3D打印能否改變世界

“3D打印”這一詞語在今年剛出現(xiàn)的時候，它只被很多人當(dāng)做奇聞異事而已。但隨著打印樓房、汽車甚至腎臟的新聞出現(xiàn)，它開始被各路媒體連篇累牘地報道。

據(jù)亞洲制造業(yè)協(xié)會CEO羅軍介紹，3D打印技術(shù)最早被稱作快速成型技術(shù)。它制作物體的原理與打印機相似。最大不同就是“墨汁”不一樣。平面打印機使用墨粉就夠了。但3D打印機使用各種各樣的材料，包括樹脂、尼龍甚至金屬。

中科院化學(xué)研究所研究員、新材料實驗室主任宋延林說，任何材料只要能夠變成半流體，并容易固化，都可以作為3D打印機的“墨汁”，比如沙石、食物甚至細胞。把它們通過高溫或者激光的方法抽成絲狀，就可以讓打印機進行“噴墨”了。

2011年9月，世界上第一輛“3D打印汽車”在加拿大亮相：名叫“Urbee”的汽車是一輛三輪、雙座混合動力車，使用電池和汽油作為動力。雖然單缸發(fā)動機制動功率只有8馬力，但由于其小巧輕便，最高時速可達112公里。

目前，打印房屋的試驗正在美國南加州大學(xué)進行，該校教授比洛克·霍什內(nèi)維斯說，一旦試驗成功，打印一幢200平方米的房子，只需要20小時。

不僅如此，一些機構(gòu)正在進行打印諸如皮膚、肌肉和血管片段等簡單的活體組織的試驗，未來如果3D打印機能夠使用病人自身的干細胞制造出像腎臟、肝臟甚至心臟這樣的大型人體器官，那么器官移植后的排異反應(yīng)將會大幅降低。

如此看來，3D打印對世界的改變和影響似乎會是顛覆性的。無怪乎很多人將其稱作第三次工業(yè)革命的標志。在淘寶上查詢“3D打印機”，會出現(xiàn)數(shù)百條結(jié)果，價格從幾千元到幾萬元不等，最便宜的要三千多元。

楊陽是中軟集團的軟件工程師，典型的“技術(shù)宅”。他在北京參加了一個叫做創(chuàng)客空間的組織，其中一個項目就是3D打印。據(jù)他介紹，他們所使用的3D打印機就是幾千元的“便宜貨”，打個小東西，足夠了。

機器只有一個桌子大小，有一個半透明的罩子，它連接電腦，快速“吐絲”，半個多小時的時間，一個塑料扳手就成型了。據(jù)楊陽介紹，打印這樣的扳手，差不多需要一卷塑料。到耗材市場去買，差不多需要一兩百元。這樣的制作成本，一般家庭足以支付。不過事實上并沒有那么簡單。

很多人都去關(guān)注制作的過程，而忘記了最核心的要素——“圖紙”。電腦上需要有扳手的三維建模，才可能打印出來。現(xiàn)在有不少國外的相關(guān)公司會把各種建模貼到網(wǎng)上，例如Tinkercad等網(wǎng)站。而且，它們使用起來并不復(fù)雜，一張照片或其他2D圖片，都能通過程序轉(zhuǎn)換成3D圖像。還有一款名為Photofly的軟件，只要有一張自己的照片，就能把自己生成3D建模，打印一個自己的人偶也并非難事。

國內(nèi)3D打印已應(yīng)用于飛機

在我國，早在1991年，華中科技大學(xué)就成立了快速制造中心。

2012年10月，由亞洲制造業(yè)協(xié)會聯(lián)合華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)等權(quán)威科研機構(gòu)和3D行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)共同發(fā)起的中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟正式宣告成立，成為全球首家3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。

據(jù)史玉升介紹，我國在3D打印技術(shù)的核心領(lǐng)域已經(jīng)與美國3D公司、以色列Objet公司等國際巨頭基本處于同一水平。

北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授王華明和研究團隊通過3D打印技術(shù)，已研制生產(chǎn)了我國飛機裝備中迄今尺寸最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的鈦合金及超高強度鋼等高性能關(guān)鍵整體構(gòu)件，并在大型客機C919等飛機研制生產(chǎn)中得到應(yīng)用，這在世界尚屬首例。

王華明解釋說，他們所研究的技術(shù)叫做激光成型，是3D打印的最高形態(tài)。通常來講，飛機上大型復(fù)雜金屬構(gòu)件，需要制定、開模具、鍛造等一系列環(huán)節(jié)。僅僅使用生產(chǎn)模具就需要幾十萬甚至上百萬，并且生產(chǎn)周期也很長。激光成型技術(shù)的使用，大規(guī)模節(jié)約了成本和時間?！疤貏e是鈦合金這種很難加工的金屬構(gòu)件，利用激光成型技術(shù)能夠直接生成一個很精致的毛坯，再進行少量加工，就可以直接在飛機上使用?！?/p>

雖然看起來很美，想起來很炫，但3D打印技術(shù)真的能改變我們的生活嗎？

“墨汁”局限打印能力

3D打印不是一項高深艱難的技術(shù)。它與普通打印的區(qū)別就在于打印材料。 在北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授苑會林看來，可打印材料的稀少和昂貴是制約3D打印技術(shù)的最大瓶頸。3D打印需要的材料必須是高分子材料，加熱或激光照射之后要具有流動性，能夠變成流體、半流體，成型之后有能力立刻固化。擁有這樣條件的材料目前并不多。

3D打印的發(fā)展也體現(xiàn)了“墨汁”的決定作用。當(dāng)只能使用塑料、石膏的時候，3D打印的應(yīng)用主要局限在樣品模型制作；當(dāng)它能使用鈦合金的時候，也就直接打印出構(gòu)件使用在飛機上。如果未來幾年，土壤、巖石、細胞等都能成“墨汁”，再造一個世界也就成為了可能。

對此，苑會林持相反觀點?！氨M管，使用材料的范圍會擴大，但不會囊括所有。每一個材料都有其自身化學(xué)特性，并不是都能實現(xiàn)液化、固化的轉(zhuǎn)換。例如生命科學(xué)家想利用干細胞打印器官。干細胞如何液化、固化轉(zhuǎn)換，即使轉(zhuǎn)換成功，還能保證正常機能么？

槍支、武器可能泛濫

如同核反應(yīng)既能發(fā)電，又能破壞一樣。3D打印技術(shù)在初期就讓人們看到了一系列隱憂，據(jù)美國《大眾科學(xué)》網(wǎng)站消息，一位自稱“HaveBlue”的網(wǎng)友在網(wǎng)站發(fā)文稱自己最近成功打印出真槍的部分組件，并結(jié)合真槍其他部件制作成一把槍，還在一個農(nóng)場進行了試槍。“6米遠的地方都能瞄得很準，累計射擊200余次，槍身依然完好無損。”

如果手槍能夠輕輕松松打印并且成功使用，那么人人持有武器的時代就會到來。特別是在中國等大多數(shù)公民不能持槍的國家，社會問題將尤為嚴重。

不僅僅是武器，一些唯一性的東西，有了3D打印技術(shù)也不再安全。比如，手銬的鑰匙。前不久，德國的一名警察就通過掃描打印出了手銬的鑰匙并成功開鎖。當(dāng)然，對于白領(lǐng)來說也有“福音”，指紋打卡機將會形同虛設(shè)。

打印3D技術(shù)還給醫(yī)學(xué)帶來了靈感。提取人體的干細胞制成“生物墨水”，打印出來，這在生物學(xué)家們看來，原理上說得通。如果未來實現(xiàn)，器官捐獻將不再需要，人類將會擺脫疾病、殘疾。

資源大量消耗

3D打印讓設(shè)計不再是設(shè)計師的專利，讓生產(chǎn)不再是工廠的專利。人人都可以生產(chǎn)東西。隨之而來的就是設(shè)計海洋、創(chuàng)意疲勞和信馬由韁、積極濫造。

環(huán)境保護者要頭痛了，在自由想象與創(chuàng)造欲望的驅(qū)動下，隨心所欲地涂鴉將帶來災(zāi)難性的后果，各種耗材被民間大量使用。大量打印品的出現(xiàn)并快速地更新?lián)Q代，會對環(huán)境造成不小的污染。盡管在制造業(yè)領(lǐng)域，3D打印的出現(xiàn)會大大節(jié)省成本、節(jié)約資源。但普通百姓的大量使用，對資源的消耗將會有過之而無不及。