3D打印：邊救心臟邊造軍艦

在英國，技術(shù)人員通過掃描奧運(yùn)短跑運(yùn)動員的腳和腳踝，把數(shù)據(jù)輸入電腦，電腦做了幾步簡單的計(jì)算之后，技術(shù)人員就能夠3D打印出新的專屬每個運(yùn)動員的鞋，這雙鞋符合運(yùn)動員的體形、體重、步態(tài)和偏好。

在世界的另一端，美國航空航天局在亞利桑那州的沙漠中測試了一艘火星飛船，飛船甲板上裝有定制的3D打印金屬部件。這些零件大多形狀復(fù)雜，有許多曲線和鏤空，除了3D打印機(jī)，其他任何設(shè)備都生產(chǎn)不出來。

在日本，一位準(zhǔn)媽媽想要紀(jì)念其首次超聲波檢測。她的醫(yī)生編輯她的超聲圖像，并3D打印出栩栩如生的胎兒樣本。結(jié)果，一個透明硬塑料塊中就出現(xiàn)了一塊前衛(wèi)的3D打印微小胎兒塑料模型。

這些制造奇跡已經(jīng)在發(fā)生。在不遠(yuǎn)的將來，人們將3D打印出活體組織、富含營養(yǎng)的食品及完全組裝好的電子元件成品。3D打印開辟了新的前沿領(lǐng)域。隨著普通民眾也能夠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)電動工具，制造業(yè)和商業(yè)模式將產(chǎn)生變革。一場產(chǎn)品制造和設(shè)計(jì)的革命即將開始！

3D美食機(jī)，保質(zhì)期30年

火星旅行是時(shí)下頗受關(guān)注的一個話題，當(dāng)荷蘭和美國的兩家民間機(jī)構(gòu)正摩拳擦掌、高調(diào)宣傳它們的載人火星探索計(jì)劃時(shí)，作為太空探索“行業(yè)老大”的美國航天局（NASA）卻遲遲未見實(shí)質(zhì)性動作。

當(dāng)然事實(shí)并非如此，NASA眼下正考慮的是，要登陸火星，宇航員首先得填飽肚子。而漫長的火星旅途中既不能生火做飯，光吃壓縮餅干也太過乏味。用NASA發(fā)言人戴維·施泰茨的話說，現(xiàn)在的宇航食品體系應(yīng)付火星探索等“持久戰(zhàn)”任務(wù)，不僅營養(yǎng)不夠，而且味道“令人難以接受”。

于是NASA向一家3D打印機(jī)公司撥款12.5萬美元，開啟了旨在研發(fā)全能食物合成器的項(xiàng)目。根據(jù)設(shè)想，這種3D打印機(jī)將按照“數(shù)字菜譜”混合各種粉末，制造色香味俱全的食品。一旦成功，功能強(qiáng)大的3D打印機(jī)“廚師”將為宇航員們烹制出各種風(fēng)味的營養(yǎng)美餐。

目前機(jī)械工程師安詹·康特拉克特和他的公司負(fù)責(zé)“3D美食機(jī)”的研制。3D打印機(jī)首先會打印出一層生面團(tuán)，這個生面團(tuán)在打印的同時(shí)將會由打印機(jī)底部的一個加熱板進(jìn)行烤制。烤制好的面團(tuán)隨后會疊加番茄粒，然后混合上水油，最后一步是為比薩疊加蛋白質(zhì)層。

康特拉克特認(rèn)為：3D打印食物的一個主要優(yōu)勢是可以提供個性化的營養(yǎng)，“男性、女性、病人對飲食的需求都不同。如果你擁有一臺3D食物打印機(jī)，那么你就可以根據(jù)你所需的營養(yǎng)對原料進(jìn)行配置，然后打印出你所需要的食物”。

考慮到未來太空旅行漫長，為宇航員提供的食物需要15年以上的保質(zhì)期，所以該項(xiàng)目特別適合于在漫長的太空旅行中打印食物。“我們會把碳水化合物、蛋白質(zhì)、微量營養(yǎng)素制作成粉末，去掉它們的水分。這樣，它們的保質(zhì)期將延長一倍，達(dá)到30年。”康特拉克特說。

NASA表示，3D打印機(jī)做飯的設(shè)想不僅只是出于對美食的需求，還能減輕太空船的重量，還可以使用類似技術(shù)制造工具等其他物品。

不僅如此。未來“3D美食機(jī)”有望能緩解因人口暴增而帶來的自然食物來源短缺。隨著世界人口數(shù)量劇增，在全球人口達(dá)到120億后，當(dāng)傳統(tǒng)食物來源非常稀缺，人們可以在雜貨店購買裝滿粉和油的料盒，而后利用打印機(jī)打印合成食物。

復(fù)制人體器官以假亂真

相比烹制美食這項(xiàng)需要一些廚藝和創(chuàng)造性思維的工作，眼下的3D打印技術(shù)更擅長的是復(fù)制，精準(zhǔn)復(fù)制出一切三維結(jié)構(gòu)。高精確性使得其在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣泛。這項(xiàng)技術(shù)最新的杰作之一便是以假亂真的“半張臉”。

因?yàn)榛忌夏[瘤疾病，英國男子恩里克·莫杰不幸失去了半張臉。切除腫瘤后，他的臉上留下了一個大洞。無法說話，也不能正常飲食，只能借助一個直接通向胃中的管子。

幸運(yùn)的是，莫杰生活在一個科技迅速發(fā)展的年代。為了重塑他的容貌，醫(yī)生利用CT和面部掃描技術(shù)掃描他的頭骨，然后根據(jù)掃描的圖像在電腦中構(gòu)建正常的臉部3D模型，最后利用3D打印技術(shù)將模型打印出來。通過使用特殊的尼龍塑料，醫(yī)生可以打印出與莫杰臉部完美貼合并且栩栩如生的假臉。

對于莫杰來說，這半邊假臉使其生活有了質(zhì)的飛躍，他又能正常的飲食了。不過這項(xiàng)技術(shù)的潛在應(yīng)用更讓人期待：各種完美貼合的假肢可以快速的制造出來，而且還很便宜。

6個月大的美國男嬰卡伊巴也是因3D打印裝置獲救的人，救他一命的是一個不起眼的小塑料片。

由于患上了氣管支氣管軟化，卡伊巴的呼吸道關(guān)閉，臉色發(fā)青。這種疾病在嬰兒中并不罕見，但卡伊巴是醫(yī)生見過的最嚴(yán)重的病例，可能因此喪命。醫(yī)生對卡伊巴的胸部進(jìn)行了CT掃描，并用電腦設(shè)計(jì)軟件制造了一個可完全貼合在呼吸道上的夾板，用它打開了卡伊巴的呼吸道。在被植入夾板幾分鐘后，卡伊巴就開始恢復(fù)呼吸。三周不到，他就完全擺脫了呼吸器。

在醫(yī)療領(lǐng)域，3D打印的潛力才剛剛得到開發(fā)。華盛頓國家兒童醫(yī)療中心的醫(yī)生用3D打印機(jī)制作了一顆高仿真心臟，用于演練復(fù)雜手術(shù)；有生物公司用活體細(xì)胞打印出功能完善的微型肝臟，使得人工培育出肝臟的想法進(jìn)一步接近現(xiàn)實(shí)；另一家公司也研制出可以替換因疾病或創(chuàng)傷受損的顱骨的3D打印移植體。該技術(shù)的優(yōu)勢在于，可以根據(jù)數(shù)字掃描的病人顱骨模型，一層一層地“印出”匹配的移植體。精確的制造技術(shù)甚至可以在替代物上制造出促進(jìn)細(xì)胞生長、使骨骼貼合更容易的微小的表面或邊緣細(xì)節(jié)。該公司已經(jīng)成功利用該技術(shù)替換了一名病人75%的顱骨。

造軍艦和槍械讓暴力泛濫？

任何一項(xiàng)新技術(shù)的前沿應(yīng)用中，都離不開軍事領(lǐng)域。有統(tǒng)計(jì)顯示，美國的3D打印設(shè)備的數(shù)量已經(jīng)占到了全世界的40%，其中相當(dāng)數(shù)量集中在軍工領(lǐng)域的開發(fā)和模具的制造上。

今年1月7日，美軍快速裝備部隊(duì)將其第二個移動遠(yuǎn)征實(shí)驗(yàn)室部署到戰(zhàn)區(qū)，該實(shí)驗(yàn)室可通過卡車或直升機(jī)運(yùn)送至任何地點(diǎn)，它能通過3D打印機(jī)和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制設(shè)備將鋁、塑料和鋼材生產(chǎn)加工成所需零部件，幫助設(shè)計(jì)人員在戰(zhàn)區(qū)快速生產(chǎn)原型產(chǎn)品，增強(qiáng)美軍作戰(zhàn)能力。

美國海軍邁克爾·倫扎中將近日撰文稱，3D技術(shù)的進(jìn)步可能改變水兵和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)員建造和修理飛機(jī)、獲取彈藥、設(shè)計(jì)掩體、制作食物和治病養(yǎng)傷的方式。這些變化有望使海上戰(zhàn)略發(fā)生革命性劇變。

他的設(shè)想是，未來船只不必運(yùn)載真正的配件，只需攜帶3D打印機(jī)和成袋的各種粉末狀原料，根據(jù)需要下載需打印物品的設(shè)計(jì)圖就行了。海軍甚至可以有浮式工廠船，這種船能接受按需打印訂單，生產(chǎn)出完整的無人機(jī)。未來的打印機(jī)不僅能制造彈藥筒，而且能再造它們的含能組分。研究人員說，3D打印甚至有可能生產(chǎn)出更優(yōu)良的彈藥。

無論是火藥、蒸汽機(jī)還是核能，每一項(xiàng)新技術(shù)的出現(xiàn)在帶來革新的同時(shí)也伴隨著警示。25歲的美國大學(xué)生科迪·威爾遜就以行動敲響警鐘，他首次完全使用3D打印技術(shù)制造出一把手槍。設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诰W(wǎng)上發(fā)布后下載超過10萬次，直到被美國國務(wù)院要求刪除。除了威爾遜之外，還有更多人正在嘗試用3D技術(shù)DIY槍械，鑒于其技術(shù)難度并不高，不少人都成功了。

人們開始擔(dān)心，不斷普及的廉價(jià)打印機(jī)和其他數(shù)字制作工具，會讓人們更容易獲得武器。當(dāng)這種制作武器的新方法被普及，犯罪案件數(shù)量是否會激增？但類似的疑慮或擔(dān)憂并不能從技術(shù)本身尋找到答案，人類掌握的任何一項(xiàng)科技都是我們自身能力的延伸，用這些“雙刃劍”來創(chuàng)造或是毀滅，決定權(quán)始終在人們自己手中。

“最后一塊拼圖”

其實(shí)以3D打印機(jī)為代表的桌面級數(shù)字制造工具還有更深一層的象征意義——它們成為第三次工業(yè)革命得以發(fā)生的“最后一塊拼圖”。以前只發(fā)生在工廠中、由專業(yè)人才主導(dǎo)的制造過程，借助此類工具與可隨意分享的互聯(lián)網(wǎng)，具備了被普通人所掌握的條件。基于此原因，曾經(jīng)的《連線》雜志主編克里斯·安德森認(rèn)為第三次工業(yè)革命5年前才真正開始。

另一方面，一個時(shí)代的制造能力總是受制于這個時(shí)代的技術(shù)發(fā)展水平，而在技術(shù)之后的下一個瓶頸便是設(shè)計(jì)能力，這是不可更改的客觀規(guī)律。這種泛化的“設(shè)計(jì)”能力，既屬于設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作，也屬于工廠的產(chǎn)品研發(fā)，還屬于學(xué)校的教育培訓(xùn)。3D打印機(jī)等制造工具將不可能變?yōu)榭赡埽祟惖南胂罅εc生產(chǎn)力將再一次解放。

隨之而來的，必將是一波龐大的創(chuàng)業(yè)機(jī)會。互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)的吸引力在于它的低門檻及長尾市場的廣泛存在，各類細(xì)分業(yè)務(wù)總能找到自己生存的空間；而傳統(tǒng)制造業(yè)限于場地及設(shè)備，過高的啟動門檻將大部分人拒之門外，桌面級制造設(shè)備則大幅降低了進(jìn)入門檻，理論上使人人都具備開展制造業(yè)務(wù)的能力。

借助于Kickstarter等網(wǎng)絡(luò)平臺，產(chǎn)品制造的成本問題也將解決，于是，小型工廠大量出現(xiàn)，制造業(yè)的長尾市場被前所未有地開發(fā)與覆蓋，每種個性化的需求都能找到制造者和消費(fèi)者。圍繞這些設(shè)備與工廠，又將誕生一系列的周邊服務(wù)商業(yè)鏈條。第三次工業(yè)革命的美好圖景在想象中漸次展開。

當(dāng)然，比起如何推動制造業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型、帶來多少創(chuàng)業(yè)機(jī)會、如何讓設(shè)計(jì)能力更快地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，對于我們這個時(shí)代，3D打印還有更讓人興奮的地方——它也許能打破存在于想法（夢想）與實(shí)現(xiàn)夢想（現(xiàn)實(shí)）之間的障礙。

想法是天賜的禮物，起初只是火花般的靈感迸發(fā)，但人類的惰性加上將想法變成現(xiàn)實(shí)的種種困難很容易使我們慢慢變得不再那么興奮。最終，我們學(xué)會將想法扼殺于搖籃之中，壓制它們，不沉溺于幻想之中，甚至不再容許這些幻想干擾到我們的日常生活。

這正是3D打印可改進(jìn)的地方。只需按一下鍵，越來越多的想法能夠成為現(xiàn)實(shí)，來自不同行業(yè)的越來越多的創(chuàng)新者將會引爆更多創(chuàng)新。這種創(chuàng)造力共振帶來的影響或許將不僅限于工業(yè)革命層面，它甚至?xí)l(fā)一個智慧爆炸的時(shí)代。