3D打印，打印出一個不一樣的世界

如果足不出戶，在家里就能打印出一只憤怒的小鳥玩偶，這可能嗎？

隨著3D打印機的出現(xiàn)，我們的夢想逐步變?yōu)楝F(xiàn)實。如今，3D打印不但可以用于人造器官、無人機這樣的尖端制造項目，還逐漸進入人們的日常生活，幫助我們打印出各種生活用品。在不久的將來，3D打印機很可能改變?nèi)藗兊馁徫锬Ｊ?，引發(fā)第三次工業(yè)革命。

3D打印如同蠶織繭

什么是3D打印？簡單地說，3D打印就像我們平時所用的打印一樣，是把電腦中的文檔打印出來。只不過，我們平常所用的打印機是把文字和圖像打印在紙張或其他介質(zhì)上，是一種平面的打印過程。而3D打印是把電腦中的立體圖像直接打印成一個真實的物品。比如說，你可以把電腦里的芭比娃娃和憤怒的小鳥從打印機里打印出真實的玩偶。

3D打印機不用紙或墨，而是通過計算機輔助設(shè)計、遠程數(shù)據(jù)傳輸、激光掃描、材料熔融等一系列技術(shù)，使塑料粒、金屬粉、陶瓷粉等材料熔化，并按照3D電腦圖像的結(jié)構(gòu)，將材料一層層疊加起來，最終把電腦圖像變成實物。

3D打印的原理和蠶織繭有些類似，蠶吐出很細的絲，一層一層把自己包裹起來，就形成了一個“立體”的繭。雖然目前材料和工藝不一樣，但3D打印的基本原理都是根據(jù)要打印的物體形狀，通過一層層地堆積而成一個立體的物品。

傳統(tǒng)制造業(yè)制造物品往往是做減法，就是把一些材料通過截斷、裁剪、打磨等方法來獲得制造物品所需的尺寸，制造的過程中免不了浪費原材料，還會帶來一定程度的污染。然而，3D打印物品則做的是加法，就是將粉末、液體、片狀等細碎材料逐層堆積成一個物品，就好像一層層打印上去一樣。因此， 3D打印又被專業(yè)人士稱為“增材制造”。

就像普通打印機打印文字和圖像需要有電腦文檔一樣，3D打印也需要有相應(yīng)的3D文檔。一般先在電腦中用專業(yè)的3D設(shè)計軟件進行產(chǎn)品建模，再將建成的3D模型“分區(qū)”成逐層的截面，再轉(zhuǎn)換為打印格式，輸入到3D打印機進行打印。

3D打印尖端零件

目前，3D打印技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在尖端制造業(yè)。在我國神舟九號飛船中，3位宇航員的坐墊就是天津市快速成型技術(shù)工程中心利用3D打印機制造出來的。

為什么尖端制造需要3D打印技術(shù)？這是因為3D打印不走樣。研究人員怎么設(shè)計的，3D打印機就可以一模一樣地打印出來。因此，航空航天領(lǐng)域中一些精密度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需求量少的零配件，有時則需要3D打印來完成。

3D打印最初叫“快速成型”技術(shù)，表明它具有快速制造的優(yōu)勢。2009年，我國在制造客機C919主風(fēng)擋窗框時，當(dāng)時要從國外訂購至少需要兩年時間，模具費要1 300萬元；而用3D打印技術(shù)，兩個月就做出來了，成本費還不足模具費的1/10。

利用3D技術(shù)打印一些個性化專業(yè)產(chǎn)品也獨具優(yōu)勢。比如，傳統(tǒng)的假肢廠生產(chǎn)出來的假肢像服裝一樣是有尺碼的，殘疾患者只能選擇一個比較接近自己需求的尺寸，有時會因為尺碼不完全合適而很痛苦。有了3D打印，符合殘疾患者個性化需求的假肢就可以生產(chǎn)出來了。

3D打印甚至有望打印出具有生物活性的人造器官。美國康奈爾大學(xué)研究人員詹森·斯佩克特等人打印出“以假亂真”的人造耳朵。他們在3D打印模架中注入膠原蛋白凝膠，其中有生物活性的成骨細胞，3月之內(nèi)這些柔韌的人造耳朵中“長出”軟骨組織。

3D打印走進生活

3D打印走進我們生活的腳步，將越來越快。食物、玩具、服飾、藝術(shù)品、人造假體、交通工具、房子，都可以是它的杰作。

在未來，人人都可以是設(shè)計師，利用3D打印技術(shù)在家里制造出各種各樣屬于我們自己的個性化用品。有人預(yù)測，未來的家具生產(chǎn)商將不再需要設(shè)計千篇一律、缺乏新意的產(chǎn)品，而是由顧客提供自行設(shè)計的產(chǎn)品圖。購物網(wǎng)站可能只需提供產(chǎn)品設(shè)計圖，由顧客在家自行打印成品，從而大幅減少運費。家里來客人了，缺一把椅子，通過打印機隨手就可以打印出來。

如果家里有一臺3D打印機，孩子想要一個玩具，在3D設(shè)計模型平臺上選好自己喜歡的風(fēng)格，重新定義尺寸之后點擊打印。20分鐘后，玩具就已經(jīng)在孩子手中了。

美國一家工作室開始了3D打印鞋的服務(wù)，他們打印出來的第一雙鞋子是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的涼鞋，是按照公司一位女職員的腳部尺寸完成的，那位女職員穿上之后連稱“沒有任何夾腳的感覺”。日本一家公司已經(jīng)推出世界上第一家 3D 打印照相館，而我國也出現(xiàn)了好幾家3D照相館，第一家在西安。整個制造過程分為三個階段：拍照、建模、打印。15分鐘后，和顧客一模一樣的小人偶就打印出來了。

由于3D打印機現(xiàn)在還比較貴，每家買一個還很不現(xiàn)實。因此，美國一家公司開發(fā)出3D打印自動售貨機。你可以把自己設(shè)計的產(chǎn)品，或者從網(wǎng)絡(luò)上下載的3D模型，通過電子郵件發(fā)送給3D打印服務(wù)公司的自動服務(wù)系統(tǒng)。然后，你到離家最近的3D打印自動售貨機，輸入打印密碼，你需要的物品就自動打印出來了。

3D打印引發(fā)工業(yè)革命

美國《時代》周刊曾將3D打印列為“美國十大增長最快的工業(yè)”之一。有專家預(yù)測，到2015年，桌面型3D打印機及專屬材料實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。到2020年，工業(yè)商用型3D打印機實現(xiàn)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

英國《經(jīng)濟學(xué)人》雜志2012年發(fā)表文章稱，3D打印采用“增材”制造，相對傳統(tǒng)的“減材”制造是一種顛覆性的變革，可能引發(fā)一場工業(yè)革命。第一次工業(yè)革命時，制造業(yè)的特點是單機分散式生產(chǎn)；第二次工業(yè)革命時，制造業(yè)的特點是流水集約式生產(chǎn)。

工業(yè)革命不會因為3D打印技術(shù)的出現(xiàn)而立刻發(fā)生，但是當(dāng)3D打印給工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟組織模式帶來顛覆式的改變時，工業(yè)革命就不遠了。