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(jī)的出現(xiàn)，我們的夢想逐步變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。如今，3D打印不但可以用于人造器官、無人機(jī)這樣的尖端制造項目，還逐漸進(jìn)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(jī)很可能改變?nèi)藗兊馁徫锬Ｊ剑l(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(jī)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(shí)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(jī)里打印出真實(shí)的玩偶。

3D打印機(jī)不用紙或墨，而是通過計算機(jī)輔助設(shè)計、遠(yuǎn)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(shí)物。

3D打印的原理和蠶織繭有些類似，蠶吐出很細(xì)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(fèi)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(xì)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(jī)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(jìn)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(jī)進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(fèi)要1 300萬元；而用3D打印技術(shù)，兩個月就做出來了，成本費(fèi)還不足模具費(fèi)的1/10。

利用3D技術(shù)打印一些個性化專業(yè)產(chǎn)品也獨(dú)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(xì)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(jìn)生活

3D打印走進(jìn)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(yùn)費(fèi)。家里來客人了，缺一把椅子，通過打印機(jī)隨手就可以打印出來。

如果家里有一臺3D打印機(jī)，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(diǎn)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(jī)現(xiàn)在還比較貴，每家買一個還很不現(xiàn)實(shí)。因此，美國一家公司開發(fā)出3D打印自動售貨機(jī)。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(jī)，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(jī)及專屬材料實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。到2020年，工業(yè)商用型3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

英國《經(jīng)濟(jì)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(diǎn)是單機(jī)分散式生產(chǎn)；第二次工業(yè)革命時，制造業(yè)的特點(diǎn)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(jì)組織模式帶來顛覆式的改變時，工業(yè)革命就不遠(yuǎn)了。