原標(biāo)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(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)人類的關(guān)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(shù)。

 

        其實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(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(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，只要你想要一個東西，無論是模型、零件甚至食物、汽車，只 需你動動鼠標(biāo)，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(chǔ)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(xué)家的實驗室里，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(guān)3D打印的設(shè)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(yīng)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(jìn)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(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(rèn)為未來的汽車應(yīng)該是“用最少的能耗開最遠(yuǎn)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(rèn)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(jìn)去。據(jù)稱，新版本3D汽車需要50個零 部件左右，而一輛標(biāo)準(zhǔn)設(shè)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(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(jìn)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(shè)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(jìn) 行固定。雖然它可以用來滑雪了，滑行速度相當(dāng)?shù)芈２贿^Signal則認(rèn)為，只要對它進(jìn)行一些改進(jìn)，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(shù)。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(shè)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(shù)無疑是他們的福音。一方面我們無需擔(dān)心不同機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(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)。如果這項技術(shù)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(xué)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(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)，通過改變 3D打印機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)變成為任何類型細(xì)胞的能力。如果這項技術(shù)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(fù)責(zé)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(xì) 胞，這項技術(shù)能夠制造更多精準(zhǔn)的人體器官從而去幫助更多人。長遠(yuǎn)規(guī)劃來看，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，實現(xiàn)該計劃的第一 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》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(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。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(jìn)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(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(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

        來自南卡羅來納州的非裔美國人Chipstone 通過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(jìn)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(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打印機和3D掃描軟件，成功修復(fù)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(fù)的瓷器已經(jīng)在博物館展出。

        Greene 認(rèn)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(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，“3D成像，無論是否進(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，掃描這些文物也面臨著新的挑戰(zhàn)，因為這不僅需要技術(shù)，還需要懂得文物保護(hù)。“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(xué)訓(xùn)練，而且經(jīng)常和工藝品打交道”。如果藝術(shù)品實現(xiàn)3D打印復(fù)制的話，會對文物帶來更多的保護(hù)，當(dāng)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(shè)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(shè)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(xué)的建筑設(shè)計師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(dá)到了6×9米，然后拼接成一個整體建筑，預(yù)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(shè)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(shù)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(yuǎn)，運輸建筑材料的成本過高，導(dǎo)致這一想法一直未能實現(xiàn)。不過有了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，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(shè)計了一種增壓充氣配件來保護(hù)建筑物內(nèi)的宇航員，整個生活區(qū)就像一個牢固的保護(hù)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(wù)，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(dāng)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(shè)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(fù)雜的細(xì)節(jié)和極其華麗的視覺效果，每一件作品都堪稱為藝術(shù)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(jìn)行控制，最終就能實現(xiàn)隨著音樂脈動進(jìn)行變色。為了能夠更方便的進(jìn)行控制，Atherton還為此專門研發(fā)了相關(guān)的配套應(yīng)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(jìn)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/）