大颠覆：从3D打印到3D制造 [The Great Disruption] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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产品特色

编辑推荐

随着3D打印技术的兴起，工业革命的第二次浪潮正在袭来。3D制造将会带来的既令人着迷又令人生畏的变化，它将改变世界，就像福特T型车颠覆交通业，谷登堡的印刷机引发了信息革命一样。每一项新技术的采用都会掀起两波，而不是一波浪潮。*次浪潮是革命性的大规模生产，第二次浪潮是颠覆性的定制化生产。为了做好准备，企业应该马上采取措施，在工业革命的第二次浪潮中竞争与生存。
3D制造革命广泛而深入，且发展迅猛，以下技术突破只是冰山一角：
? 阿姆斯特丹的一台机器可以在运河上打印出一座可以通行的造型精美的人行桥，不用人来指挥，也不用搭脚手架。
? 一家全球汽车制造商设计出了一款可以根据实时行车条件自动改变其物理形状与结构的汽车。
? 哈佛大学的一名研究人员用3D打印技术制造出了只有一粒沙子大小的电池。
? 一名宇航员在太空打印更换部件，一位航运公司的管理者也在其货船上做着相同的事。
你要考虑的问题，不再是会不会出现一场历史性的大变革，因为它已无法避免，且势不可当。既然变革即将来临，你和你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？

内容简介

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。*早一款3D 打印机价格低于5 000 美元，直到2007 年才推出，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 打印实现了长足的发展，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。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！
“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。

作者简介

（美国）里克·史密斯（Rick Smith），World 50创始人兼CEO。《华尔街日报》畅销书The 5 Patterns of Extraordinary Careers和The Leap作者。Fast Radius公司联合创始人，TED演讲人。 （美国）米奇·弗里（Mitch Free），数字制造业专家，2000年创立MFG. com并任总裁兼CEO。2005年当选Inc杂志“2005年度企业家”。Fast Radius公司联合创始人。

精彩书评

要想在这场颠覆所有行业的技术巨变中独占鳌头，这本书是每个人都需要读一读的。
——贝丝·康斯托克，通用电气公司副总裁

对于各行各业的领导者为何要理解3D打印且必须此时此刻就要去理解它，本书给出了令人信服的论述。
——艾伦·格什恩霍恩，UPS首席商务官

3D打印的全球化时代已经到来。准备好迎接下一场工业革命吧，希望本书能对您有所启发！
——陆凯德，SAP全球管理委员会成员

目录

前 言 数字化与3D 打印工业革命：从“图形”到“工业部件” // VII
序 “它会改变一切！” // 001
第1 章 范式+ // 007
高难度，小批量，变化无穷 // 014
定制人体 // 017
点播时代 // 020
大规模定制 // 024
新视角 // 027
第2 章 彩泥的启示：一种新的制造方法 // 029
加起来 // 034
更复杂 更自由 // 037
向前走 更简单 // 040
超越规模 // 043
福特改革制造业 // 045
重回1994 // 049
第3 章 第二次浪潮 // 053
字词之外 // 058
从印刷术到互联网 // 059
信息颠覆 // 062
革命与火车 // 066
复杂与定制 // 068
革命的代价 // 069
快速消失的平衡车（Segway） // 072
第4 章 大规模定制 // 075
量身定制 // 082
总价值 // 085
福特探索第二次浪潮 // 086
零件百宝箱 // 092
对速度的要求 // 094
海陆两用工厂 // 096
第5章 无限制设计 // 099
制药快车道 // 103
免费的复杂度 // 106
整体制造 // 107
无所不能的打印 // 110
破解自然之谜 // 111
信息太多 // 116
信息太多，永远不够 // 117
第6章 弹性制造云 // 121
低成本陷阱 // 125
弹性制造云 // 127
直接数字化制造 // 132
太空云平台 // 136
全球大洗牌 // 137
网上做的曲奇饼 // 139
3D 打印不会饿死邮递员 // 142
第7 章 3D 的未来 // 145
更低的门槛 // 151
3D 打印造大件 // 155
3D 打印造小件 // 158
3D 打印“变”出活物 // 159
3D 打印整个物体 // 162
4D 打印即将到来 // 164
打印的新方法 // 167
第8 章 同步性 // 171
文化技术 // 177
改组 // 182
相互联系的发展 // 186
超越自我 // 190
第9章 威胁倍增器 // 193
问题一：知识产权 // 197
问题二：环境 // 200
问题三：工作 // 203
问题四：生物打印 // 204
问题五：3D打印药物 // 206
问题六：国家经济安全 // 207
非洲和新国富论 // 209
3D打印是把双刃剑 // 212
第10章 颠覆性领导 // 215
从静态到动态 // 221
从实物资产到信息 // 223
从等级制度到网络优势 // 225
第一次浪潮的领导方式 // 227
在边缘 // 229
iTunes 软件和苹果应用商店 // 234
第二次浪潮的领导方式 // 235
学习型组织 // 237
第二次浪潮的生产方式 // 238
领导者现在应该做什么 // 239
顾客大胆尝鲜 // 247
第11 章 黑客罗德打印快车道 // 249
创造新的未来 // 256
不断演变的汽车 // 259
跳出当下 // 262
致 谢 // 267

精彩书摘

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？

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！

前言/序言

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》1 000 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，好像是在喃喃自语：

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？”

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