3D打印，革命剛剛開(kāi)始

張浩鵬

3D打印作為一種還未充分發(fā)展的新技術(shù)，今年開(kāi)始越來(lái)越多地出現(xiàn)在媒體的報(bào)道里。盡管在現(xiàn)如今的充斥著新移動(dòng)設(shè)備、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等熱詞的技術(shù)新聞里，3D打印還是個(gè)不那么主流的話題，但它有潛力影響人們的生活方式，乃至帶來(lái)一次技術(shù)革命。在美國(guó)，這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始吸引風(fēng)險(xiǎn)資本的注意。在打印了超過(guò)100萬(wàn)件3D物體之后，今年6月份，3D打印公司Shapeways獲得了620萬(wàn)美元的風(fēng)險(xiǎn)投資。

3D打印有著童話般美麗的前景，讓我們發(fā)揮一下想象力。理想中的3D打印技術(shù)能夠讓以下場(chǎng)景變成現(xiàn)實(shí)：想要一件流行的新衣服？只需要下載該件衣服的3D模型，然后在家打印出來(lái)，馬上就可以穿著出門了，連尺碼都可以根據(jù)身型設(shè)置；家里來(lái)客人了，缺少一把椅子，立刻通過(guò)3D打印機(jī)“制造”出來(lái)，立刻就能使用；自行車的腳蹬子壞了，那就打印一個(gè)腳蹬子安裝上吧，安裝太麻煩？那就干脆打印一輛自行車好了。在這里出現(xiàn)的3D打印技術(shù)不是科幻小說(shuō)里的幻想，也不是機(jī)器貓口袋里的道具，而是實(shí)實(shí)在在的正在快速發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)。就像普通打印機(jī)能夠?qū)㈦娔X里的文字、圖片打印到白紙上一樣，3D打印機(jī)能夠?qū)⑷魏?D模型從電腦里的虛擬物體變成實(shí)實(shí)在在的存在。

盡管功能如此的強(qiáng)大，3D打印的原理并不復(fù)雜。首先計(jì)算機(jī)會(huì)將3D模型切片，一個(gè)物體模型會(huì)被切分成很多的薄層。然后3D打印機(jī)會(huì)像普通打印機(jī)一樣把每一個(gè)薄層打印出來(lái)，只是材料不是墨，而是能夠快速成型的塑料或者金屬等材料。打印出來(lái)的薄層會(huì)通過(guò)膠水粘貼在一起。當(dāng)所有的薄片都被打印出來(lái)之后，一個(gè)物體就這樣通過(guò)薄片粘貼而成了。3D打印技術(shù)將這一過(guò)程自動(dòng)化了。

基于3D打印的原理，可以看出其中的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：3D建模、打印本身的精度控制、打印材料等。一，3D建模方面，可以通過(guò)手工建模，類似于手繪圖片，這個(gè)在電影、游戲、設(shè)計(jì)等行業(yè)已經(jīng)被廣泛采用，因此有大量的現(xiàn)成素材可供打印，或許對(duì)收集控來(lái)說(shuō)收集各種游戲、電影的玩偶將變得空前容易；另一種建模方式是3D掃描，將實(shí)物轉(zhuǎn)化為3D模型可以看做是3D版的照相，目前比較成熟的3D掃描技術(shù)是激光掃描，只是成本比較高，而最近興起了一些利用帶有深度傳感器的攝像頭（例如微軟的Kinect）的低成本3D掃描技術(shù)，筆者和幾個(gè)朋友成立的NConnex公司就是這方面的創(chuàng)業(yè)企業(yè)之一。

二，打印本身的精度控制，目前比較主流的精度在微米級(jí)別，而維也納一所大學(xué)的研究組正在朝著納米級(jí)的方向努力，一旦實(shí)現(xiàn)可能大規(guī)模集成電路這種高精度的產(chǎn)品都能夠通過(guò)打印制造了。

三，打印材料方面，目前已經(jīng)有多種材料可以用于3D打印，包括尼龍、不銹鋼、鈦、鋁和樹(shù)脂等等，可以肯定的是，會(huì)有越來(lái)越多的材料能夠被用于3D打印。更瘋狂的是賓夕法尼亞大學(xué)正在研究肉類的打印，這將給人類的食品帶來(lái)新的來(lái)源，也能夠用來(lái)打印人類器官用于醫(yī)學(xué)。當(dāng)然，技術(shù)要普及還有各種問(wèn)題要解決，例如打印速度、成本、3D模型的版權(quán)問(wèn)題等等。

雖然當(dāng)前的3D打印距離普通人的生活還不是太近，在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有很多公司開(kāi)始受益或者正在積極探索這項(xiàng)技術(shù)。F1賽車的制造就利用3D打印來(lái)做出車的模型以對(duì)車身的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試。而美國(guó)宇航局也正在測(cè)試3D打印技術(shù)以用于以后宇航員的太空生活，這樣宇航員上天的時(shí)候就不用帶著各種各樣的東西，可以在太空中按需隨時(shí)打印。此外3D打印技術(shù)還被用來(lái)打印飾品、零件、扳手甚至賽車，真可謂沒(méi)有做不到只有想不到。也可以想象到，一些傳統(tǒng)行業(yè)可能將受到?jīng)_擊，例如玩具制造、飾品等對(duì)材料要求不高的物品。我就親眼見(jiàn)過(guò)朋友戴著很時(shí)尚的無(wú)鏡片大鏡框，跟人介紹的時(shí)候說(shuō)是利用開(kāi)源的Makerbot方案3D打印機(jī)打印出來(lái)的，一定令人驚訝。

有人把3D打印技術(shù)之于制造業(yè)的重要性比作噴墨打印機(jī)之于印刷業(yè)。如果3D打印真的能夠達(dá)到普通打印機(jī)的普及程度，那么可以預(yù)計(jì)，生活中雖然依然需要工廠生產(chǎn)的商品，就像有了打印機(jī)我們依然需要買書(shū)買雜志一樣，但是很多對(duì)質(zhì)量要求不高的物品都可以通過(guò)3D打印機(jī)來(lái)解決了。那時(shí)我們逛超市，可能購(gòu)物清單上會(huì)有這么幾項(xiàng)：打印鋁，1斤；打印塑料，半斤。