是批量生产的廉价品，而人们真正想要的却是定制品。这是基本的人性使然。首先，批量生产的商品，目标是一般消费者。但没人会认为自己是一般消费者。只要有机会，在价钱相同的情况下，我们总会挑选为自己特别制造的东西，而不要大路货。其次，定制商品还能实现一系列新的用途，这本身就有力地说明我们每个人的愿望和需要都千差万别。
定制人体
医学研究者和药品供应商是最早探索3D打印技术可能性的人，他们最初的创新成果令人震惊。借助3D打印技术，医生和研究人员能够修复和复制人体，这在十年前还是无法想象的。同样，秘诀在于复杂度和定制。
比如说膝关节置换术。每年都有几十万人需要进行这项手术。一般情况下，手术是这样操作的：医生在病人的膝部开刀，把周围的皮肤往后固定。在他的助手那里有几块不同尺寸的替换物，可以换掉膝盖上病变或受损的部分。医生把这几块替换物拿到病人膝盖上比量，然后挑出最适合的那块。接着，医生把这块替换物装进病人膝盖，尽量使它贴合病人的身体。最后，医生缝合刀口，病人被送去接受物理治疗。
这样的手术存在不少问题。没有一件现成的替换膝盖能完全贴合病人的身体。植入物缺乏几何精度，而膝盖又在人体中发挥着复杂而精密的作用。膝盖是人体最大的关节，比肩膀更复杂，还要承受体重。很多替代膝盖因为不能很好地贴合人体，失去了支撑躯体的作用。有的还和膝盖其他部位以及大腿相互挤压。结果令很多病人手术后非常痛苦，不少人不得不再次开刀，希望找到更适合的替换物。
3D打印为这些问题找到了新的解决办法。医生可以用3D技术扫描你的膝部，然后打印出一个精确的复制品——不是现有替换物里最适合的一个，而是和要置换的膝盖分毫不差的复制品。植入这些3D打印替代膝盖的方法和先前一样，但病人术后的恢复情况要好得多。比起用现成的替换膝盖，他们住院恢复的时间缩短，痛苦减轻，术后初次下床活动的表现也要好得多。
用3D技术打印其他身体部位的替代物也同样取得了成功。它做出来的一些敏感部位替代物同样具备几何精度，性价比相当高。其中有能够完全契合的颅骨骨块，用来修复头部创伤。而且在3D打印的部位上还能做出错综复杂的沟槽，加强该部位与身体的融合。这些复杂的沟槽能使骨头围绕着3D打印的部位生长。另外，3D打印因为能够满足极高的设计复杂度，正被用于生产以前无法制造出的新的医疗用品。例如巴斯夫公司（BASF）正在为烧伤病人打印新的皮肤，不再依赖从身体别的部位移植皮肤。在3D打印出现之前，生产这些医学创新品不是完全不实际，就是根本不可能。
有时候，这些定制的3D打印人体部位还有一个优点：不仅性价比高，而且还比传统生产的替换物便宜得多。2014年，中佛罗里达大学（University of Central Florida）的研究人员为一名6岁男童打印了一件假肢。这个男孩右臂肘关节以下先天缺失。如果要购买传统生产的假肢，不仅他的家庭医疗保险不能报销，而且费用高达40000美元。而这仅仅只是一次的费用，今后的几十年里随着孩子不断长大，假肢需要不断换新。但3D打印的假肢只需350美元。
不可思议吧？可接着，更让人吃惊的事情发生了。研究人员把他们做出来的模型放到网上的开源文件里，希望其他人能对模型的设计进行改进。这完全打破了传统制造业的行规。从来没有药品生产企业会把原创的设计免费公布到网上。一年后，一位3D打印发烧友听说有个7岁的男孩需要一条手臂假肢，便决定为他设计一个，好让他戴上以后兴奋不已。他专门设计了一条跟《星球大战》里的卢克·天行者用的假肢一模一样的手臂。这条手臂的造价更便宜，只要300美元。一队《星球大战》中的帝国冲锋队员和其他的剧中角色把这条新手臂送到了小男孩手中。
在短短十几年的时间里，3D打印已经给医疗行业中的关键领域带来了巨大的改变。未来它的应用几乎没有界限，可能改善（或者挽救）亿万病人的生活（或生命）。没错，从某种程度上说，3D打印最早是为医药行业量身定制的，因为这个行业的产品开发预算和整体利润率都很高，也无须像生产一件《星球大战》主题的假肢那样组建新团队、提高知名度。但成就了这些奇迹的两个新的生产特点（自由设计、定制几乎零成本）却可以被应用于更加广泛的领域。
能够大量打印设计极其复杂的定制产品，这样的技术任何行业都需要。
点播时代
20世纪40年代末，电视开始取代广播，成为大众娱乐的主流形式。一位名叫约翰·沃尔森纳维奇的家电经销商为了谋利，开始用自己的皮卡车载着电视机和潜在顾客，爬上马哈诺伊市（Mahanoy City）周边陡峭的高山。马哈诺伊市位于宾夕法尼亚州东部的产煤区。在山顶，沃尔森纳维奇把电视机接到了他自己架设的天线上。要清晰地接收位于费城的三家电视台的信号，自架天线是唯一的办法。他偶尔能卖出一台电视，但顾客仅限于那些住在半山腰的人。山脚下的马哈诺伊市根本接收不到信号，所以没有人会买。
有一天，沃尔森纳维奇厌倦了大老远地跑到山顶去卖电视。他干脆从军需用品店里买来一卷长长的电线，到山顶接上天线，再把电线一路拉回自己的店里。他把电线连上三台电视机，每台电视播放一家电视台的节目，然后把电视机摆在临街的橱窗里。那时电视还是个稀罕物件，马哈诺伊城里的大多数人都没有，甚至连见都没有见过。街上挤满了看新鲜的人。很快，城里的居民开始叫沃尔森纳维奇把电线拉进他们的家里。他实行统一收费——每月2美元，但如果从他那里购买电视机的话，可以免费一年。就这样，沃尔森纳维奇建成了世界上第一个有线电视网。
20世纪70年代，沃尔森纳维奇的公司扩大了，有了一个新名字——电缆电视服务网（Service Electric Cable TV），并且再次开辟了新天地。电缆电视服务网成为HBO电视网的第一个加盟商，并转播了纽约游骑兵队的一场冰上曲棍球比赛。此后20年，随着WTBS电视台、美国有线电视新闻网（CNN）和音乐电视台（MTV）的涌现，由沃尔森纳维奇首创的有线电视服务通过向用户提供更多的选择，开始抢夺传统电视台的观众。到2000年，有线电视已经拥有超过6800万的付费用户，差不多是20世纪40年代时美国总人口的一半。而在20世纪40年代，沃尔森纳维奇还在开着皮卡车把顾客往他的山顶展厅里拉。但2000年也是有线电视最红火的一年，此后其业务量便开始慢慢下滑。今天，有线电视的付费用户大概有5400万，跟1991年的用户量差不多。
为什么会这样？根源在于突破性的定制服务和大规模生产之间有着质的区别。
过去20年间，有两大变革彻底改变了电视娱乐业的面貌。刚开始，在线影碟（Dish）、直播电视（DirecTV）等卫星电视台抢走了有线电视的部分用户，有线电视业务一度受到猛烈冲击。但近年来，这些卫星电视台的观众也开始减少。
给有线电视和卫星电视带来致命打击的是互联网。过去10年，网飞（Netflix）、葫芦（Hulu）等在线影视服务公司为观众提供了海量资源，从《丑闻》、板球比赛、墨西哥肥皂剧到像《绅士爱美人》这样的经典电影，应有尽有。由于内容丰富多彩，我们也可以把互联网看成一种超大规模的有线电视。但康卡斯特电视公司（Comcast）和直播电视集团每年都有观众流失，并不仅仅是因为互联网的节目更丰富；更要命的是，互联网上有更多个性化的娱乐节目可供选择。援引尼尔森公司（Nielsen）对收视趋势的预测，YouTube首席品牌官罗伯特·金科尔甚至预测，在2020年前，数字视频的用户将超过电视用户。
有线电视在20世纪70年代的发展和今天互联网用户的增加，两者之间有根本性的不同：前者是大规模生产，后者是定制化生产。有线电视流行是因为它为观众提供了更多的内容。用户能够以相对低廉的价格获得三家全国性电视台和几个地方台之外的大量选择。这无疑代表着节目的数量大大增加，但质量上的提升却很少。增加的内容堆积如山，但都是为迎合大众口味做出来的标准化产品。有线电视网增加了警匪片、戏剧、情景喜剧、烹饪节目和自然纪录片的数量；但即使内容多了，变化性却有限。每一类节目仍旧是为喜欢该类型的普通观众设计的。现在的有线电视频道可能有150个，但即便如此，就连那些专业性很强的电视台也要靠想方设法提高大众市场收视率以求得生存。并且，大众市场仍然（并将永远）意味着人们必须集中地在同样的时间收看同样的节目。
到互联网上看看吧！它提供的是一种在本质上既有别于网络电视也有别于有线电视的收看体验。这部分缘于网上的内容不需要创造某个时段或者某个地区的高收视率。互联网没有黄金时段。那里有广受欢迎的节目，但没有收视率统计。于是，由网络支持的媒体不必再走大众化的路子，或在某一时段互相抢夺观众。观众可以在合适的时间观看任何想看的节目。他们还可以在任何地方（沙滩上或者飞机上）收看节目，只需一部智能手机和网络连接即可。观众上网观看节目，几乎事事尽在自己掌握。互联网的这种定制服务能力远远胜过有线电视提供的500个频道。
与此同时，互联网打破了大众娱乐节目的设计规则。任何人都可以随心所欲地拍摄任何题材的视频，上传到网上去供大众消费，其结果往往千奇百怪、出人意料。比如，一段时长55秒的视频记录了一个婴儿一遍遍地啃他哥哥的手指，这段视频有超过8.3亿次的观看记录。有1700万人学会了一个新本领——用水瓶分离蛋黄和蛋清。一个韩国男人在一间小卧室里对着镜头尖叫了10分钟，这段视频被人看了440000次。当我们打破条条框框，让数以亿计的视频拍摄者能够自由创作，结果必然是题材越来越丰富多彩。
像网飞、葫芦和YouTube这样的网络内容服务提供商之所以能大获成功，是因为它们能让成千上万的观众“定制”自己的观看体验。它们把自己的服务称作“点播”，但它也同样可以被称为“规模定制”。基于网络的服务正凭借丰富度和定制化能力的优势，横扫标准化制作、以大众市场为目标的有线电视。有线电视公司已经意识到来自互联网定制能力的威胁。一些公司正尝试用把有线电视套餐和网络服务捆绑在一起销售的方式来维持收益。但这也只是为了反抗未来衰亡命运的最后一搏罢了。虽然传统的有线电视和卫星电视如今还有5000万用户，但二者大约会在下一个十年中消失的命运，没人能阻挡得住。只要有机会，人们都会选择定制服务。
大规模定制
数十年来，“按需”进行规模定制的重要性已经显而易见。这在很大程度是受了互联网发展的推动，它为许多行业提供了灵活又有创意的定制服务，包括娱乐业。但规模定制的强大影响并不仅仅局限于基于网络的服务。那些最初看上去不可能会受定制化潮流波及的大公司，现在也开始跃跃欲试。
世界上最有价值的品牌——可口可乐，就是个典型例子。100多年来，可口可乐一直是培育和管理大众市场品牌方面的革新者。公司成立于20世纪初，是首家要求在产品瓶身上使用全国统一的标准化字体和颜色的公司。1915年，它率先设计出了可口可乐瓶子的式样，并授权全国各地统一使用。第二次世界大战后，可口可乐公司成为第一个真正的国际品牌，从圣保罗、东京到慕尼黑，卖的都是相同的产品。然而，即便是这样一家出类拔萃的大众市场企业，也在尝试着手进行规模定制。2014年，公司推出了个性化信息服务，包括把消费者的名字印到其标志性的商标中间。惠普公司新的打印技术能以前所未有的规模提供定制服务，借助这项技术，可口可乐公司制造了8亿条个性化标签。这些标签上用15种语言、5种不同字母印了在32个欧洲国家中最常见的150个名字。在以色列，可口可乐公司更是把这个创意发挥到了极致。它用惠普公司研发的一则算法，打印出了200万种五颜六色的独特设计。每个罐子上的标签都不一样。这项定制计划获得了突破性成功，使可口可乐公司的销售额大增，实现了自20多年前可口可乐推出20盎司装的经典塑料瓶以来的最高销量。
西夫韦（Safeway）和克罗格（Kroger）等大型连锁超市同样想在规模定制中应势而动。但它们的做法不是提供独特的定制产品，而是以个性化的价格销售全国性品牌。西夫韦公司利用收集到的顾客购物数据，通过手机应用程序向顾客发送个性化的商品价格清单。顾客收到的不再是批量发送的优惠券，而是自己经常购买的商品的优惠价。
规模定制服务也开始崭露头角。人人都想创立“下一个优步（Uber）”，这种渴望催生了一批手机应用程序创业公司，例如帮人找临时家务帮工的“便捷（Handy）”、帮人手写“亲笔”信件的“信诚（Sincerely）”和配送优质定制餐点的“火箭配餐（SpoonRocket）”，送餐速度比比萨外卖还要快。没错，很多创业公司都倒闭了；但总的来说，互联网为亿万人提供了可以定制的产品，这些产品已经对标准化生产的大众商品构成了威胁。
3D打印的膝盖替换物、互联网和个性化的可乐瓶之间没有明显的联系。但它们其实都是同一个故事的不同版本。首先，一项新技术被应用到大规模生产中。结果，成千上万的人有了大规模生产出来的替换膝盖、有线电视和瓶装可乐。它们各有各的用处。但最终，一件相同的事发生在不同的大规模生产的行业中——另一项新技术来了，除了带来同样的好处，还带来了定制化生产。膝盖还是照换，但替换的膝盖更吻合了；娱乐节目还是照播，但它更对我们的胃口了；可乐还是照喝，但装它的罐子已经因人而异了。这项技术的第二次浪潮带来了大规模定制生产。尽管故事的版本众多，篇幅各异，但它们的结局都一样——大规模定制取代大规模生产。
今天，同样的事情在制造业中发生了。工业3D打印就是生产技术革命的第二次浪潮。它已经开始颠覆建立在大规模生产基础之上、产值达到14万亿美元的全球制造业。但这只是一场伟大变革的开始，类似的故事已经上演了一遍又一遍。3D打印是催化剂，一场对大规模生产的颠覆已经不可避免。这不是预测，而是规律。
新视角
3D打印的世界跟现在我们生活的世界大不一样。在那里，砖块能自己垒起来，电池只有一粒沙子那么大，钛球能弹起30英尺高。我们甚至无法预测它将创造出什么样的奇迹。虽然我们不知道这场变革会持续多久，但我们能够知道它的结局如何。
我们的发现之旅将首先探讨的是，为什么唯独3D打印能在今天所有的先进生产技术中脱颖而出，成为引爆这场大颠覆的导火索。接着，我们将绕开天花乱坠的炒作宣传，看看这项技术现在真正能做什么，将来又能做什么。我们会更贴近地审视3D打印的世界，看看那里比钢铁还硬100倍的新奇材料；看看那里无需任何支撑，就能自行“飞架”运河两岸的一座座桥梁。
3D打印就是这么酷！但把它作为一种通用的工业生产方式还有着更为深远的影响。比如说，它可以减少50%的生产废料，有利于保护环境。发展中国家终于可以发展本地制造业，减少进口依赖。在医疗卫生领域，无论是药品生产还是器官移植，都会根据每一位病人独特的生理体征进行定制化生产。工作流程的协同性将会更强。设计局限也将消失。
总而言之，我想解答的是两个简单的问题，企业负责人、研究人员、生产商、消费者、父母、教师、商人和决策者也都想弄明白它们：一是这个3D打印的世界将如何呈现在我们面前，改变我们的生活；二是我们现在可以着手做什么，才能最大限度地发挥个人和组织的优势，迎接不可思议的未来。第2章彩泥的启示：一种新的制造方法
真正的发现之旅不是寻找新风景，而是换一种新眼光。——马塞尔·普鲁斯特
斯科特·克伦普发明3D技术（熔融沉积成型，FDM）的过程真是再寻常不过了。当时他正待在位于明尼阿波利斯市市郊的家中，看着女儿坐在厨房的地上玩着一大堆彩泥。她把彩泥捏在手里搓来搓去，试着做出不同的形状。接着，她把一片塑料纸卷成小漏斗，把彩泥放进里面往外挤，就像糕点师做蛋糕那样，先做好一层，再在上面做第二层。最后，他的女儿建起了一栋完整的小房子，有些地方还留出了空隙，表示窗户和门。
这些都是小孩子玩的玩意儿，对吧？跟林肯原木、冰棍棒以及乐高积木之类的都是一码事。但斯科特是一位从工程师转型的企业家，他既对工艺流程感兴趣，又善于捕捉商机。他在1987年那个下午产生的灵感，将成为一项具有革命性的技术的一部分。他女儿建玩具房的方式不是在一块大材料上削削减减，就像从树干上截出一段4英寸长2英寸宽的木料那样；而是自下而上一层层地把它搭建起来。
斯科特想，如果他使用同样的方法，更有条理、更加精细地制作产品，将会怎么样呢？那将开创什么样的生产前景？
为了寻找答案，斯科特和他的妻子丽莎一道，尝试用分层的方法手工制作一只蹲着的青蛙，他们将脑海中的青蛙进行水平分层，就像一叠码放在一起的扑克牌那样。斯科特用一支胶枪打出了第一层——青蛙的脚底。等这层干了以后，他再加第二层——青蛙的脚和身体最下面的那层。这样一层层地加上去，直到一只用胶垒成的三维青蛙蹲在他们眼前的餐桌上。
斯科特对自己首次手工分层制作的成果非常满意。他把胶枪安装在一个高过头顶的龙门架上，使得操作更加精准。他的“打印机”能够根据需要来回移动，还能上升到需要的高度。他把胶水换成一种能快速干燥的液体聚合树脂，当时新推出的电脑设计程序又提高了数据的精确性。有了电脑控制，他再也不用每加一层就要手工画出一张草图。不久，斯科特开始用这种从下往上逐层叠加的方法制作各种东西。
这项技术极其简单。把一支胶枪装进一部别致的自动化机器，这似乎算不上是很有创意。事实上，这个技术本身并没有任何令人吃惊的地方。但从概念的角度讲，把“三维”的概念引入打印中，这改变了一切。如果你正在看这本书的纸质版，那么就用你正在看的这一页来打比方好了。它是用一台2D打印机在一个平面上反复来回打印出来的。打印机会在纸张上应该出现字母或图案的地方准确喷墨，其余部分留白。你桌上的台式打印机可能就是这么打印的。
现在我们为这道普通工序的X轴和Y轴上再添上一条三维空间里的Z轴。从技术角度来说，这只需要一个能上下移动的打印喷嘴和一个液态塑料墨盒。这项技术可能在中学科学展览会上都拿不了奖。但添加了第三个维度后，这台打印机的能耐突然就大不一样了。如果你用一台喷墨2D打印机在同一位置一层层不停地打印字母O，最后它还是个O。但换成3D打印机，这个字母会一层层叠起来，形成一根管子。如果一台3D打印机在打印每一层时都把字母O打印得大一点点，最后就会打印出一个小碗来。如果每一层使用不同的字号和字体，就能在碗边上刻出一个独特的图案。只要给打印机增加一点儿相对简单的功能，你就能从写手变成陶艺师和工程师。
现在让我们设想一下：把这本书的所有单词都印在同一页上，用塑料而不是用墨。这样，单词就会堆起成千上万层，杂乱无章地布满整张纸的边边角角。但加上了第三个维度，你就不再是印书，而是在制作一件复杂的雕塑了。就这样，孩子在玩耍时动的脑筋，启发了一位发明家在明尼阿波利斯市郊家中的车库里做了一项实验，由此诞生了一种全新的制造方法。加起来
1989年，斯科特·克伦普为第一台“熔融沉积成型（FDM）机”申请了专利，以他发明的这种技术为其命名。他还创办了一家名为斯特塔西（Stratasys）的公司。但他并不是新兴的3D打印时代里唯一的弄潮儿。加利福尼亚州的一家名为3D系统（3D Systems）的公司，同样在推广一种逐层建造的工艺。跟克伦普那台挤塑成型的机器不同，3D系统公司的SLA打印机利用一个紫外线激光器和一桶可固化液态塑料树脂来打印东西。
当时还有另一种被称为“SLS”的3D打印技术，靠激光熔合粉末来打印。除了塑料树脂，这些激光打印机还能用金属、陶瓷、玻璃粉打印，或者把这三样混在一起打印。想象一下，通过数百万次的超薄焊接作业，一层层地做出一件完整的东西。比如说，通用电气公司正在用钴铬合金粉3D打印飞机燃油喷嘴。这个部件的每一个分层，只有20微米厚，大概相当于0.0008英寸，或者约为人类头发厚度的1%。
自20世纪80年代以来，许多不同种类的3D打印技术都发展了起来。3D打印机变得更快速、更精准、更便宜，可用的材料也更多了。但无论这项技术的难度有多高，所有的打印机都有两个基本共同点：第一，它们都是逐层打印三维物体；第二，它们代表着概念上的转变，跟以前的制造工艺大相径庭。3D打印自下向上打印，把所有东西都看成是由极薄的切片堆叠起来的物体。这是对人类历史上的制造方法的一次彻底突破。
杰夫·汉森是斯科特·克伦普创立的斯特塔西公司最早的雇员之一。他说：“直至25年前，制作三维物体的方法还只有两种。第一种是用石块互相敲击，做成石刀来削棍子。”
想想吧，早期人类用敲击石块制成尖锐薄片的方法制作锋利的刀具。从那时起，我们就一直用去掉我们不要的材料这种方式来做东西：掏空木头做成独木舟；磨掉钻石上的瑕疵；剔掉精肉里的软骨。即使是用电脑控制的机器人和精密的机器来加工一块铝，也是从去掉那些无用部分开始的。做出的东西虽然千变万化，但基本的工序都一样。几千年来，人类制作东西的方法都是先找一块原材料，然后去除其中的一部分。今天，所有这些制造方法都被统称为“减材制造”。这几乎囊括了我们知道的每一种制造方法。正如汉森所说，“人类用了两万五千年时间，才从减材制造发展到做出第一个3D部件”。
第二种方法离我们稍微近一点儿，大概有4500年的历史。这项技术始于青铜器时代（Bronze Age）。那时人们开始加热金属直至其变成液体，然后把熔矿倒进一个铸模。这种制造方法叫作“成型制造”，因为熔矿冷却后会形成形状。刀剑、戒指和杯子是利用这种方法做出来的第一批器具。
汉森说：“今天成型制造发展出了多种技术，比如注射成型、热压成型、反应注射成型和聚氨酯浇注。但这些都只是成型制造的一种，也都属于减材制造。”
3D打印的历史意义在于，它既不是成型制造也不是减材制造。跟现在所有的制造方法都不同，3D打印不用挖空、不用车床加工、不用打磨也不用铸造。它不切、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。3D打印做东西时是根据需要增加材料，因此工业工程师又把这项技术称为“增材制造”。不是减材，而是自下而上地“添砖加瓦”。它听上去简单，但它的出现却是制造业的一个历史性时刻。在过去的25年中，人类发明了一种全新的制造方法，能制造一切事物。它还为大量新的设计选择敞开了大门。
更复杂 更自由
要把3D打印为制造业创造的所有新的设计可能性一一列举出来，是不可能的。但有一个办法能让你明白这种新的设计自由度，那就是了解减材制造——这种旧的制造技术的局限。从一开始，工程师就必须避免设计出有很深的凹陷部分的设计对象，因为在实际操作中切割机根本伸不进去。用模具做出一个直角直边的东西也是不现实的，因为塑胶干燥后可能会牢牢粘在模具的四边上。因此，工程师喜欢设计圆角的东西。但圆角的东西同样存在无数的局限。所以工程师还没有开始设计，就已经有一长串“做不出来”的东西束缚了他们的手脚。但3D打印就没有这样的限制。打印机可不管你要做的东西有多么复杂，它只管一层又一层地打印。突然之间，所有具有复杂几何形状的东西都能被制造出来了！设计复杂性跃上了新高度，很多老问题就能够迎刃而解。
以海洋生物学家最近取得的成就为例，他们成功地制造出了人造珊瑚礁。珊瑚礁是许许多多海洋生物的家园，里面居住着25%的海洋鱼类和其他海洋动物。但由于海水酸化，它们正在迅速消失。几十年来，海洋生物学家一直想用人造混凝土珊瑚礁来代替自然珊瑚礁，但成效甚微。
部分原因是自然珊瑚礁上有各种各样的多节孔洞和内部空间，能为大小不一、形状各异的海洋动物提供庇护，而这些特征用传统方法是很难复制的。试想我们怎么能在礁石上开个小洞直通礁石内部，再在里面掏出一个大的空洞？你可以做出一个圆形的模具，可一旦有混凝土包覆在周围，问题就出现了。现在，你必须把模具从一个比自身要小的洞口中取出来。这有点儿像把汽水瓶里的水冻成冰，然后试着把冰从瓶口抽出来。办法倒是有，比如做一个可以碎成小块的模具，将其拆分取出。但做一块具有成千上万个复杂结节和孔洞的礁石，意味着要把这道烦琐的工序重复数千次。而且即便如此，要用一块预制混凝土复制出礁石内部所有的独特结构也是不可能的。
直到几年前，第一批用3D打印制作的珊瑚礁被安放在波斯湾的巴林沿海。这些珊瑚礁摆脱了设计上的束缚，具备千变万化而又色彩斑斓的内部结构，供鱼类和其他生物藏身。它们能够有效复制天然珊瑚礁的各种形态，因而能够吸引种类比以前多得多的海洋生物。3D打印的珊瑚礁结构复杂，极大地提高了自然多样性。而且这些珊瑚礁可以用砂岩打印，不再用混凝土，这样就能降低酸度，外形也更加贴近自然。
根据分形几何原理进行制造是3D打印解决的另一个技术难题。分形设计的效果可以在雪花、菠萝、一些动物身上的条纹以及其他自然现象中看到。它们看上去魅力无穷，但3D打印是第一种能够解决其数学复杂度问题的工业技术。瓦尼娜（Vanina）是一家总部设在贝鲁特的珠宝公司，它可以用3D打印技术把珠宝打印成树叶形状的分形图案。分形艺术家迈克尔·汉斯迈尔根据电脑生成的算法，3D打印了一整座巴洛克风格的小教堂。这座教堂用砂岩作建筑材料，占地面积达11×52平方英尺，令人震撼。
另一种可以用3D打印制造的复杂几何结构已经被证明是迄今为止在工业生产中最具变革性的进步之一。晶格结构是一种交叠结构，像埃菲尔铁塔那样；或者从微观角度来说，像骨头和晶体的结构。如果把一堵实心墙换成晶格结构，墙身重量就会大大减轻，所需的原材料也大大减少，但墙体的承重力却丝毫无损。3D打印的晶格结构已经被嵌入建材，用来制造从机翼、桥梁到自行车齿轮的各种东西。这些东西都变轻了，需要的材料变少了，但承重力却丝毫没有减小。这种变革性的内部结构只有3D打印才能制造出来，传统的减材制造绝对无法胜任。
3D打印的出现是历史性的，因为它是一种增材制造方法。它使我们能够把前所未有的复杂度带进设计中，增加产品的实用性，降低成本，创造解决问题的新方法。但3D打印之所以具有如此大的颠覆性，还有一个原因：这种变革不仅仅与减材制造技术本身的原理有关，还与这些制作工艺在今天的使用方式有关。
向前走 更简单
我们今天的大规模生产始于18世纪，那时爆发的工业革命给人类带来了机械化大生产。但工业革命在亨利·福特的手上终结了。虽然自20世纪初开始，生产技术和制作工艺都取得了许多令人瞩目的成就，然而是福特确立了今天大规模生产的模式。他创造了前所未有的规模经济，把汽车的生产成本降到了不可思议的程度。为了实现这个目标，他坚持不懈地在自己的工厂里推行两大原则：标准化和简单化。
福特最大的贡献之一就是生产出了完全可以互相替换的汽车配件。没有这个，其他一切都无从谈起。在这之前，每一个汽车配件都需要工人一一打磨再组装，直到尺寸合适为止。福特对此并不满意，他曾经说过：“大规模生产不需要装配工。”
有了完全标准化的配件，福特就可以组建他想象中的生产线了。他把工人安排在工作台边，那里有大量相同的配件，可以很快连接或组装上。他的雇员再也不用把时间浪费在打磨和安装上了。这意味着生产速度可以掌控，并且变得更快了。
接着，福特借鉴了屠宰场里的移动生产线的经验。在一些工业化的大型屠宰场里，一头头牛被吊在铁钩上从一个工作台移动到另一个工作台。每经过一站，身上不同部位的肉就会被迅速割下。在福特的工厂里，每一个工作台负责给汽车装上一个新配件。福特不断改进他的生产线，后来福特汽车的下线速度快得惊人。亨利·福特不是第一个发明生产线的人，但却是第一个使它完善的人。
众所周知，福特曾开玩笑说，只要福特T型车是黑色的，人们完全可以把它漆成任何自己喜欢的颜色。但他选黑色作为标准颜色并不是为了美观，而是因为只有黑漆才干得快，才跟得上他生产线的速度！
福特对生产废料同样介意。他受不了地板上堆积如山的锯末木屑，这些乱七八糟的东西不该出现在一间标准化、简单化的工厂里。他烦透了这些废料，就把木屑压成块打包出售，最后还专门为此成立了一家新公司，以他堂妹夫的名字命名为E. G.金斯福德（E. G.Kingsford）公司。
福特通过简单化和标准化提高了效率，生产线的生产速度不断加快。到1915年，制造一辆汽车所需的时间缩短了90%。随着汽车生产数量的增多，成本也相应下降。1908年推出的福特T型车售价为825美元；到1912年价格降到了575美元；到20世纪20年代中期，售价更是降至290美元。低廉的价格改变了美国的道路面貌。1916年，美国公路上行驶的汽车半数以上都是同一型号——黑色的福特T型车。
像那时候的很多实业家一样，福特认为他的目标就是把民主延伸到商业领域。他在这方面取得了极大的成功。十几年前汽车这个东西还是专属于有钱人的玩物，而现在就连福特公司的蓝领工人也都买得起了。福特不仅赢得了市场份额，还创造了一个全新的市场。他是流水线生产的大师，进而也创造了世界上第一件大众消费品。
福特对规模、标准化和简单化的不懈追求，终结了第一次工业革命。从20世纪初开始，他的大规模生产流水线被广泛应用，渗透到当今世界的各个领域。福特公司的成就是巨大的，但此外也出现了许多创新。比如说汽车工业，丰田（Toyota）、通用汽车（GM）等公司在20世纪都有了技术上的改进，但它们仍然要依赖大规模生产线来制造大众化产品。苹果公司（Apple）是全世界最具价值和创新能力的公司之一，虽然它生产的产品有许多是亨利·福特做梦也想象不到的，但福特还是可以准确预测出这些产品是怎样被制造出来的。事实上，从福特开创现代生产的新世界以来，即便加入了机器人技术、先进的材料以及计算机建模，生产也并没有经历全球性的范式转变。
现在的问题在于，福特的天才计划已经后续乏力。制造业巨头仍指望通过简约化和标准化生产来榨取效率。我们也许会感到惊讶，投入了那么多的时间、金钱和智力，现代制造业却仍然是一个效率十分低下的全球体系。解决这些问题的办法并不是进一步压榨。规模化、简单化和标准化的方法已经被利用到了极限，亨利·福特的大规模生产已经穷途末路。但我们也不是完全无计可施。如果福特模式并不是制造业发展的必然方向呢？如果出现一项新技术，给制造业来一个天翻地覆的改变呢？
超越规模
事情从此变得有趣起来。大规模生产通过不断提高规模和标准化程度创造了大众市场，比如说生产100万辆黑色福特T型车。生产的产品越多，它的优势就越明显。但3D打印的成本不与生产的单位数量挂钩，即便产量少也不会亏本，因为它的单位成本是始终不变的。
最初3D打印的成本很高，尤其是与高效的大规模生产模式下低廉的单位价格相比较。今天，3D打印只有在少数几种工业生产中才称得上划算，而且3D打印的产品刚开始的质量也很差。但几乎每一项变革性的技术在推行之初都会有同样的缺点，更何况它正在快速改进。
从1990年到2000年，随着打印机的质量提高和成本降低，3D打印应用于工业生产终于成为可能。从那时起，3D打印主要应用于快速成型。有了这种工艺，设计师和工程师可以很快做出设计样品。3D打印快速成型的市场价值迅速增长，仅在美国就达到几十亿美元。斯科特·克伦普的斯特塔西公司就是3D打印机制造商中的佼佼者，市值高达数十亿美元。
今天，工业用途的3D打印机正被用于生产工业部件，其精确度和公差都与传统制造方式相当。越来越多的企业悄悄开始了大胆的试验，尝试将这项技术应用于快速成型之外的其他领域，比如用以取代实物库存的按需生产、快速设计迭代以及定制生产。
成本越来越低、质量越来越高，这种势头发展的结果只有一个——3D打印独有的高度的设计灵活性和高超的定制生产能力，将使越来越多传统制造业的价值链变得脆弱不堪。假如成本一样、质量相当，设计师和工程师都会青睐3D打印生产为他们提供的高度的设计复杂度空间。而消费者自然也会更喜欢功用和外观都完全符合自己需求、能按要求在特定时间和地点生产特定数量的定制产品。随着价格持续下降，3D打印将在越来越多的领域取代传统制造业。3D打印正在改变一切。最终，增材制造的兴起将把工业革命取得的成就远远地甩在后头。大颠覆已经开始！
福特改革制造业
1988年，福特汽车公司购买了一台早期的SLS 3D打印机，那是世界上的第三台SLS 3D打印机。公司高级制造中心的负责人对新的3D打印技术非常着迷，不断抢购最新研发出来的3D打印机。随后，福特公司购买了第一台分层实体制造机（LOM，Laminated Object Manufacturing），这台机器可以用纸质层压板建造出三维物体。事实上，福特公司花钱买的是一台还“不存在”的机器——他们资助了这台分层实体制造机的研发。
一家名叫DTM的公司也研发了一台激光打印机的早期版本，这台机器能用金属打印3D物体。该产品的研发得到了美国国防部高级研究计划局（DARPA）的资助。这个机构在互联网的研发中也同样扮演了关键性的角色。福特公司购买了一台这样的以金属为原料的打印机，还购买了一台斯特塔西公司生产的熔融沉积成型机——这台机器用塑料来打印。
有了这项前沿技术，福特公司高级制造中心把公司的工程师召集在一起，用一周时间培训他们如何使用这些机器。经过培训的工程师可以随时使用中心的机器，只要机器是空闲的。但他们中有很多人回到各自的部门后，却要求公司再购买一台机器放到他们自己工作的地方用。这就是问题所在：虽然公司买回了大量硬件，新技术也引起了一些工程师的兴趣，但它们并没有真正派上用场。福特公司在3D打印机的使用上能迈上新台阶，全靠少数几位工程师持久的好奇心在推动。
哈罗德·西尔斯是福特公司的一名老员工，在福特工作了25年。初到公司时，哈罗德是一位计算机辅助设计（CAD）专家。计算机辅助设计是一套程序，能帮助工程师虚拟设计出3D物体，而无需真正触碰它们。这项技术在今天也许已经司空见惯，现在即使是新手也能轻松编辑音乐、图片和电影。但在20世纪80年代，在一些大型制造企业的设计部门，计算机设计程序才刚刚开始取代绘图桌和铅笔。哈罗德所在的部门也购买了一台3D打印机，还对人员进行了培训，然后机器就被锁进了储藏室。大约半年后，西尔斯找到他的上司，表示有兴趣用一用这台打印机。他的上司（西尔斯形容他是个“真正的技术员”）听了以后非常兴奋。
他说：“很好！这东西被锁起来不用实在是太可惜了！”
于是，西尔斯开始帮助工程师们，把他们的计算机辅助设计方案迅速转换成3D打印机能够识别的数字文件。不久，西尔斯被调离计算机编程岗位，开始操作3D打印机。今天，他已经成为了一位增材制造技术的专家。正是在那段时间，亨利·福特的公司成了掌握3D技术并利用这项技术进行创新的全球领先企业。
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