美國《連線》雜志本期封面
使用3D打印機就像打印一封信：輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數字文件便被傳送到一臺噴墨打印機上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一幅二維圖像。而在3D打印時，軟件通過電腦輔助設計技術（CAD）完成一系列數字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上，后者會將連續的薄型層面堆疊起來，直到一個固態物體成型。3D打印機與傳統打印機最大的區別在于它使用的“墨水”是實實在在的原材料。
舉個最簡單的例子，制造體育課用的實心鉛球：傳統的方法是，先做一個球形的模具，然后澆鑄高溫的液態鉛，最后等其冷凝；而使用3D打印，則是在電腦軟件上寫下或者導入實心球體的數學模型，然后給3D打印機準備足夠的鉛粉，3D打印機會采用液態黏合劑或者激光燒結的方式用原材料微粒逐層把鉛球打印出來，看上去就像擠奶油一樣造出了一個實心金屬球。如果是要打印一個空心球，打印材料中就需要加入凝膠劑或其他物質以提供支撐或用來占據空間。這部分粉末不會被熔鑄，最后只需用水或氣流沖洗掉支撐物便可形成孔隙。如今可用于打印的介質種類多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質。有些打印機還能結合不同介質，令打印出來的物體一頭堅硬而另一頭柔軟。
今年4月，英國著名雜志《經濟學人》報道稱“3D打印將推動第三次工業革命”。而上周出街的著名科技雜志《連線》十月刊則將《3D打印機改變世界》作為封面報道。似乎，這項革命性的技術已經離我們不遠了。
乘坐地鐵來到紐約布魯克林第三大道，在一幢位于偏僻角落的房子前停下并敲敲門，一個頭發凌亂的男子打開了門，并把你引了進去。沒錯現在你來到了BotCave，這里有125名工人正在生產面向未來的產品。
BotCave是MakerBot的大本營，為了讓普通大眾用得起3D打印機，這家公司已經花費了將近4年的時間，然而MakerBot曾生產的任何設備都比不上現在這些工人正在制作的新型打印機。Replicator 2不是一套復雜的設備，也不需要你處理高級的軟件，它由一個簡單的操作系統驅動，你可以輕易地把電腦中的設計圖紙變成實物，就像打印圖片一樣簡單。入門級的Replicator 2售價2199美元，而高端產品Replicator 2X售價2799美元，它可以打印更加復雜的東西。MarkerBot下了數百萬美元的血本開發這兩款設備，他們認為3D打印機的春天馬上就要來了。
同以前的產品相比，Replicator 2系列線條流暢、有金屬質感而且更加時尚。你也許聽說過3D打印機，但是手里還沒有一臺，但是MakerBot的CEO布雷·派蒂斯說，Replicator 2系列將改變這一切。
他們把自己內部制作的東西都陳列在展架上，前幾代MakerBot人就像是些笨手笨腳的工匠，他們即對設備本身感興趣也對設備所制作出來的東西感興趣。就像自制電腦俱樂部1997年幫助生產出Apple II一樣，MakerBot屬于自制打印機俱樂部，這個俱樂部囊括了全球這個領域的業余愛好者，他們希望利用現有技術，生產出惠及所有人的產品。自從MakerBot于2009年初成立以來，已經售出了13000臺3D打印機。
隨著這種打印機越來越穩定，人們的注意力從機器本身轉移到了它們所打印出來的物品。MakerBot的應用程序已經可以用來制作玩具：玩偶之家的家具、棋盤游戲零件以及各種模型。打印、上色然后玩，就這么簡單。在MakerBot的社區網站Thingiverse 和類似的網站Tinkercad 及Autodesk上，有很多預先設計好的文件，你能想到的東西那些地方幾乎都有。人們只需把它們下載下來，然后輸入到MakerBot的設備打印。
為了擴張，去年MakerBot從投資者那里融資了1000萬美元，其中還包括亞馬遜的創始人杰夫·貝索斯。他們需要做更多的努力來應對新出現的一系列低成本3D打印機，包括中國的設備。這些資金將被用于研發、工程、制造以及建設一個新的公司總部。為了給愛好者制造合格的產品，這些舉措都是必要的，同時要想在塔吉特商場出售產品，他們也必須擴大公司規模。
現在世界進入了MakerBot時刻。30年前蘋果讓桌面出版系統成為了主流，而現在他們的目標是讓Replicator 2給大眾帶來新的沖擊：創造出桌面制造系統。多年前人們用早期的Mac做出了一些亂七八糟的字體和剪貼畫，但是隨后他們開始不斷改進，當進入網絡時代的時候，全新的印刷方式出現了，而一個新的工業也孕育而生：桌面出版系統改變了世界。
和最初使用桌面出版設備的人一樣，今天人們也不會關注第一批使用3D打印機的人。但是由于配備了更易操作的軟件和可選擇的雙層擠壓機，Replicator 2系列已經可以識別更加多樣的曲線，制造出更加復雜的東西，而且分辨率更高、色彩更豐富、質量更有保障。再加上數據庫中包含的自由設計圖案越來越多，我們可以預測今天由工廠大批量生產的各種模型將被取代。3D打印機制造的物品可能沒有大眾化產品質量好，但是將更符合人們的要求也更有創意。
你可能覺得3D打印機是邊緣技術，只有標新立異的人或者是高端設計室才用，但其實在不經意中，你早就接觸到了3D打印產品。比如在牙科診所，很多定制的口腔設備現在都要使用3D打印機。口腔防護器可調整牙齒的排列，牙科醫生掃描了牙齒的位置后就可以利用3D打印機很快地制作出牙齒的模型，然后現場磨制假牙給你換上。
除了口腔設備，很多消費產品和電子器材的模具也是用3D打印機制作出來的，甚至包括你身邊房子的模型。如今人們可以隨意用3D打印機制作玩具人偶，如果你身在東京還能做一個你的真人頭像。商用3D打印機使用的材料還不多，主要是金屬和塑料，但是研究人員正在試驗使用更多的材料，比如木質紙漿和糖。
3D打印機采用遞增技術制造實物，也就是一層層地從底部開始制作。軟件首先要檢查要打印產品的設計文件，然后分析怎樣才能用最少的時間、最少的材料把生產出產品。例如做一個兔寶寶玩偶，首先機器根據說明書把外壁做出來，在保證強度和用料最少的前提下，軟件會自行計算出外壁的厚度。如果沒有一定的內部結構，玩偶將非常脆弱，因此為保證玩偶更加結實，軟件還能設計出蜂窩狀的內部支撐結構。
然后軟件控制機器一層一層的制作實物，每層的厚度都盡可能的薄。當打印機探針移到制作區時會自動吐出制造材料，軟件也會選擇最合適的路徑，讓探針移動的距離最小。當一層制作好后，打印機的制作平臺將下移，然后探針開始制作下一層，就這樣一直到做好為止。整個過程就像是變魔術，你不需要知道機器如何運轉或者怎樣選擇最合適的路徑，軟件幫你搞定一切。我們將進入一個新時代，你不需要思考如何制作一個3D產品，你只需要知道自己想要什么就夠了。
家用3D打印機會非常有趣，它將開啟一場新的工業革命。MakerBot使用G-code語言和工業生產中使用的標準控制語言一樣，所以一旦在電腦上設計了什么東西，你不僅可以在自己的桌面制造系統上造出一個實物，還可以上傳到商業制造服務網站上生產出更多，比如Shapeways和Ponoko以及中國阿里巴巴上的代加工廠。你所要做的就是點擊鼠標，插入信用卡，開始自己的制造生意，你設計的東西甚至可以直接送到用戶手中。
不管是設計、生產還是銷售，Replicator 2的一切都必須適合普通美國家庭的需要。就比如說打印材料，入門級的Replicator 2使用的是一種環保生態塑料PLA，它的主要成分是玉米淀粉。和其他材料不同，溫度降低的時候PLA不會收縮，因此不需要機器進行太多調整。派蒂斯說：“PLA是可降解的，打印時的味道就像奶油蛋糕。” MakerBot的PLA在網上的售價是48美元每公斤，一公斤PLA足夠做400枚國際象棋。
MakerBot還希望大大降低顧客收到貨物的時間。以前只有客戶下單的時候，MakerBot才開始生產，這就意味著你必須焦急等待6周以上才能得到3D打印機。忠實粉絲也許還能忍受，但是對于普通消費者肯定不行，尤其是那些在節假日前后準備送禮物的人，因此MakerBot必須在銷售前預付成本。派蒂斯希望在9月19日發售Replicator 2s的時候能有2100臺存貨，這將是他們有史以來最大的存貨量。
這家公司在零售方面也加大了賭注：一天內它在曼哈頓和休斯敦開設了兩個零售店。除了銷售新機器，零售店還會給顧客現場演示制作過程。派蒂斯說：“你去MakerBot買東西就會看到那里正在現場制作實物，我希望人們駐足在商店門口，驚奇地看著里面發生的一切。”
現在對MakerBot，是個關鍵時刻，派蒂斯認為展示效應是最重要的：比如早期的電腦，在真正使用前沒人理解這個設備的魅力。派蒂斯說：“在人們買MakerBot之前，他們會想象很多種用法，比如做自行車的零件或者一個把手，但是當他們真正得到一臺3D打印機，想法就會改變，他們將創造出各種神奇的東西。”
他們可以制作首飾、智力玩具以及各種怪誕的雕塑。孩子們會要一些奇怪的玩具，而用戶將在他們眼皮底下變出來，先在屏幕上設計然后再把它變為現實。當派蒂斯剛剛開始出售MakerBot時，一半以上的用戶是程序員，而現在更多的是父母。
孩子也將有收獲。由于電子游戲的普及，很多孩子已經能夠應對屏幕上的3D圖像。像比爾·蓋茨這樣的軟件企業家都是伴隨著早期的電腦成長起來的，這也激發了他們的潛能。所以下一代3D打印創意將從孩子們中產生，而高中也將恢復手工課，并從新命名為設計課，尤其是在學校購買了MakerBot產品后。有多少學生會拒絕設計并打印真實的東西而去做一個PPT演講呢？
然而推出一款可靠便于使用的產品還不夠，MakerBot還需要避開競爭者，比如行業巨頭3D Systems，他們的3D打印機Cube也是針對主流用戶開發的，還有中國的競爭對手PP3DP，他們也開發了Up!打印機。MakerBot希望憑借更高的分辨率和打印更大物體的能力，Replicator 2可以在1000美元至2500美元這個價位內的競爭中勝出。
當然還有一些仍沒有染指3D業務的公司：惠普、Epson以及其他2D打印機巨頭?，F在它們更專注于技術許可和高端專業打印。但是在3D打印市場變得足夠大之前，這些巨頭是不是會覺醒？當問派蒂斯這個問題時，他自信的說：“到那時我們已經把它們遠遠拋在身后了。”
所有證據表明，當用戶從早期的高端使用者轉向那些只希望追趕潮流的人的時候，3D打印機的拐點就到了。也許用不了幾年沃爾瑪和科斯科將出售數百萬臺3D打印機，而當惠普和Epson這樣的巨頭進入后，將產生巨大的規模效應，那時3D打印機的售價可能只有99美元，每個人都可以買得起。
但這并不意味著我們要用3D打印機打印所有的東西。數字制造時代的意義是我們可以在大規模生產和個性化生產之間進行選擇。盡管你可以在自己家做100萬只橡皮鴨，但這并不意味著你一定要這么做。如果用3D打印機制作橡皮鴨，做第一只的成本如果是20美元，做第100萬只的成本還是20美元，不會有規模效應。然而使用傳統的方法，你需要制作鴨子模具，也許生產第一只的成本需要1萬美元，但是生產量增加后，初始費用將被不斷攤銷，而當生產到100萬只的時候，成本可能只有幾分錢。如果小規模生產，應該使用數字生產技術，但是如果大規模生產則傳統的方法更好。不過很多小規模生產的商品比大規模生產的商品更有價值，過去我們只能靠手工制作小規模生產的商品，而以后可以利用數字制造技術。
在《星際迷航》中，皮卡爾艦長想要一杯熱飲，他只需和機器說：“茶，熱的。”現在盡管茶還不能自動生成，但是杯子呢，你可以自己做一個。
