3D打印，“打”出新世界
直到这两天，看到这条新闻，疑惑才完全解开美国加利福尼亚的一家公司，利用Objet 3D打印机为电影制造3D模型和原型，为演员量身定制的，可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具，在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中已有应用。
原来，那几百个模特是3D打印打出来的道具！原来，大到飞机、自行车、房子、汽车，小到茶杯、机械臂、玩具、衣服、蛋糕等等，也都可以被3D打印机打印出来。
这是一个怎样的奇妙世界？
原理并不复杂
最简单地说来，3D打印技术原理并不复杂。说到底，它是添加剂制造技术的一种形式，只不过与传统制造业在材料上做减法不同，它奉行的是加法守则。
也就是说，要打印一个东西，首先要有一张3D立体图， 配套软件把这张图上的物体进行一系列数字切片，并将切片信息传送到打印机，打印喷头立刻启动，根据切片信息，一层层极薄地堆叠出立体物件，形成产品。
使用的打印材料添加剂是其中关键。首先要将金属（例如钛、不锈钢、铝）、尼龙或碳纤维强化塑料等原料磨成粉末，再依电脑程式指引，用镭射将粉末熔化，使它们依照事先设计的形状，通过打印机打印，一层一层地堆叠，直到产品最后定型。不再依赖人工，没有组装流程，没有边角料，如此诱人的3D打印，重新定义工厂，就连那些鼎鼎大名的新闻周刊、学术杂志，也是丝毫不吝赞美之辞：美国《时代》周刊将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”，英国《经济学人》杂志则认为它将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”。
或许正因为此，美国总统奥巴马最近拨款3000万美元，在曾经的美国制造业中心俄亥俄州建立了美国国家级3D打印添加剂工业研究中心，并计划第一步投入5亿美元用于3D打印，声称要确保美国制造业不继续流失到中国和印度。他除了希望科学家们打印人体器官等帮助医学进步，也要求打印士兵机器人之类保家卫国。美国《外交政策》杂志甚至宣称，制造业的未来在美国而不在中国，因为“3D技术进步，将使中国的制造业像过去20年里美国制造业那样迅速衰落”。
奇迹已经发生
3D打印，真有这么神奇吗？还是先让我们看一看那些已经发生的故事吧。
2011年3月22日，欧洲航空国防集团推出世界第一辆打印自行车。这辆空中自行车由尼龙纤维等作为打印机的“墨水”打印出来，强度高于钢或铝。在打印“生长”过程中，同时加上轮子、轴承和车轴等零件。车身也可依驾驶者的体型量身打造。关键是，自行车可以骑。
欧航打印自行车不稀奇，它的子公司空中客车公司计划在2050年左右用3D打印机打印出整架飞机。根据《福布斯》杂志的报道，此架飞机80米长，曲面机身由透明材质制成，可让乘客感觉翱翔在云端。今年年底，空客会在A380客舱里先使用3D打印的行李架，而空客公司生产的军用飞机“台风”式战斗机，之前也使用了3D打印的空调系统。空客的对手波音公司，也已经利用3D打印技术制造了大约300种不同的飞机零部件，包括将冷空气导入电子设备的导管。
2011年7月，英国南安普顿大学一位教授和他的团队，打印了一台最高飞行时速100英里的电控飞行器，2米长的机翼、集成操纵面以及舱门，均由打印机制作而成；2011年9月，首辆3D打印的汽车现身加拿大温尼伯市……
而在美国，维克·弗里斯特再生医学研究所所长、外科医生安东尼·阿塔拉，曾在演讲中当众捧出了一个3D打印而成的肾脏！
其他被3D打印出来的，目前有服装，打印“墨水”是锦纶，已在法国时装设计展上展示；日本人则打印肚子里的胎儿，前提是母亲把X光照片提交；其他如耳环、杯子、鞋子等就更多了。
打印走进生活
世界上第一台3D打印机诞生于1986 年，是美国人查尔斯·胡尔研究的，他成立的3D Systems 是世界上第一家生产3D打印设备的公司，所采用的技术被称为立体光刻技术，利用紫外线照射可将树脂凝固成形，以此来制造物体。1988年，该公司开始生产第一台3D打印机SLA-250，1992年，卖出第一台商业化产品。
目前，这家公司已经和Stratasys公司一起，成为了全球最知名的3D打印机两巨头。前者已经在纳斯达克挂牌，并在2012年初收购另两家3D打印机品牌。后者也已经在纳斯达克上市，刚收购了以色列一家名为Objet的3D打印机公司。眼下，这两家公司每年都有近2亿美元的市场营收。
很多人并不会使用3D软件进行图像设计，更多人买不起价格百万的3D打印机，怎么办？
根据《福布斯》杂志的报道，普通人可以把产品创意上传到Shapeways公司网站，网站给出各种材料的价格，你可以选择购买，然后由公司帮你打印，产品出来你就可以在网上卖了。该公司CEO称，2011年，他们已经印制了75万种产品，打印材料包括塑料、不锈钢、银、陶瓷、玻璃，还能套色打印。公司还开了类似苹果的体验店，让更多的爱好者到店里参观，定期举办3D打印设计学习班。
还有些公司将3D建模软件分享到互联网，你可以用它把一张iPhone照片转换成3D图像数据。一款名为Photofly的软件，只要有一台单反相机或者是普通卡片机，就可以将你自己的人像生成3D数据，然后上传到3D打印机公司，他们就可帮你打印。
在中国，小型3D打印机也早就进口中国市场，目前有的牙科医院可以用3D打印机打印病人牙齿的模型，为病人安装新牙齿决定尺寸。
未来并非坦途
今年8月，美国南加州大学工业与系统工程系教授比洛克·霍什内维斯透露，他们正在开展一项研究，目标是在不到20小时的时间内打印出一幢面积2500平方英尺的建筑。该项目目前已经获得美国宇航局和美国军方的支持和资助。目前教授和学生已经做出了打印墙体的打印机，打印材料是混凝土。
至于哈佛大学，该校工程与应用科学院的科学家已把3D印刷按钮添加到动画软件里，动画片里的虚拟物，打印出来就成了真实的。这个项目8月7日在美国计算机协会大会上做了详细展示。研究得到了美国国家科学基金会、皮史斯动画工作室和约翰·西门·古根海姆纪念基金会的支持。加入的团队还有德国柏林大学及美国康奈尔大学。
伦敦奥运会后，耐克官网宣布，耐克要打印跑鞋，能提高运动员整体效能3.5%，而0.7%的提升就能显著提升运动员的成绩。以100米世界纪录9秒58计算，理论上能提高成绩0.3秒以上。要知道，人类100米短跑速度100年才提高了2秒而已。
然而，如此之多的好消息，并不意味着3D打印就将一路坦途。前途是光明的，道路是曲折的，这话用在3D打印身上，同样如此。
首先，3D打印目前还存在打印材料方面的许多限制，3D打印机目前能使用材料的种类还离规模化生产很远。
为此，Shapeways公司正在努力为用户提供更多的3D 打印材质，如蜡、钛、金等高端金属，甚至木材也在考虑之列。另外，Xerox PARC公司正在研发传感器、晶体管等电子产品的打印材料，这就意味着消费者可以根据自己设计打印手机或者MP3之类 。
第二个限制是价格。3D打印产品不管是打印1件还是100件，价格都相差无几。不过，对军队来说，在后勤跟不上的时候，用打印机打印个武器是件好事。因此，美国国防部对3D打印最感兴趣。
3D 打印技术的第三个挑战，是知识产权如何保护。一旦所有物品能用数字文件来描述，它们就会变得更容易复制和传播，盗版的风险相当大。而如果盗版成风，就没有人愿意花重金去突破关键技术。
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