3D打印能“打”出一个世界

 

   5月4日，首支3D打印枪在美国奥斯汀试射成功。除击针为金属，枪支全部部件为塑料，由3D打印机分别打印完成。这条消息将再次将3D打印技术推上了舆论的风口浪尖。

    如今，3D打印无所不在，美国研究人员甚至已研制出三维食物打印机，能用食材打印饼干、苹果派等。目前，3D打印机价格日渐便宜，普通消费者可以从互联网获得设计方案，在家打印物品。如果孩子想要新玩具，老人想下象棋，你想换一个新杯子，你要做的只是下载几份图纸，然后在自家的打印机“打”出来。

    每一项伟大发明所带来的影响，在当时都很难预测，比如电灯，蒸汽机和印刷术。同样，我们也很难预测，这项被《经济学人》称为“第三次工业革命”的新技术，如何悄然改变人类生活在世界。 专题文字：蒋林 郑佳文

    名词解释

    3D打印

    3D打印是一种快速成形技术，它首先将物品转化为3D 数据，然后运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，逐层分切打印。也就是说，若你拥有一台小型的3D打印机，你只需在电脑中绘制出物品的三维图，稍等一会儿，你想要的东西就可以被“打”出来了。实际上，3D打印技术在欧美已有几十年的历史，2002年进入中国。

    麻烦制造者：

    3D打印手枪，也能让子弹飞！

    5月初，世界第一支3D打印手枪在美国得州奥斯汀试射成功。在此之前，许多人不将3D打印当一回事，但这个创造着实扇了他们一巴掌。从技术上讲，这把手枪除了子弹外的其他部件几乎全部由3D打印机制造，工作的基本原理与普通枪支无异。制作这把手枪的这个美国民间团体先用3D打印机将手枪的部件制造出来，再组装在一起。

    在成功试射后，拥有该手枪3D打印设计图被传到网络上，立马吸引了上百万的下载。这对于正为控枪忙得焦头烂额的美国政府来说无疑是当头一棒。因此，美国国务院致信设计方，要求把3D打印枪设计图“从公共可获取渠道中移除”。目前，这个组织已从旗下一家网站撤下手枪的3D打印设计图。

    然而，冲着美国人民对3D打印机的热忱，许多人害怕恐怖分子利用3D打印机制造出更具杀伤性的武器。到底3D打印机还会给美国政府打印出怎样的麻烦？

    全能设计者：

    人脸巧克力 最好的情人节礼物

    相对于传统制造方式，3D打印最大的优势无异在于拓展设计人员的想象空间。只要想得到，只要在电脑上设计出三维数据图、准备好相应的材料，普通人都可以制作出天马行空的服装、首饰和礼物，成为名副其实的时尚先锋。

    珠宝加工业与3D打印最为合拍，因为珠宝造型的复杂程度完全不会增加3D打印的成本。事实上，美国的3D打印公司Shapeway已在利用3D打印制造出首饰，其中不乏造型奇特的，如一款声名大噪、名为“时间守护者”的吊坠。最近，公司还设计出了全球第一款3D打印礼服，由著名脱衣舞女郎万提斯试穿。

    3D打印机也可以制作出意想不到的礼物。近日，日本一家公司就推出了一项“3D打印人脸巧克力”的服务，可以制作人脸外形的巧克力。利用3D扫描设备将人脸的数据输入到电脑中，经过软件的处理，就可以利用3D打印机将模具打印出来，然后在里面注入巧克力，即可生成带有你脸型的巧克力。对于情侣来说，这样的情人节礼物真是含在嘴里怕化了！

    医学神器:

    脸被切除 3D打印助重生！

    3D打印技术自数十年前从军方“快速成型”技术进化诞生以来，医学是其最为大显神通的一个高地。依靠3D打印技术的“直接数字化制造”，许多病人跳出了传统器官移植的漫长周期。或许在不知不觉中，你就接触到了这种看似高端的科技。

    据报道，美国科学家利用3D打印机直接制造出一副塑料机械臂，使一位两岁小女孩的残疾手臂能够正常活动。而最近，前美国康奈尔大学研究人员利用牛耳细胞，在3D打印机中打出了人造耳朵，能够对那些先天性畸形的儿童进行移植器官。

    在美国的许多牙科诊所，很多定制的口腔设备现在都要使用3D打印机。牙科医生在扫描牙齿的位置后，利用3D打印机可以很快制作出牙齿的模型，牙医甚至可以现场磨制假牙给病人换上。

    不久前，英国一名叫莫格的男子就借助3D打印机技术，才恢复了在癌症手术中不得不切除的大部分脸部，得以与未婚妻完婚。为莫格治疗的医生借助3D打印技术，实现了对他的面部重建。医生首先在3D打印机中用尼龙一层层塑造莫格的脸部模型，再根据这个模型制造出硅胶假体。装上假体后，莫格拥有了属于自己的“新脸”，多年来第一次可以正常喝水进食。

    住房难题、移居月球：

    3D打印机是个好帮手?

    既然3D打印机什么都能打印，那么它可能打印出大规模的建筑吗？荷兰建筑师睿杰森纳已经在试验这项日趋平民化的科技。他筹备用一台6米高的3D打印机，以人工砂岩为材料，“建造”出两层楼高的拓扑型结构建筑。

    美国南加州大学工业制造流程学教授科西尼维斯的推断，如果成功制造出巨型的3D打印机，每栋建筑仅仅需要20小时就能完工。“这项极具革新性的技术很可能帮我们尽快解决全球日益紧张的住房问题，”他说。

    据说，欧洲航天局将联手一家知名建筑机构，在未来将机器人和3D打印机带往月球，用月球的土壤和岩石的粉末为材料，通过3D打印技术在短时间内建造一座功能完备的空间站，好在美国人面前耀武扬威一番。

    挑战：

    “中国制造”

    优势不在？

    不再依赖人工，没有组装流程，没有边角料，3D技术的这些特点，将在某种程度上重新定义工厂。有预计称到2020年之前，3D打印机将可以从事小规模生产，制造过去的劳动密集型工艺品和商品。投入这项新技术正在因此而重塑全球制造业格局。

    2011年6月，奥巴马宣布向3D打印产业投入5亿美元以提升美国在制造业上的领先地位。2012年7月17日，美国《外交政策》网站发表题为《制造业的未来在美国而不在中国》，称“技术进步将使中国的制造业像过去20年里美国制造业那样迅速衰落”。

    目前，中国的许多企业、高校已经开始通过各种途径研发、应用3D技术。

    一台3D打印机5000元

    当然，对于中国消费者来说，3D打印机也不是什么遥远的技术。记者发现，在淘宝网上，超过300家店铺在从事出售3D打印机或相关物品的业务，一台3D打印机售价在5000元左右。不过，国内目前的3D打印机相对美国市场价格偏高。上周，美国Pirate 3D公司已宣布将推出的个人3D打印机，售价仅347美元（合2100元RMB）。

    影响：第三次工业革命？

    航空发动机巨头罗尔斯·罗伊斯公司工程和技术总监史密斯说：“大工厂里人挤人的时代将一去不复返。”还有专家认为，3D打印作为一项颠覆性的制造技术，谁能够最大限度地研发、应用，就意味着掌握了制造业乃至工业发展的主动权。

    节约成本和时间

    与传统制造技术相比，3D打印具有成本低、省材料、周期短等明显优势，从航空、动力装备到医疗、体育、影视等诸多领域，均可大显身手。

    你可以亲自为心爱的人设计礼物，并用3D打印机将礼物“制造”出来。也可以量身订制你喜欢的东西，随心定做你的生活用品。更方便的是，操作3D打印机的培训在半个小时内就能完成。这意味着，3D打印机普通人都可以操作。有媒体说，3D操作将来会像傻瓜照相机一样，普及到人们的生活中去。

    作为3D打印技术的发明者和领头羊，“3D系统”公司就提供3D打印的相关软件和大量物品设计图，顾客无须学习复杂的3D设计软件，便可直接打印所需物品。此外，顾客能从网站付费下载更多物品设计图：一只玩具大象收费4.99美元，一枚戒指10美元，一把剃须刀15美元。

    市场潜力巨大

    《国际增材制造行业发展报告》显示，3D打印技术2011年全球直接产值为17.14亿美元，年增长达29.1%。联合国世界知识产权组织负责人格里指出，到2015年，全球3D打印业产值有望达到37亿美元。与此相比，去年全球货物出口额为18.3万亿美元。格里表示，3D打印业产值虽然从全球来看规模尚小，但有望保持较快增长，到2019年达到65亿美元。

    通用全球副总裁兼通用全球研发中心负责人迈克尔·埃德戚克预测，三年内，3D打印技术就将在航空航天、医疗器械等高附加值领域得到应用；五到七年内，随着设备的不断成熟，能够承受和承担24小时不间断的制造，3D打印技术就能在更广泛的领域得到充分应用。

    短板:难成规模经济

    纵然，这个被《经济学人》称为“将带来第三次工业革命”的数字化制造技术，在成为“伟大”之前，还有很多需要改进的地方，比如材料的单一性、打印物品的精度不够以及成本的高昂等。西安交通大学卢秉恒院士指出，“由于增材制造的材料研发难度大，导致3D打印制造成本较高；金属材料成形的制造效率不高，每小时大约只有100到3000克。”

    此外，难以形成规模经济是3D打印的软肋。比如说，仅做一把锤子，成本将无比高昂。当然，由于规模经济，如果你生产成千上万把锤子，每个锤子的成本将大大降低。但对3D打印机而言，规模经济效应将无足轻重。无论是生产一件产品还是多件产品，开动机器的成本都是一样的。这就是未来3D技术需要克服和考虑的技术难题。

    与计算机一样，随着需求增加和技术进步，3D打印机的价格有望逐步下降。有业内人士指出，在工业领域，3D打印技术不会取代传统生产方法，而是会与传统方法携起手来。“这种技术会影响一些产品的生产方式，但永远也不会取代旧的方式，未来传统的减材制造法依然是主流。”

 

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