原標(biāo)題：3D打印創(chuàng)造的未來(lái)

        5月21日消息，杰里米·里夫金在《第三次工業(yè)革命》寫(xiě)道：“第三次工業(yè)革命 40 年的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將創(chuàng)造出無(wú)數(shù)的新商機(jī)和就業(yè)機(jī)會(huì)..... 即將到來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(lèi)的關(guān)系。”而最近大熱的3D打印機(jī)則可能是這第三次工業(yè)革命中的一項(xiàng)革命式技術(shù)。

 

        其實(shí)3D打印這一概念早在上世紀(jì)80年代就已經(jīng)出現(xiàn)了。從1986年Charles Hull開(kāi)發(fā)了第一臺(tái)商業(yè)3D印刷機(jī)到1995年MIT創(chuàng)造了了“3D打印”這個(gè)名詞，3D打印正在一步步的朝我們的生活走來(lái)。英國(guó)的《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志認(rèn)為3D打印技術(shù)將與數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動(dòng)實(shí)現(xiàn)新的工業(yè)革命，美國(guó)《時(shí)代》周刊已將3D打印產(chǎn)業(yè)列定義為“美國(guó)十大增長(zhǎng)最快的工業(yè)”，越來(lái)越多的科技媒體 也在競(jìng)相討論著關(guān)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(gè)東西，無(wú)論是模型、零件甚至食物、汽車(chē)，只 需你動(dòng)動(dòng)鼠標(biāo)，3D打印機(jī)不多時(shí)就能將其自動(dòng)打印成型。這聽(tīng)起來(lái)就如同科幻小說(shuō)中的情節(jié)，如同一個(gè)取之不盡的寶庫(kù)那樣令人神往。看到這里很多人不禁要問(wèn)： 什么是3D？3D打印真的就那么神奇嗎？

        簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，3D打印就是在兩維平面打印的基礎(chǔ)上多增加了一維。它的根本工作原理與傳統(tǒng)的打印機(jī)基本 相同，只不過(guò)3D打印的原材料更為特殊，經(jīng)過(guò)與電腦連接之后，打印機(jī)將這些“打印材料”逐層疊加，通過(guò)每一層不同圖形的累積，最終形成了一個(gè)三維物體，從 而將電腦上的模型變?yōu)榭梢?jiàn)的實(shí)物。

        起初，3D打印只停留在科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室里，隨著技術(shù)的發(fā)展，這一技術(shù)已經(jīng)逐漸平民化，進(jìn)入到我們生活里 面。最初3D打印機(jī)非常龐大，一般只存在于醫(yī)院、企業(yè)、實(shí)驗(yàn)室等研究機(jī)構(gòu)中，而且使用費(fèi)用更是不菲，幾十幾百萬(wàn)不等。不過(guò)目前3D打印機(jī)早已不再那般笨 重，基本上跟常見(jiàn)的噴墨打印機(jī)差不多大小，而且有關(guān)3D打印的設(shè)計(jì)軟件也原來(lái)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(jī)已經(jīng)能夠打印出很多東西，對(duì)醫(yī)療、文化、建筑、食品、汽車(chē)等行業(yè)也產(chǎn)生了非常大的影響，它的應(yīng)用范圍之廣可能是我們無(wú)法想象的。理論上來(lái)說(shuō)，只要是能夠在計(jì)算機(jī)上繪制成型的產(chǎn)品都可以通過(guò)3D打印機(jī)將之付諸現(xiàn)實(shí)。下面我們就通過(guò)3D打印在各行業(yè)帶給我們那些美妙絕倫的產(chǎn)品，來(lái)暢想一下3D打印所創(chuàng)造的未來(lái)吧。

一、傳統(tǒng)制造業(yè)

        3D打印沖擊最大的無(wú)疑是傳統(tǒng)的制造行業(yè)。由于3D打印是通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行建模控制，所以在成本、速度以及打印的精確度上要?jiǎng)儆趥鹘y(tǒng)的制造行業(yè)。另外由于3D打印快速、精準(zhǔn)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(chē)Urbee 2

        這是一款混合動(dòng)力的汽車(chē)，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(pán)和引擎還是鋼鐵鋼鐵材質(zhì)。這款汽車(chē)是由Jim Kor和他的Kor Ecologic團(tuán)隊(duì)合力完成。他們認(rèn)為未來(lái)的汽車(chē)應(yīng)該是“用最少的能耗開(kāi)最遠(yuǎn)的路程；把生產(chǎn)、使用、回收過(guò)程的污染降到最低；盡可能用汽車(chē)產(chǎn)地附近的原 材料生產(chǎn)汽車(chē)”。

        Urbee 的生產(chǎn)車(chē)間是RedEye，世界上第一款3D打印機(jī)摩托車(chē)原型也誕生于此。Kor認(rèn)為3D打印的一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)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(chē)制造是生產(chǎn)出各部分然后再組裝到一起，3D打印機(jī)能打印出單個(gè)的、一體式的汽車(chē)車(chē)身，再將其他部件填充進(jìn)去。據(jù)稱(chēng)，新版本3D汽車(chē)需要50個(gè)零 部件左右，而一輛標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的汽車(chē)需要成百上千的零部件。

        于是3D打印讓制造業(yè)變得更簡(jiǎn)單。只要將模型的每部分上傳到打印機(jī)上，經(jīng)過(guò)大概2500小時(shí)，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(gè)大號(hào)電腦鼠標(biāo)。

全球首款采用3D打印技術(shù)的滑雪板

         Signal跟GROWit 3D兩家公司通過(guò)3D打印的方式打造了一臺(tái)滑雪板，不過(guò)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(jìn)行打印，最終將各部分通過(guò)樹(shù)脂真空封接接完成。

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

        我們都知道， 在高速滑行的時(shí)候，雪板的堅(jiān)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(shù)。但對(duì)于這款3D打印機(jī)來(lái)說(shuō)，僅能分塊打印， 再拼接使用，但堅(jiān)固程度上肯定是大打折扣，如果要是能有個(gè)大點(diǎn)的設(shè)備，也許情況就會(huì)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(jī)能快點(diǎn)出現(xiàn)。

二、醫(yī)療行業(yè)

        對(duì)于那些需要器官移植的患者來(lái)說(shuō)，3D打印技術(shù)無(wú)疑是他們的福音。一方面我們無(wú)需擔(dān)心不同機(jī)體器官之間的排異反應(yīng)，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(gè)人體心臟瓣膜，只需要價(jià)值10 美元的高分子材料即可。

3D打印人體器官

        英國(guó)赫瑞瓦特大學(xué)成功研制了一種基于胚胎干細(xì)胞能夠定制化打印制造人體器官組織的新技術(shù)。如果這項(xiàng)技術(shù)可以普及開(kāi)來(lái)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(xué)家已經(jīng)用相同的方法制造除了骨骼和皮膚，不過(guò)目前他們希望能夠培育更復(fù)雜的胚胎細(xì)胞架構(gòu)，從而打造出精密的“人體器官”。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變 3D打印機(jī)噴嘴直徑可精確控制細(xì)胞分發(fā)的速度，新打印形成的胚胎細(xì)胞具有能夠轉(zhuǎn)變成為任何類(lèi)型細(xì)胞的能力。如果這項(xiàng)技術(shù)最終成行的話，不僅解決了器官捐量 上的難題，同時(shí)可以避免器官移植排斥性等難題帶來(lái)質(zhì)上的提高。

        該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人威爾-休博士表示：這是人類(lèi)首測(cè)實(shí)現(xiàn)用3D打印機(jī)制造人類(lèi)干細(xì) 胞，這項(xiàng)技術(shù)能夠制造更多精準(zhǔn)的人體器官?gòu)亩椭嗳恕ｉL(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃來(lái)看，打造能夠依據(jù)患者的細(xì)胞進(jìn)行定制和人體植入的3D人體器官，實(shí)現(xiàn)該計(jì)劃的第一 步；接下將干細(xì)胞轉(zhuǎn)變成為人們所期望的細(xì)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(bào)》報(bào)道，一名患者因?yàn)榘┌Y不得不切除了臉的大半部分，從此他的臉上留下了一個(gè)大洞，更糟的是因?yàn)檫@個(gè)原因他將無(wú)法進(jìn)行正常的飲食，只能依靠飼管進(jìn)食，必須用手托著臉才能夠說(shuō)話。

        醫(yī)生首先利用CT和面部掃描技術(shù)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(shù)將模型打印出來(lái)。通過(guò)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(jìn)行完全貼合。無(wú)獨(dú)有偶，用來(lái)固定假臉的螺絲也是3D打印的產(chǎn)物。

        手術(shù)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(jìn)行飲食，而且說(shuō)話時(shí)再也不用托著嘴巴。他本人也對(duì)生活重新燃起了希望。而這一切，正式歸功于3D打印技術(shù)。

三、文物保護(hù)

        3D打印出的復(fù)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(jì)的人面壺

        來(lái)自南卡羅來(lái)納州的非裔美國(guó)人Chipstone 通過(guò)3D打印技術(shù)創(chuàng)作了一件19世紀(jì)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(jì)下半葉尚處在奴役階段的非裔美國(guó)人創(chuàng)造。

        制作過(guò)程也與常見(jiàn)的3D打印無(wú)異，通過(guò)3D掃描儀掃描人面壺之后形成3D模型，然后在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行檢驗(yàn)和調(diào)整。模型構(gòu)建好之后就可以交給3D打印機(jī)進(jìn)行打印 了，打印陶器使用的是激光粉末燒結(jié)技術(shù)。打印完之后的人面壺表面細(xì)節(jié)上完全吻合，除了沒(méi)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(fù)古文物領(lǐng)域應(yīng)用

        根據(jù)Wired的報(bào)道，哈佛大學(xué)閃族博物館的兩位研究員Greene和Aja利用3D打印機(jī)和3D掃描軟件，成功修復(fù)了一個(gè)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(guò)對(duì)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(jī)打印出來(lái)即可。目前，重新修復(fù)的瓷器已經(jīng)在博物館展出。

        Greene 認(rèn)為，3D打印機(jī)的使用可以為物質(zhì)文化提供一種“版本控制”。對(duì)于他們來(lái)說(shuō)，他們最關(guān)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(wàn)的物品 可以用上這種技術(shù)，全世界的其它博物館也是一樣”，Greene說(shuō)，“3D成像，無(wú)論是否進(jìn)行3D打印，都是一種學(xué)習(xí)、保存、分享和教授物品使用的完美方 式”。

        不過(guò)，掃描這些文物也面臨著新的挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@不僅需要技術(shù)，還需要懂得文物保護(hù)。“我們需要一個(gè)小心對(duì)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(shuō)，“幸運(yùn)的是，我們?cè)?jīng)和Donald Sanders有過(guò)合作，他曾受過(guò)考古學(xué)訓(xùn)練，而且經(jīng)常和工藝品打交道”。如果藝術(shù)品實(shí)現(xiàn)3D打印復(fù)制的話，會(huì)對(duì)文物帶來(lái)更多的保護(hù)，當(dāng)然以后我們?cè)谖奈?交易市場(chǎng)更要小心了，可能一不小心就會(huì)買(mǎi)到一個(gè)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(shè)計(jì)師、工程師涉及3D打印行業(yè)，通過(guò)3D打印機(jī)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(shè)計(jì)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(xué)的建筑設(shè)計(jì)師Janjaap Ruijssenaars最近利用3D打印技術(shù)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(xué)家、藝術(shù)家Rinus Roelofs共同設(shè)計(jì)了這個(gè)項(xiàng)目，他們首先利用3D打印機(jī)將所需要的建筑塊逐塊打印出來(lái)，每一塊的尺寸都達(dá)到了6×9米，然后拼接成一個(gè)整體建筑，預(yù)計(jì)需要耗時(shí)一年半才能完成。

        這次使用的3D打印機(jī)也是非常特殊，由意大利發(fā)明家Enrico Dini設(shè)計(jì)出來(lái)的“D-Shape”，體型上要比一般的3D打印機(jī)龐大的多，可以使用砂礫層、無(wú)機(jī)粘結(jié)劑打印出一幢兩層小樓。不過(guò)盡管如此，打印一件完 整的建筑物難度還是非常大的，超過(guò)1000平米的3D打印建筑仍需要混凝土來(lái)加強(qiáng)。Ruijssenaars稱(chēng)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(shuō)以及電影中都成出現(xiàn)過(guò)。隨著科技的發(fā)展，構(gòu)建類(lèi)似于太空站的月球基地在技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，不過(guò)由于地球與月 球之間的距離過(guò)于遙遠(yuǎn)，運(yùn)輸建筑材料的成本過(guò)高，導(dǎo)致這一想法一直未能實(shí)現(xiàn)。不過(guò)有了3D打印技術(shù)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(jī)，配合三維打印，讓人類(lèi)在月球上構(gòu)建基地成為可能。

        該建筑利用一種類(lèi)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(shè)計(jì)了一種增壓充氣配件來(lái)保護(hù)建筑物內(nèi)的宇航員，整個(gè)生活區(qū)就像一個(gè)牢固的保護(hù)殼。

五、配件飾品行業(yè)

        3D打印為消費(fèi)者提供了更多充滿個(gè)性化的選擇，只要展開(kāi)你的想象力，就能夠?yàn)樽约捍蛟煲恍?zhuān)屬個(gè)性配飾。目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有不少公司為消費(fèi)者提供個(gè)性化的3D打印服務(wù)，很有市場(chǎng)前景。

3D打印的骷髏手機(jī)外殼

        在手機(jī)千篇一律的情況下，很多人都會(huì)選擇一些個(gè)性十足的手機(jī)殼來(lái)彰顯自己的與眾不同，當(dāng)時(shí)我們買(mǎi)到的手機(jī)殼往往跟我們心中理想的還有些差距。不過(guò)有了3D打印之后我們就能夠隨心所欲打造自己的個(gè)性化專(zhuān)屬手機(jī)殼，因?yàn)樗墒?ldquo;獨(dú)一無(wú)二”的。

        國(guó)外一名名叫Hugo Arcier的設(shè)計(jì)師利用3D打印機(jī)打印了一組精致的骷髏手機(jī)外殼，它有著極其復(fù)雜的細(xì)節(jié)和極其華麗的視覺(jué)效果，每一件作品都堪稱(chēng)為藝術(shù)品，而且還有多種造型可以選擇。

        目前這款手機(jī)殼售價(jià)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(huì)打印出貨了。

3D打印色彩斑斕個(gè)性化音響

        一位名為為Evan Atherton的Autodesk通過(guò)3D打印機(jī)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(lè)的變化呈現(xiàn)不同的顏色，使用起來(lái)非常個(gè)性，而且造價(jià)方便也更為低廉。

        它的工作原理其實(shí)還是比較簡(jiǎn)單，首先用橡膠跟塑料將音響的外殼打印出來(lái)，然后通過(guò)內(nèi)嵌LumiGeek單片機(jī)對(duì)可尋址的RGB LED燈管進(jìn)行控制，最終就能實(shí)現(xiàn)隨著音樂(lè)脈動(dòng)進(jìn)行變色。為了能夠更方便的進(jìn)行控制，Atherton還為此專(zhuān)門(mén)研發(fā)了相關(guān)的配套應(yīng)用。

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

        總結(jié)：3D打印已經(jīng)像我們慢慢走來(lái)，越來(lái)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(jī)會(huì)的話不妨就買(mǎi)一個(gè)3D打印機(jī)，創(chuàng)造未來(lái)世界其實(shí)真的非常簡(jiǎn)單。（更多3D資訊，盡在web3D納金網(wǎng)http://www.narkii.com/）