今年以來(lái)，三維打印（俗稱“3D打印”）技術(shù)可謂“風(fēng)起云涌”。各種有關(guān)3D打印的報(bào)道層出不窮，3D打印品也讓人大開(kāi)眼界不僅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以“打印”出人體的毛細(xì)血管，以至于可以用在航天飛機(jī)中給宇航員“打印”各種生活所需。

貌似神奇的“3D打印”技術(shù)，如今通過(guò)開(kāi)源處理之后，逐漸走入日常生活。在工業(yè)設(shè)計(jì)、模具開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，“3D打印”尤為突出，而我們?cè)谌粘Ｉ钪型瑯涌梢?ldquo;打印”出各種千奇百怪的東西。未來(lái)，3D打印機(jī)的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。

這項(xiàng)只有25年歷史的技術(shù)，被英國(guó)的《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》周刊評(píng)價(jià)為“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起，推動(dòng)第三次工業(yè)革命的實(shí)現(xiàn)”，美國(guó)《時(shí)代》周刊已將3D打印產(chǎn)業(yè)列為“十大增長(zhǎng)最快的工業(yè)”。

要“打印”先“虛擬”？

建造3D模型很重要

 
3D打印造房子模擬圖

從技術(shù)原理來(lái)看，與其說(shuō)“3D打印”是一種打印技術(shù)，不如說(shuō)是從“3D虛擬”到“3D構(gòu)造”的過(guò)程。最關(guān)鍵的步驟，是需要在電腦中建立起三維模型。借助3D輔助設(shè)計(jì)軟件，工程師們可以設(shè)計(jì)出一個(gè)個(gè)的3D模型，或者直接照著原型來(lái)設(shè)計(jì)，打印的材質(zhì)不同而已。

隨后打印的過(guò)程，就是一個(gè)“構(gòu)造”的過(guò)程。之所以被稱為“打印機(jī)”，是參照了其技術(shù)原理，3D打印是斷層掃描的逆過(guò)程，斷層掃描是把某個(gè)東西“切”成無(wú)數(shù)疊加的片，3D打印就是一片一片的打印，軟件通過(guò)電腦輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD）完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機(jī)上。打印機(jī)會(huì)將連續(xù)的薄型層面堆疊起來(lái)，直到一個(gè)固態(tài)物體成型，成為一個(gè)立體物體。

因?yàn)榉謱蛹庸さ倪^(guò)程與噴墨打印十分相似，所以，也可以直接理解為“噴墨”。但3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別，就是它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料。

“打印”還是制造？

又一次工業(yè)革命的序幕

原材料需要凝固成型，需要在成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴(kuò)散，然后再噴灑一層均勻的粉末。在一層膠水一層粉末的交織下，實(shí)體模型將會(huì)被打印成型。

一般來(lái)說(shuō)，從成型技術(shù)的區(qū)別看，3D打印機(jī)有兩種類型，一種是堆疊法，一種是燒結(jié)。堆疊只能成型塑料、硅之類的材質(zhì)，對(duì)固化反應(yīng)速度有要求，而燒結(jié)可以利用激光的高溫對(duì)金屬粉末進(jìn)行處理加工出金屬材質(zhì)的東西出來(lái)，實(shí)體可通過(guò)打磨、鉆孔、電鍍等方式進(jìn)一步加工。

所以，“3D打印”說(shuō)是打印，其實(shí)就是一種“制造”技術(shù)。難怪世界首個(gè)公布3D打印機(jī)開(kāi)源數(shù)據(jù)信息的科學(xué)家英國(guó)工程學(xué)家阿德里安·鮑耶表示：“未來(lái)你想要什么，只需下載圖紙，按一下‘打印’鍵，剩下的所有事，請(qǐng)統(tǒng)統(tǒng)交給打印機(jī)。”他甚至認(rèn)為：“3D打印機(jī)將來(lái)不是要取代某一個(gè)制造業(yè)，而是要取代幾乎所有的制造業(yè)。”

打印機(jī)昂貴？

低價(jià)格網(wǎng)上有賣

 
3D打印機(jī)制作的工藝品

都說(shuō)“物以稀為貴”，一套三維打印機(jī)的價(jià)格從一般的幾百美元到上等質(zhì)量的上萬(wàn)美元不等。在網(wǎng)上，很多店家銷售3D打印機(jī)，價(jià)格都在幾千元以上，貴的甚至要萬(wàn)元。甚至還有進(jìn)口的全封閉的3D打印機(jī)，售價(jià)幾十萬(wàn)！

事實(shí)上，自從開(kāi)源軟件Arduino出現(xiàn)之后，普通桌面3D打印機(jī)的價(jià)格已經(jīng)“俯身向下”。由5個(gè)國(guó)際工程師研發(fā)的Arduino開(kāi)源軟件，最初旨在幫助學(xué)生們實(shí)現(xiàn)把輸入的數(shù)據(jù)原型輸出（即3D打印工作），而后推廣開(kāi)來(lái)變?yōu)橥耆_(kāi)源，它的設(shè)計(jì)文件和規(guī)格說(shuō)明書(shū)、控制軟件、文檔（基于創(chuàng)意公用）也是開(kāi)源的。Arduino唯一付費(fèi)的地方就是商標(biāo)。

也正是有了開(kāi)源技術(shù)之后，3D打印開(kāi)始越來(lái)越普及，價(jià)格也從昂貴變?yōu)榈土Ｈ藗兺ㄟ^(guò)3D打印機(jī)，“打印”出更多更實(shí)用的物品來(lái)。

千奇百怪的“3D打印”成果

1、“打印”房子

2010年3月，一位名為恩里科·迪尼（Enrico Dini ）的發(fā)明家設(shè)計(jì)出了一種神奇的3D打印機(jī)，可以“打印”出一幢完整的建筑。這種打印機(jī)的原料主要是沙子。打印機(jī)開(kāi)始工作時(shí)，它的上千個(gè)噴嘴中會(huì)同時(shí)噴出沙子和一種鎂基膠，這種特制的膠水會(huì)將沙子粘成像巖石一樣堅(jiān)固的固體，并形成特定的形狀，然后只需要按照預(yù)先設(shè)定的形狀一層層噴上這種材料，最終就可以“打印”一個(gè)完整的雕塑或者教堂建筑。

2、“打印”人體骨骼

由于3D打印的神奇效果，有國(guó)外媒體報(bào)道，已經(jīng)出現(xiàn)了可以替代真實(shí)人體骨骼的3D打印機(jī)，將來(lái)外科醫(yī)生們或許就將可以在手術(shù)中現(xiàn)場(chǎng)利用打印設(shè)備打印出各種尺寸的骨骼，用于臨床使用。

這種骨骼替代打印材料，據(jù)說(shuō)可以支持人體骨骼細(xì)胞生長(zhǎng)，并且在老鼠和兔子身上進(jìn)行了試驗(yàn)。今后，這類“替代品”很可能幫助醫(yī)生進(jìn)行骨骼損傷修復(fù)，或者用于治療骨質(zhì)疏松，以及牙科治療。

3、“打印”人體模型

由于3D打印的神奇效果，日本一家公司甚至推出了面向個(gè)人的“Baby復(fù)原服務(wù)”。在母親懷孕的時(shí)候，只需提供嬰兒在母親肚子里的X光照片，他們便可以復(fù)原成三維圖像后，打印出一個(gè)肚子里的嬰兒模型作為紀(jì)念。

4、“打印”無(wú)人飛機(jī)

利用3D打印機(jī)，汽車和飛機(jī)都可以自己造出來(lái)。英國(guó)南安普敦大學(xué)制造的世界上第一架“3D打印”飛機(jī)。近日，美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)工程系研究人員更是制造了一架3D打印的無(wú)人飛機(jī)，巡航時(shí)速可達(dá)到45英里。美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)工程師大衛(wèi)·舍弗爾稱，五年前為了設(shè)計(jì)建造一個(gè)塑料渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)需要兩年時(shí)間，成本大約25萬(wàn)美元。但是使用3D技術(shù)，我們?cè)O(shè)計(jì)和建造這架3D飛機(jī)僅用4個(gè)月時(shí)間，成本大約2000美元。

而16名比利時(shí)工程師就利用3D打印機(jī)制造了一輛全尺寸賽車，并完成測(cè)試；而3D打印制造出來(lái)的汽車最出名的當(dāng)數(shù)Urbee車型，采用汽油和電力混合發(fā)動(dòng)機(jī)，是世界上最環(huán)保的汽車之一。有了3D打印技術(shù)，汽車維修行業(yè)也有了支持工具，可以用它來(lái)打印稀缺的汽車零部件。

5、“打印”食品

在3D打印機(jī)的基礎(chǔ)上，英國(guó)科學(xué)家成功地使用液態(tài)巧克力作為“油墨”，打印出各種形狀的巧克力。

由此可以提示，未來(lái)將會(huì)出現(xiàn)專門用于制作食品的“3D打印機(jī)”。甚至普通人在家中，都可以自己動(dòng)手制作蛋糕、面包以及各式各樣的食品來(lái)。以往那些看似復(fù)雜，不能夠在家中自己制作的食品，同樣可以通過(guò)3D打印機(jī)來(lái)完成。