3D打印的前世與今生

林楠

1986年，美國人查爾斯.赫爾還是一名紫外光產(chǎn)品公司的職員。他的工作是給家具表面鍍一層液態(tài)的樹脂膜，然后用紫外線燈進(jìn)行照射固化。這樣家具就更耐磨和防滑。這種方式讓他受到了啟發(fā)，如果不斷地刷樹脂，然后光固化，重復(fù)多次，不就可以創(chuàng)造出立體造型了嗎？于是經(jīng)過一年的研發(fā)，他離開公司并注冊(cè)專利，成立了世界上第一家生產(chǎn)3D打印設(shè)備的公司：3D Systems。兩年后，推出了世界上第一臺(tái)基于立體光刻（SL）技術(shù)的3D工業(yè)級(jí)打印機(jī)SLA-250。

1988年，美國人斯科特.克朗普在輔導(dǎo)女兒功課時(shí)發(fā)現(xiàn)十字杠和熱熔膠槍的結(jié)合可以創(chuàng)造立體形態(tài)，于是發(fā)明了另一種更廉價(jià)的3D打印技術(shù)：熔融沉積成型（FDM）技術(shù)，并于1989年成立了Stratasys公司。

1989年，美國人德卡德發(fā)明了選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)，這種技術(shù)的特點(diǎn)是選材范圍廣泛，理論上幾乎所有的粉末材料都可以打印，比如尼龍、臘、ABS、金屬和陶瓷粉末等都可以作為原材料。

1995年，美國麻省理工學(xué)院的幾名學(xué)生借用噴墨打印機(jī)的原理，把打印機(jī)墨盒里面的墨水替換成膠水，來粘接粉末床上的粉末，就打印出一些立體的物品。他們將這種打印方法稱作3D打印（3D Pnnting）。在此之前，這種技術(shù)一直被稱為快速成型、增材制造。由于3D打印一詞的通俗易懂，于是慢慢流傳開來。

2008年，英國人Adrian Bowyer發(fā)布了第一款開源的桌面級(jí)3D打印機(jī)RepRap，這是一種能自我復(fù)制的3D打印機(jī)。這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)是讓工業(yè)生產(chǎn)變得大眾化，全球各地的每個(gè)人都能以低成本打印RepRap的組裝件，然后用打印機(jī)制造出日常用品。桌面級(jí)的開源3D打印機(jī)為轟轟烈烈的3D打印普及化浪潮揭開了序幕。

2013年3D打印開始在國內(nèi)火爆起來。一群創(chuàng)客們紛紛自己組裝3D打印機(jī)。這種創(chuàng)新也響應(yīng)了國家“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的號(hào)召。近幾年，我國又提出2025中國制造的概念。在傳統(tǒng)制造業(yè)急需轉(zhuǎn)型升級(jí)時(shí)，增材制造的方式為我們找到了另一個(gè)突破口，面對(duì)工業(yè)4.0的未來趨勢(shì)，3D打印正在全方位的影響著人們的生活。

3D打印作為一門新技術(shù)誕生不過30多年，在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用。但這些應(yīng)用很多都停留在實(shí)驗(yàn)階段，離民用普及還有很長一段距離。媒體為了奪人眼球，常常會(huì)過度炒作，仿佛3D打印無所不能，這讓人們產(chǎn)生了極大的認(rèn)知誤差，導(dǎo)致了不良體驗(yàn)。

3D打印目前還沒有形成產(chǎn)業(yè)化的規(guī)模，還處在一個(gè)初級(jí)發(fā)展的階段，只在少數(shù)行業(yè)有了比較成熟的應(yīng)用。比如醫(yī)療方面，牙科整形、顱骨修復(fù)、骨骼矯正等，3D打印正在逐漸深入到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的方方面面。還有首飾行業(yè)，很多首飾從設(shè)計(jì)、加工，到最后成型，都是運(yùn)用3D打印技術(shù)的。此外在燈具行業(yè)也有很大應(yīng)用潛力。目前阻礙3D打印行業(yè)發(fā)展的主要有兩大瓶頸，一個(gè)是沒有3D打印機(jī)，怎么打印？另一個(gè)是有3D打印機(jī)，打印什么？因此在行業(yè)里就出現(xiàn)了幾種不同的廠商，生產(chǎn)商生產(chǎn)機(jī)器，材料商生產(chǎn)材料，服務(wù)商提供打印服務(wù)，還有一種是內(nèi)容商，專門研發(fā)3D打印的內(nèi)容。

張飛打印就是這樣的內(nèi)容生產(chǎn)商。2015年，北京工業(yè)大學(xué)藝術(shù)學(xué)院的兩位教師王文毅、張巖創(chuàng)立了張飛打印工作室。在歷史人物中，劉備是大哥，關(guān)羽是二哥，張飛是三弟。因此3D打印，也是張飛打印。最初二人只是因?yàn)榕d趣愛好，但后來越做越專業(yè)。不僅將技術(shù)引入自己的課堂，還研發(fā)了很多新的課程。每年都要參加幾十場(chǎng)展會(huì)，主要集中在3D打印、創(chuàng)客和教育領(lǐng)域。他們也把工作室的主要目標(biāo)定為3D打印的科普和教育。秉承“藝術(shù)與科技，傳統(tǒng)與創(chuàng)新”的理念，他們?cè)诒姸囝I(lǐng)域都有嘗試。

首先是他們最熟悉的影視道具、游戲周邊、定格動(dòng)畫，其次是圍繞衣食住行的各種創(chuàng)意產(chǎn)品、磨具開發(fā)，還有文化傳承方面的文物修復(fù)，由于北京工業(yè)大學(xué)的藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院前身是北京市工藝美術(shù)學(xué)校，因此很多內(nèi)容都是和傳統(tǒng)文化相結(jié)合的，他們也愿意用這種方式來繼承和發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)。曾經(jīng)有一位藏家拿了四塊玉找到張飛打印，這四塊玉是一把2000多年前青銅劍上的裝飾物。希望通過三維掃描和3D打印技術(shù)來復(fù)原這把玉首劍。通過查資料，按照玉和劍格接觸的形態(tài)，逆推出劍的造型。將四塊寶玉重新用玉首劍的形式展示出來，讓文物的價(jià)值大放異彩。此外，他們研發(fā)了3D打印和傳統(tǒng)文化結(jié)合的課程，比如皮影、折扇、風(fēng)箏、象形文字，通過這些實(shí)踐課程，學(xué)生們可以更好的理解傳統(tǒng)文化的精髓，既能動(dòng)手操作、又能寓教于樂，而不僅僅停留在課本上。

縱觀人類歷史，我們經(jīng)歷了全球物種交流的大航海時(shí)代，現(xiàn)在正在經(jīng)歷互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的沖擊，未來很有可能迎來偉大的3D打印時(shí)代，它會(huì)變成一種生活方式，而不僅僅是生產(chǎn)加工。每家都會(huì)有3D打印機(jī)，形成全球式分散加工生產(chǎn)，在網(wǎng)上買數(shù)據(jù)就可以直接下載、生產(chǎn)，改變了如今的購物方式，只需無人機(jī)運(yùn)送打印材料。就像今天智能手機(jī)的普及，也是我們之前無法想象的，但它切切實(shí)實(shí)地改變著我們的生活方式，誰能預(yù)料3D打印不會(huì)成為下一個(gè)智能手機(jī)？