讓世界立體起來(lái)

關(guān)主 奧秘精靈

闖關(guān)小先鋒 小好問(wèn) 小粗心 小靈通

“最近爸爸媽媽帶我去電影院看電影，絕大部分影片都是3D版本，就連《泰坦尼克號(hào)》這樣的老電影去年也推出了3D版?！毙『脝?wèn)感嘆說(shuō)。

他身旁的小靈通附和說(shuō)：“是啊，最近‘3D可是熱門(mén)詞匯?！?/p>

“可不是嘛，除了3D電影，還有3D電視、3D游戲、3D眼鏡等。奧秘精靈，這‘3D真有這么好嗎？為什么科學(xué)家都熱衷于研究這項(xiàng)科技呢？”小粗心轉(zhuǎn)頭看向奧秘精靈。

“既然你們大家都有興趣，不妨今天我們來(lái)了解了解下3D技術(shù)吧！”

第一關(guān) 三維世界

“要了解3D技術(shù)，首先要知道什么叫3D，你們清楚嗎？”

小靈通首先回答：“3D的中文意思是三維空間，由長(zhǎng)、寬、高三個(gè)坐標(biāo)構(gòu)成?！?/p>

小粗心補(bǔ)充說(shuō)：“3D是針對(duì)2D而言的，2D是平面，3D是立體的，就如數(shù)學(xué)里的平面幾何和立體幾何?！?/p>

小好問(wèn)：“他們把我知道的都說(shuō)了，就我看3D電影的感受來(lái)說(shuō)，跟一般的電影相比，3D技術(shù)讓電影里的場(chǎng)景顯得更加真實(shí)生動(dòng)，戴上眼鏡之后，仿佛一切就發(fā)生在眼前?！?/p>

[關(guān)主釋答]

沒(méi)錯(cuò)，小靈通和小粗心回答得很好，而小好問(wèn)則是通過(guò)自己的親身體會(huì)來(lái)作答，也很好。

3D，其實(shí)是英文“Three Dimensions”的簡(jiǎn)稱(chēng)，是指三維、三個(gè)維度、三個(gè)坐標(biāo)，即有長(zhǎng)、有寬、有高，換句話說(shuō)，就是立體的，是相對(duì)于只有長(zhǎng)和寬的平面而言。我們的眼睛和身體感知到的這個(gè)世界都是三維立體的，并且具有豐富的色彩、光澤、表面、材質(zhì)等外觀質(zhì)感，以及巧妙而錯(cuò)綜復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和時(shí)空動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系；我們對(duì)這世界的任何發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的原始沖動(dòng)都是三維的。

但是在人類(lèi)漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中，局于技術(shù)條件的限制，無(wú)法簡(jiǎn)便、直接、快捷地用直觀三維的方式來(lái)描述這個(gè)三維的世界，只能在二維平面上表達(dá)和傳遞對(duì)這個(gè)世界的認(rèn)識(shí)和創(chuàng)造。直到上個(gè)世紀(jì)電腦與網(wǎng)絡(luò)的誕生，基于電腦和互聯(lián)網(wǎng)的三維數(shù)字化技術(shù)，終于使人們對(duì)現(xiàn)實(shí)三維世界的認(rèn)識(shí)重新回歸到了原始的直觀立體的境界。

第二關(guān) 空中的畫(huà)筆

奧秘精靈從工作室里拿出一樣?xùn)|西，沖小先鋒們說(shuō)：“你們看，這是最新研發(fā)的3D筆?！彼吒吲e起手中的3D筆展示著，“下面，讓你們見(jiàn)識(shí)一下它的神奇之處?！闭f(shuō)完，奧秘精靈開(kāi)始在桌面上涂涂畫(huà)畫(huà)，不一會(huì)兒，一個(gè)四四方方的正方體出現(xiàn)在大家眼前，又一會(huì)兒，一根類(lèi)似于彈簧的曲線立在了桌子上。

小先鋒們立刻被關(guān)主創(chuàng)作的神奇作品所吸引，瞪大了雙眼觀察著。

“怎么樣，很神奇吧，它能在空中或物體表面作畫(huà)哦，你們知道它其中的奧秘嗎？”

小粗心：“這支筆畫(huà)出來(lái)的線條是硬的，所以能立起來(lái)?！?/p>

小好問(wèn)嘗試著用手指碰了碰奧秘精靈的“作品”：“它們摸起來(lái)像是塑料，畫(huà)筆里出來(lái)的應(yīng)該是塑料線條?！?/p>

小靈通仔細(xì)觀察了一番說(shuō)：“我也覺(jué)得像是塑料，應(yīng)該是把塑料加熱到一定程度讓它能夠從筆尖出來(lái)，然后在空中能夠立起來(lái)?！?/p>

[關(guān)主釋答]

哈哈，看來(lái)你們也看出了幾分門(mén)道。沒(méi)錯(cuò)，這款3D筆采用的就是塑料加熱速凍的方法。它用起來(lái)十分方便，研發(fā)者號(hào)稱(chēng)“只要會(huì)拿筆，就能在空中隨意涂鴉”，從簡(jiǎn)單的線條到復(fù)雜的恐龍，都能用它描述出來(lái)。使用者不需要借助任何軟件或電腦，只需插上電源，等上幾分鐘就能作畫(huà)了。目前筆內(nèi)使用的特殊“墨水”是各種顏色的塑料線，當(dāng)用筆在空中畫(huà)圖形時(shí)，涌出塑料線在筆中風(fēng)扇的作用下會(huì)立即冷卻，隨后出現(xiàn)一個(gè)3D結(jié)構(gòu)模型。

3D筆畫(huà)出來(lái)的大部分物體都可以在幾分鐘內(nèi)完成，但一些精細(xì)化物體耗時(shí)可能較長(zhǎng)，如埃菲爾鐵塔模型，經(jīng)過(guò)一系列的連接和組裝45分鐘就能“畫(huà)”出來(lái)。使用者可以根據(jù)藝術(shù)家事先設(shè)計(jì)的圖形畫(huà)出立體模型，也可以即興創(chuàng)作，畫(huà)戒指、畫(huà)手表、畫(huà)車(chē)、畫(huà)房子，實(shí)現(xiàn)奇思妙想。

第三關(guān) 魔法打印機(jī)

這一次，奧秘精靈把小先鋒們帶到工作室的一臺(tái)機(jī)器前：“這一關(guān)，咱們來(lái)看看更厲害的3D技術(shù)?？蓜e小看了眼前這臺(tái)機(jī)器，它是一臺(tái)3D打印機(jī)?！敝螅瑠W秘精靈在機(jī)器旁的電腦上搗鼓起來(lái)，顯示屏上出現(xiàn)了一個(gè)小男孩的立體形象。奧秘精靈按照確認(rèn)鍵后，機(jī)器就開(kāi)始動(dòng)起來(lái)，不久之后一個(gè)小巧的小男孩模型就出現(xiàn)了。

“看看是不是跟圖片上的小男孩一模一樣？這一關(guān)你們要試著分析一下3D打印機(jī)的原理?！?/p>

小粗心：“哇，太神奇了，以后我想要什么玩具直接打印就行了，再也不用求著爸爸媽媽幫我買(mǎi)了?！?/p>

小靈通：“小粗心別盡想著玩，咱們這可是在闖關(guān)呢。我覺(jué)得應(yīng)該是先利用電腦制作出小男孩的立體圖像，再把立體圖像的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱蛴C(jī)中，打印機(jī)利用從點(diǎn)到面的方法，一點(diǎn)點(diǎn)地把物體噴制出來(lái)的?！?/p>

小好問(wèn)：“其實(shí)我覺(jué)得3D筆跟這臺(tái)3D打印機(jī)有異曲同工之妙，采用都是用塑料之類(lèi)的原材料，只是3D打印機(jī)要根據(jù)提前建立的數(shù)據(jù)來(lái)制造出人們想要的物品。”

[關(guān)主釋答]

這一關(guān)小靈通和小好問(wèn)表現(xiàn)不錯(cuò)。3D打印機(jī)就是可以“打印”出真實(shí)3D物體的一種設(shè)備，功能上與激光成型技術(shù)一樣，采用分層加工、迭加成形，即通過(guò)逐層增加材料來(lái)生成3D實(shí)體。每一層的打印過(guò)程分為兩步：首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴(kuò)散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會(huì)迅速固化黏結(jié)，而沒(méi)有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替噴灑下，實(shí)體模型將會(huì)被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利用。

目前的3D打印機(jī)可以使用塑料、樹(shù)脂、石膏等各種原材料。這項(xiàng)技術(shù)也已經(jīng)被運(yùn)用于航天和國(guó)防、醫(yī)療設(shè)備、高科技、教育業(yè)以及制造業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。相信在不久的將來(lái)，3D技術(shù)將有更好的發(fā)展，造福于我們生活的方方面面。

（責(zé)任編校：湯文培）