想象一下這樣的生活：周末就是好朋友小麗的生日，她很喜歡美麗的花兒。于是，你花了一個上午，在網上設計了一個玫瑰花狀的虛擬臺燈，然后點擊了“打印”。第二天，玫瑰花臺燈寄到了小麗家門口。

　 　壞消息傳來，你遠方的侄子小峰突然在交通事故中失去了一只手臂。你打“飛的”去看他。候機時，你用手里的智能手機，把他最喜歡的電腦游戲人物設計了一 番，然后點擊了“打印”。到了醫(yī)院，小峰正揮舞著剛寄到的塑料游戲玩具跟你打招呼。同時，醫(yī)生也帶來了好消息：新的生物手臂已經“打印”好，馬上就可以給 小峰安上了。

　　這一切，并不全是科幻！近些年迅速發(fā)展的三維印刷技術，讓許多原來只在科幻作品中出現的場景變成了現實。幾百年前，古登 堡印刷引發(fā)了世界變革，而現在，很多人在說，這種理論上可以“打印”一切的三維印刷術可能會掀起“新一輪工業(yè)革命”，徹底改變制造業(yè)，前所未有地徹底激發(fā) 人類的想象力。

　　流程

　　電腦+打印機=一切

　　在成熟的三維印刷時代，足不出戶制造出一個物件，完全不是難事。

　　你先在家中的電腦上設計出任何一個想要的模型，小到珠寶、家具、衣服，大到自行車、汽車零部件，都可以隨心所欲地設計。如果有時間，可以精心地打磨一下物體的結構、形狀和顏色等各個細節(jié)。然后，點擊電腦屏幕上的“打印”。

　 　緊接著，旁邊的一臺生產設備（我們可以稱之為“打印機”）就開始轟轟作響，一點點把虛擬的三維圖像打造成真。它可能從噴嘴中一點點噴出原材料，像砌墻一 樣一層層往上砌；也可能在膠水或激光的幫助下先造出一個樹脂、金屬或塑料的結構模型，然后一點點往上添東西。不管怎樣的制作流程，細節(jié)都是一點點添加的， 因此，三維印刷技術還有另外一個名字，叫做“添加印刷技術”。

　　最終，電腦屏幕中的那個物體，比如一個汽車零件、一盞臺燈或一把小提琴，就這么從屏幕中走出，展示在你眼前。

　　三維印刷技術的美妙在于，如果東西不太大，材料不那么復雜的話，你就完全可以在家中，借用一臺電腦和一個簡單的生產設備就可以自己生產出來。只要有充足的空間擺放更大的生產設備，你同樣也可以自己生產出更大的產品。

　　歷史

　　不再是科學家的專利

　　這樣的生活并不僅僅是想象，有一些已經真真切切地發(fā)生了。

　　近期，距離英國巨石陣不遠的威爾特郡的航空工程師們利用三維印刷技術，“打印”出了世界上首架三維印刷飛機。這架飛機還很小，機翼僅1.5米長，可以被一個人舉起，通過遙控飛行。

　　工程師們先用電腦設計出一架虛擬的飛機模型，接著，激光機器按照虛擬模型，一點點組裝出塑料機身和各個零部件。

　　如果要優(yōu)化飛機的動力結構，工程師們只要在電腦屏幕上操作，改進后的飛機零部件就會很快再度被“印”出來。這個方法和傳統(tǒng)的飛機制造不同，后者如同其它任何傳統(tǒng)制造，需要花費大量的時間和金錢，在同一條生產線上，對一架新型飛機反復組裝修改，直到完成。

　　一個明朗的傍晚，在電腦操控下，這架輕便飛機從草地安置的起飛架上起飛，直沖天空，工程師們發(fā)出了歡呼聲。這群熱愛飛機的工程師堅信，某一天，大飛機的零部件甚至機身也可以借用三維印刷技術快捷經濟地“打印”出來。

　　事實上，如今的三維印刷技術早在20年前就已出現，但最早的運用只是原型設計，比如在一些科學實驗室或汽車制造和航空公司中，會先花很多錢打造出一個原型，設計完成后，生產線再開始重復生產一樣的產品。

　　原理

　　一層一層“疊羅漢”

　　某種意義上說，三維印刷是二維平面印刷的疊加，它先把計算機設計出的圖形用激光束打印出平面的“層”圖像，有的時候，每一層甚至只有100微米。

　　每掃出一層圖像，機器就會鋪上一些聚酰胺塑料粉、不銹鋼粉或鈦粉，激光的熱量讓兩層之間的特殊粒子緊密膠合在一起。一層加一層，原先平面的物質就疊加成最終的立體物。

　　這有點像是烘烤時膨脹后的蛋糕，因為其結構松散，你甚至還可以逆向拆除產品，就好像從沙堆中抽出一個玩具。

　　如果要印刷更結實的物體，只要把激光束替換成電子束，它可以令粉狀顆粒徹底融化，令物體層級之間更加緊密膠合。

　　三維印刷技術，完全省去了金屬切割、研磨等步驟，因此，它給了設計者無限的自由。

　　在一些制造業(yè)比如飛機設計中，三維印刷可以改變高昂造價的歷史。二戰(zhàn)時，曾經出現了一種史上最昂貴的戰(zhàn)斗機“超級海軍噴火”機，它創(chuàng)造了一種特殊的橢圓形機翼，但是其復雜的制造過程卻成了當時工程師們的噩夢。

　　“在三維印刷術的幫助下，我們可以回歸到純粹的設計形式，探索各類空氣動力的數學可能。”制造了三維印刷飛機的工程師凱恩說。他們造出來的這架飛機，僅花了5000英鎊，2天設計，5天“打印”。工程師說，今后，這種針對個體用戶的設計制造時間甚至可以縮短到幾分鐘。

　　推廣

　　虛擬人物變成現實

　　隨著激光技術的成熟，自2003年以來，三維印刷技術開始迅速得到應用。今天，在珠寶、鞋、工業(yè)設計、建筑、工程、土木、汽車、航天制造等行業(yè)中都有應用。

　　美國明尼蘇達州的一位機器人愛好者在自己家中用三維打印機造出了一個機器人昆蟲，一共只花了1300美元。它由黑色的塑料制成，和手掌一般大，可以進行簡單的爬行、飛行、跳躍。除了感應器和一些天線之外，這個“昆蟲”所有的部件都是三維印刷出來的。

　　機器人專家麥爾斯·裴卡拉說，在充滿想象力的機器人制造領域，三維印刷技術可以讓制造趕超人類想象力。他本人也“打印”出一臺手臂機器人，僅用了3個月時間和10次修改，如果用傳統(tǒng)方式制造，這樣的速度是不可想象的。

　　這一技術把虛擬的電腦游戲、電影和真實的生活連接起來。比如“異形”這個《魔獸》中從背后襲擊怪獸的禿頂角色，以前可能只是一些玩家喜愛的虛擬形象，但現在，美國一些書店里已經出現了三維打印出來的真實“異形”玩具。

　 　娛樂公司也開始嘗到了這種新技術帶來的好處。美國波特蘭萊卡娛樂公司在把小說《卡洛琳》改編成動畫電影時，就首次借用了三維印刷技術，影片中的角色都由 三維打印出來，結構每層僅16微米厚，比人工雕塑的木頭模型要精細得多，同時電腦技術也可以捕捉到百萬級精確度的表情變化。

　　影響

　　第二次工業(yè)革命？

　 　《經濟學人》雜志撰文寫道，三維印刷技術給制造業(yè)帶來巨大變革。它讓生產單一的產品變得和大規(guī)模生產線出來的產品一樣便宜，它可能會對全球工廠制造帶來 深刻的沖擊。“如同沒有人能預測到1750年蒸汽機，或1450年印刷技術，或1950年的晶體管帶來的影響一樣，現在還無法預測三維印刷技術帶來的長遠 影響，但這個技術已經到來，它很可能會改變所有的領域。”

　　有人將這種新技術稱為“改變一切”的技術，也有人用“第二次工業(yè)革命”到來形容它的意義。

　　這種生產技術會給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來益處，比如生產線成本更低，廢品大量減少，可以制造出傳統(tǒng)技術無法生產的零件。今后的工廠，唯一固定的不是生產線，而是一臺打印機，生產出的產品卻千姿百態(tài)，在成本下降的同時，設計和創(chuàng)新卻可以不再有任何現實的阻力。

　　但這種變革可能也會給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來挑戰(zhàn)。更多的小企業(yè)甚至個人可以進行產品制造，而不再需要大公司的流水線。打印機替代了人工制造，對人工勞力的需求大大減少。此外，還有安全方面的隱患，電子化的設計原型，可能更容易被黑客襲擊或盜取。

　 　康奈爾大學科學家霍德·林普森寫道，三維打印機可以將任何材料變成產品，而今后，任何人都可以又快又便宜地生產出復雜產品，傳統(tǒng)制造業(yè)的局限不再是問 題，人類創(chuàng)新將被極大地激發(fā)。“如果人類和遠古祖先的區(qū)別是使用工具的話，三維印刷技術則可以代表著終極工具，它會從我們無法想象的方式改變人類文化。” 林普森說。

　　《經濟學人》文章也指出，三維印刷可能會在短期內分隔出贏家和輸家，但長期而言，則可以極大地延伸工業(yè)領域和人類想象的境界。（金煜）

　　攻堅

　　細胞變“墨水”培養(yǎng)皿當“紙”

　　現在，很多器官移植病人要等待很長時間才能等來合適的生物器官，而三維印刷技術也正在往“制造”生物器官的方向發(fā)展。但是，生物生長方式是自發(fā)、有機的，怎么可以被設計呢？這是很大的一個難題。然而，新技術的應用，或許在某一天，真的可以改變醫(yī)學界甚至生物學的面貌。

　　在美國北卡羅萊納州的維克福瑞斯克大學，科學家讓生物細胞變成“墨水”，正在探尋打印人體骨骼和器官的可能性，這些科學家相信，某一天，人體器官也可以從無到有被“打印”出來。

　　事實上，全球各處有很多科學家已經在探尋這種技術的可能性，它甚至有了新的名字：生物印刷、器官印刷、計算機協(xié)助組織工程學或生物制造。

　　克萊姆森大學研究者托馬斯·柏蘭德說，生物打印機有點像傳統(tǒng)的噴墨打印機，只不過原先的噴墨現在變成了細胞組織和一種特殊的化學成分，而原先打出的紙，現在變成了培養(yǎng)皿。

　　這種化學成分可以讓培養(yǎng)皿中的液體變成果凍般的膠體，然后將細胞“打印”在上面，機器可以反復添加液體、化學成分和細胞，一層層地把組織層制造出來，最終創(chuàng)造三維的生物機體。

　　對活體的打印可能是最難的技術了。目前，有科學家制造出大約2英寸厚度的組織，但是如果沒有足夠的營養(yǎng)，細胞會死亡。

　　而美國奧根諾威公司的三維生物印刷機，已經可以生產出血管，他們表示，幾年后，這些血管就可以用在心臟搭橋上。十年內，科學家就可以生產出更復雜的器官如心臟、牙齒、骨骼等。

　　應用

　　三維打印機賣1300美元

　　三維打印技術正在全面滲入人類社會的各個角落。

　　加州一家公司正在打造世界上最大的三維打印物體，他們希望能夠像烤蛋糕一樣生產出精準的水泥，并運用到房屋建造中。

　　美國另一家公司則在生產最便宜的三維打印機，售價僅1300美元，其利用液體熱塑性材料可以打印出各類家用物體。

　　英國巴斯大學的科學家，則正在開發(fā)可以自我印刷的三維印刷技術，今后，人們只要下載模型圖像，就可以自己打印出需要的三維印刷機。

　　食物也可以被打印出來。英國一所大學的發(fā)明家正在研制可以通過噴嘴，把融化的巧克力噴成各類巧克力形態(tài)。

　　在奧地利維也納理工大學，一個科研小組制成了世界上最小的三維打印機，只有牛奶盒大小，重1.5公斤，可以制造珠寶等小東西。

　　盡管有的個人已經開始購買家用三維打印機，但很多公司已經開始做起三維打印的外包業(yè)務。Shapeway公司就類似三維打印界中的“亞馬遜”公司，借用云計算和自有的生產設備，它可以為用戶定制各類個性化的打印物體。