原標題：3D打印創(chuàng)造的未來

        5月21日消息，杰里米·里夫金在《第三次工業(yè)革命》寫道：“第三次工業(yè)革命 40 年的基礎設施建設將創(chuàng)造出無數(shù)的新商機和就業(yè)機會..... 即將到來的互聯(lián)網(wǎng)技術與可再生能源結(jié)合而釋放的合作性權(quán)力，將從根本上重構(gòu)人類的關系。”而最近大熱的3D打印機則可能是這第三次工業(yè)革命中的一項革命式技術。

 

        其實3D打印這一概念早在上世紀80年代就已經(jīng)出現(xiàn)了。從1986年Charles Hull開發(fā)了第一臺商業(yè)3D印刷機到1995年MIT創(chuàng)造了了“3D打印”這個名詞，3D打印正在一步步的朝我們的生活走來。英國的《經(jīng)濟學人》雜志認為3D打印技術將與數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動實現(xiàn)新的工業(yè)革命，美國《時代》周刊已將3D打印產(chǎn)業(yè)列定義為“美國十大增長最快的工業(yè)”，越來越多的科技媒體 也在競相討論著關于3D打印的話題。它給普通人最大的感受就是人人都是發(fā)明家，人人都是制造商，只要你想要一個東西，無論是模型、零件甚至食物、汽車，只 需你動動鼠標，3D打印機不多時就能將其自動打印成型。這聽起來就如同科幻小說中的情節(jié)，如同一個取之不盡的寶庫那樣令人神往。看到這里很多人不禁要問： 什么是3D？3D打印真的就那么神奇嗎？

        簡單來說，3D打印就是在兩維平面打印的基礎上多增加了一維。它的根本工作原理與傳統(tǒng)的打印機基本 相同，只不過3D打印的原材料更為特殊，經(jīng)過與電腦連接之后，打印機將這些“打印材料”逐層疊加，通過每一層不同圖形的累積，最終形成了一個三維物體，從 而將電腦上的模型變?yōu)榭梢姷膶嵨铩?/span>

        起初，3D打印只停留在科學家的實驗室里，隨著技術的發(fā)展，這一技術已經(jīng)逐漸平民化，進入到我們生活里 面。最初3D打印機非常龐大，一般只存在于醫(yī)院、企業(yè)、實驗室等研究機構(gòu)中，而且使用費用更是不菲，幾十幾百萬不等。不過目前3D打印機早已不再那般笨 重，基本上跟常見的噴墨打印機差不多大小，而且有關3D打印的設計軟件也原來越多，有了硬件跟軟件的支持，3D打印想不火都難。

        到今天，3D打印機已經(jīng)能夠打印出很多東西，對醫(yī)療、文化、建筑、食品、汽車等行業(yè)也產(chǎn)生了非常大的影響，它的應用范圍之廣可能是我們無法想象的。理論上來說，只要是能夠在計算機上繪制成型的產(chǎn)品都可以通過3D打印機將之付諸現(xiàn)實。下面我們就通過3D打印在各行業(yè)帶給我們那些美妙絕倫的產(chǎn)品，來暢想一下3D打印所創(chuàng)造的未來吧。

一、傳統(tǒng)制造業(yè)

        3D打印沖擊最大的無疑是傳統(tǒng)的制造行業(yè)。由于3D打印是通過計算機進行建模控制，所以在成本、速度以及打印的精確度上要勝于傳統(tǒng)的制造行業(yè)。另外由于3D打印快速、精準的特性所致，非常適合用于規(guī)模生產(chǎn)，從而降低了成本，提高了效率。

世界首款3D打印汽車Urbee 2

        這是一款混合動力的汽車，它的絕大多數(shù)零件都是用3D打印的方式完成，而它的打印材料大部分則是塑料，地盤和引擎還是鋼鐵鋼鐵材質(zhì)。這款汽車是由Jim Kor和他的Kor Ecologic團隊合力完成。他們認為未來的汽車應該是“用最少的能耗開最遠的路程；把生產(chǎn)、使用、回收過程的污染降到最低；盡可能用汽車產(chǎn)地附近的原 材料生產(chǎn)汽車”。

        Urbee 的生產(chǎn)車間是RedEye，世界上第一款3D打印機摩托車原型也誕生于此。Kor認為3D打印的一個巨大的優(yōu)勢就它具有其他片狀金屬材料所不具備的靈活性 和可塑性。 傳統(tǒng)的汽車制造是生產(chǎn)出各部分然后再組裝到一起，3D打印機能打印出單個的、一體式的汽車車身，再將其他部件填充進去。據(jù)稱，新版本3D汽車需要50個零 部件左右，而一輛標準設計的汽車需要成百上千的零部件。

        于是3D打印讓制造業(yè)變得更簡單。只要將模型的每部分上傳到打印機上，經(jīng)過大概2500小時，就可以將所有的塑料部件集齊，然后他再把這些東西組裝在一起。完整的Urbee看上去像是一個大號電腦鼠標。

全球首款采用3D打印技術的滑雪板

         Signal跟GROWit 3D兩家公司通過3D打印的方式打造了一臺滑雪板，不過受制于本身的物體大小，他們將滑雪板分成了一小塊一小塊地進行打印，最終將各部分通過樹脂真空封接接完成。

        在外形上與傳統(tǒng)的滑雪板并沒有什么太大的區(qū)別，采用了更加寬的板頭設計，外型上也更為大氣一些，為了保證期堅固性，Signal在這塊滑雪板上加入金屬條進 行固定。雖然它可以用來滑雪了，滑行速度相當?shù)芈２贿^Signal則認為，只要對它進行一些改進，就能解決掉速度慢的問題。

        我們都知道， 在高速滑行的時候，雪板的堅固程度非常重要。而很多雪板為了提升耐用度和安全性，都采用了一次成型的制造技術。但對于這款3D打印機來說，僅能分塊打印， 再拼接使用，但堅固程度上肯定是大打折扣，如果要是能有個大點的設備，也許情況就會不一樣。我們也期待著，真正能打印出完整滑雪板的3D打印機能快點出現(xiàn)。

二、醫(yī)療行業(yè)

        對于那些需要器官移植的患者來說，3D打印技術無疑是他們的福音。一方面我們無需擔心不同機體器官之間的排異反應，另一方面相較于人體器官，3D打印成本非常之低，例如打印一個人體心臟瓣膜，只需要價值10 美元的高分子材料即可。

3D打印人體器官

        英國赫瑞瓦特大學成功研制了一種基于胚胎干細胞能夠定制化打印制造人體器官組織的新技術。如果這項技術可以普及開來的話，許多重癥患者就能夠很容易的獲得可供移植的肝臟、心臟、人體組織等其他人造器官。

        之前科學家已經(jīng)用相同的方法制造除了骨骼和皮膚，不過目前他們希望能夠培育更復雜的胚胎細胞架構(gòu)，從而打造出精密的“人體器官”。科學家研究發(fā)現(xiàn)，通過改變 3D打印機噴嘴直徑可精確控制細胞分發(fā)的速度，新打印形成的胚胎細胞具有能夠轉(zhuǎn)變成為任何類型細胞的能力。如果這項技術最終成行的話，不僅解決了器官捐量 上的難題，同時可以避免器官移植排斥性等難題帶來質(zhì)上的提高。

        該項目的負責人威爾-休博士表示：這是人類首測實現(xiàn)用3D打印機制造人類干細 胞，這項技術能夠制造更多精準的人體器官從而去幫助更多人。長遠規(guī)劃來看，打造能夠依據(jù)患者的細胞進行定制和人體植入的3D人體器官，實現(xiàn)該計劃的第一 步；接下將干細胞轉(zhuǎn)變成為人們所期望的細胞，使之能夠最終培育形成新的人造器官，從而完全匹配患者的身體情況。

3D打印：毀容者的救星

 

        據(jù)《悉尼先驅(qū)晨報》報道，一名患者因為癌癥不得不切除了臉的大半部分，從此他的臉上留下了一個大洞，更糟的是因為這個原因他將無法進行正常的飲食，只能依靠飼管進食，必須用手托著臉才能夠說話。

        醫(yī)生首先利用CT和面部掃描技術掃描Moger的頭骨，然后根據(jù)掃描的圖像在電腦中構(gòu)建正常的臉部3D模型，最后利用3D打印技術將模型打印出來。通過使用特殊的尼龍塑料，醫(yī)生可以打印出的假臉能夠與患者面部進行完全貼合。無獨有偶，用來固定假臉的螺絲也是3D打印的產(chǎn)物。

        手術是非常成功的。半邊的假臉令患者Eric Moger的生活發(fā)生了質(zhì)的變化，不僅能夠正常進行飲食，而且說話時再也不用托著嘴巴。他本人也對生活重新燃起了希望。而這一切，正式歸功于3D打印技術。

三、文物保護

        3D打印出的復制品可以作為博物館里文物的替代品予以展出，避免真品遭受到意外的傷害。

3D打印19世紀的人面壺

        來自南卡羅來納州的非裔美國人Chipstone 通過3D打印技術創(chuàng)作了一件19世紀的人面壺。這是一種描繪人臉的陶壺，原始制作材料為高嶺土，由19世紀下半葉尚處在奴役階段的非裔美國人創(chuàng)造。

        制作過程也與常見的3D打印無異，通過3D掃描儀掃描人面壺之后形成3D模型，然后在計算機中進行檢驗和調(diào)整。模型構(gòu)建好之后就可以交給3D打印機進行打印 了，打印陶器使用的是激光粉末燒結(jié)技術。打印完之后的人面壺表面細節(jié)上完全吻合，除了沒有采用相同的釉彩，取而代之的是電鍍一層帶有銀色光澤的鎳，頗具現(xiàn) 代元素。

3D打印的修復古文物領域應用

        根據(jù)Wired的報道，哈佛大學閃族博物館的兩位研究員Greene和Aja利用3D打印機和3D掃描軟件，成功修復了一個在3000年前被打碎的瓷器獅子。

        他們首先拍攝每塊碎片制作3D模擬圖，然后將其整合，做出了原物的3D模擬圖。通過對比模擬圖與同地發(fā)現(xiàn)的完整物品，他們能夠很清晰而明確的找到缺失的部分以及結(jié)構(gòu)，最終將這些的缺失部分再用3D打印機打印出來即可。目前，重新修復的瓷器已經(jīng)在博物館展出。

        Greene 認為，3D打印機的使用可以為物質(zhì)文化提供一種“版本控制”。對于他們來說，他們最關注的還是博物館內(nèi)大量收藏的珍貴文物。“閃族博物館有成千上萬的物品 可以用上這種技術，全世界的其它博物館也是一樣”，Greene說，“3D成像，無論是否進行3D打印，都是一種學習、保存、分享和教授物品使用的完美方 式”。

        不過，掃描這些文物也面臨著新的挑戰(zhàn)，因為這不僅需要技術，還需要懂得文物保護。“我們需要一個小心對待物品的公司，最好在我們的博 物館內(nèi)，或者在我們的監(jiān)督下工作”，Greene 解釋說，“幸運的是，我們曾經(jīng)和Donald Sanders有過合作，他曾受過考古學訓練，而且經(jīng)常和工藝品打交道”。如果藝術品實現(xiàn)3D打印復制的話，會對文物帶來更多的保護，當然以后我們在文物 交易市場更要小心了，可能一不小心就會買到一個極其逼真的3D打印贗品。

四、建筑行業(yè)

        在建筑行業(yè)中，已經(jīng)有不少設計師、工程師涉及3D打印行業(yè)，通過3D打印機打印的建筑模型更為快速，成本也更為低廉，而且更接近于設計師的原始構(gòu)思，提供了工作效率，節(jié)省了大量的建筑原材料。

世界上第一座3D打印建筑：莫比烏斯屋

        荷蘭阿姆斯特丹建筑大學的建筑設計師Janjaap Ruijssenaars最近利用3D打印技術完成了全世界第一座3D打印建筑，其外形酷似“莫比烏斯環(huán)”，將天花板延伸成為地板，建筑內(nèi)部則可以延伸成為外墻。

        Ruijssenaars和數(shù)學家、藝術家Rinus Roelofs共同設計了這個項目，他們首先利用3D打印機將所需要的建筑塊逐塊打印出來，每一塊的尺寸都達到了6×9米，然后拼接成一個整體建筑，預計需要耗時一年半才能完成。

        這次使用的3D打印機也是非常特殊，由意大利發(fā)明家Enrico Dini設計出來的“D-Shape”，體型上要比一般的3D打印機龐大的多，可以使用砂礫層、無機粘結(jié)劑打印出一幢兩層小樓。不過盡管如此，打印一件完 整的建筑物難度還是非常大的，超過1000平米的3D打印建筑仍需要混凝土來加強。Ruijssenaars稱第一座3D打印的“觀景房屋”將于2014 年最終成型。

3D打印月球建筑

        在月球上建造一座“月球基地”，在很多科幻小說以及電影中都成出現(xiàn)過。隨著科技的發(fā)展，構(gòu)建類似于太空站的月球基地在技術上已經(jīng)比較成熟，不過由于地球與月 球之間的距離過于遙遠，運輸建筑材料的成本過高，導致這一想法一直未能實現(xiàn)。不過有了3D打印技術之后，這一難題可能就迎刃而解了。

        歐洲航天局聯(lián)合Foster+Partner公司以及Monolite UK公司決定使用月球本身的巖石作為建筑材料，利用3D打印機，配合三維打印，讓人類在月球上構(gòu)建基地成為可能。

        該建筑利用一種類似于“懸鏈線”形拱頂以及蜂窩結(jié)構(gòu)的墻體，使建筑內(nèi)部能免受月球上的小型流星體和太空輻射的損傷。除此之外，基地還設計了一種增壓充氣配件來保護建筑物內(nèi)的宇航員，整個生活區(qū)就像一個牢固的保護殼。

五、配件飾品行業(yè)

        3D打印為消費者提供了更多充滿個性化的選擇，只要展開你的想象力，就能夠為自己打造一些專屬個性配飾。目前國內(nèi)外已經(jīng)有不少公司為消費者提供個性化的3D打印服務，很有市場前景。

3D打印的骷髏手機外殼

        在手機千篇一律的情況下，很多人都會選擇一些個性十足的手機殼來彰顯自己的與眾不同，當時我們買到的手機殼往往跟我們心中理想的還有些差距。不過有了3D打印之后我們就能夠隨心所欲打造自己的個性化專屬手機殼，因為它可是“獨一無二”的。

        國外一名名叫Hugo Arcier的設計師利用3D打印機打印了一組精致的骷髏手機外殼，它有著極其復雜的細節(jié)和極其華麗的視覺效果，每一件作品都堪稱為藝術品，而且還有多種造型可以選擇。

        目前這款手機殼售價為52美元，折合人民幣約323元，在線選擇好自己喜歡的圖案并完成支付后，商家就會打印出貨了。

3D打印色彩斑斕個性化音響

        一位名為為Evan Atherton的Autodesk通過3D打印機打印出了一套Objet Connex 500音響。與傳統(tǒng)音響不同的是，它可以跟隨音樂的變化呈現(xiàn)不同的顏色，使用起來非常個性，而且造價方便也更為低廉。

        它的工作原理其實還是比較簡單，首先用橡膠跟塑料將音響的外殼打印出來，然后通過內(nèi)嵌LumiGeek單片機對可尋址的RGB LED燈管進行控制，最終就能實現(xiàn)隨著音樂脈動進行變色。為了能夠更方便的進行控制，Atherton還為此專門研發(fā)了相關的配套應用。

        制作這套音響需耗時60小時，因制作成本還是很高的，總造價約為2000美元。如果是商用進行量產(chǎn)的話成本將會大大縮減，只不過目前Atherton并沒有出售的打算。

        總結(jié)：3D打印已經(jīng)像我們慢慢走來，越來越多的3D打印產(chǎn)品也已觸手可及。如果你真的喜歡創(chuàng)造與嘗鮮的話，3D打印能夠最大可能的滿足你的創(chuàng)造欲，制作出你想要的任何事物。所以，以后有機會的話不妨就買一個3D打印機，創(chuàng)造未來世界其實真的非常簡單。（更多3D資訊，盡在web3D納金網(wǎng)http://www.narkii.com/）