立体打印 随心所欲

周　强

未来20 年内，社会各方面将会发生巨大的变化，正所谓科学技术是第一生产力，各项事物的发展均离不开科学技术的进步，一些诸如3D 的全新技术，20 年后会走向成熟和低成本的应用，而且将会在现有技术的基础上，更加完美。

一个懒腰，咔嚓！——没错，你又一屁股压在自己的眼镜上了。也难怪，你总喜欢把它随手放到床上，它总会出现在房间的任何角落。你心里那个自责的声音小声嘀咕。这一下，就像刚被大象的足猛地踏过一样，镜片变成了无数闪亮的小玻璃⋯⋯补救措施：你只能冒冒失失，硬着头皮，在拥挤的公交车里忍耐视力模糊的煎熬，气急败坏地赶到眼镜店，祈祷能够尽快配出一副和你镜架款式相当的镜片。总之，这真不是一个快乐的周末！

不过，这种烦心事很快就可以得到解决。你只需打开电脑，结合你眼睛近视程度的情况，上网找到镜片资料的描述文件（瞳距、折射率、光心距等）。有了这翔实的资料和图纸，你只需确定用什么材料，玻璃、水晶还是树脂，然后点击3D 打印机程序中的“打印”键，镜片的制造就开始了！“打印”完成后，你就能马上得到实物，那就像从烤箱中取出水果派一样简单⋯⋯一会儿工夫，你的镜片完好如初了！

不可思议，不是吗？而且这并不是科幻，因为制造立体物件的3D打印机已经存在。用于识别假冒产品的凸版防伪印刷，我相信大家早已经见过。还有就是，许多工业企业(汽车、飞机制造商)在工厂和车间里使用这类设备也已近20 年了。这些机器运用的是20 世纪80年代在美国研发成功的激光固化快速成型技术。它通过紫外线激光照射液态树脂，使其凝固，从而自动加工物体。激光的优势在于其光束很窄，可以精确地按照目标物体的轮廓使树脂等材料固化。在激光的加工下，物体就像千层饼一样，一层又一层地在机器中逐渐成型。

超级千层饼

手表、手机、遥控器⋯⋯不久的将来，你在家就能随时随地“打印”出这些零碎的小物件。那么，首先你要做的是通过电脑辅助绘图程序，在电脑上绘制你要制造的物件的3D 模型，或者到相关网站上下载该物件的3D 信息。然后，将图像转换为专门用于激光固化快速成型的格式。

现在必须在电脑上将物件在空间中准确定位和分层。这一步骤用于确定在制造过程中对物件起支撑作用的底座。接着，电脑程序将物件分成很多层，物件如同变成一个“超级千层饼”，其中每一层只有100 微米厚。经过分层，机器就能一层层地进行“打印”了。

对于工业生产来说，激光固化快速成型具有巨大优势：它能使图纸上的简单理念迅速转化为可以拿在手上从各个角度观察的具体实物。在设计新产品初期时特别有用。以电信器材生产商为例。在批量生产某种新型手机前，设计者希望看到“真实”的手机原型。这样可以检测其手感，评估其灵便与否。但不要以为激光固化快速成型只能用于生产模型！某些汽车生产商，如雷诺公司早已将这一技术运用到汽车车身的一些部件或仪表盘的生产中。事实上，它们用极其坚固的材料制造，可以直接装配到F1方程式赛车上。

大众的价格

总之，激光固化快速成型机在工业领域已不可或缺。但这些设备有时宽达2 米，往往体积过于庞大。这种“大衣橱”式的设备置身于车间中没有问题，但在办公室或房间里却显得甚为臃肿⋯⋯于是，人们动起了脑筋，将这种技术应用于体积更小的机器，以制造小型的物件。这就是我们讲了半天的3D 打印机，它可以像其他办公设备一样，连接到一个信息网络上。只是到目前为止，这种设备仍很昂贵，价格在5万欧元以上！

但这种机器马上就要降价了，目前市场上最新产品(用树脂制造物品)以不到1 万欧元的价格在欧洲市场推出。当然，这一价格还是相当可观。但不管怎样，真正的技术发烧友决不会犹豫，就像在几年以前，他们以这种价格购买等离子电视机一样。价格将继续下调，预计5 年内，3D打印机的价格将降至2 000 欧元。到了这个阶段，普通大众就会开始关注这类产品了。在此之前，我们甚至可以不用花大价钱，在家里DIY一台机器。

自制打印机

等不及了？想现在就拥有3D打印机吗？美国康奈尔大学的学者们为你设计了一套方案!他们创立了一个“在家制作”的计划，使你可以在自己家中制造3D 打印机。注意，首先你得看得懂英语说明书，而且还要对这一项目感兴趣。如果是这样，那你就可以直接进入他们的网站了，那里什么都有，从打印机编程到零件组装过程。零件可以在网上购买。一套组装3D 打印机零件的价格约为2 400 美元，比成品打印机便宜多了!以这种价格，不必再顾虑什么了，挽起袖管，行动起来!研究人员称，将机器组装完成一般需要一天的工作量。那就和工具箱一起过个充实的周末吧!

当然，辛苦归辛苦。不过，当你看着你组装的3D 打印机在制造各种例如啤酒瓶、手表链之类的小东西时转来转去就已经够酷了。打印头其实就是一种喷射器，可以在里面装上随便什么材料。如果要制造一件“传统”物品，最好是某种能在空气中凝固的材料。但你也可以用很多其他材料找乐子。用于制造3D物品的材料，其组成分子需要能够在液体中自由移动。用紫外线照射这种制剂，即用大量光子对其进行轰击。于是，这种携带光能的基本粒子将其能量转给组成材料的分子。结果，这些组成分子相互链接，形成长链，即聚合体：这一建筑游戏最终生成一个巨大的3D网络，成为固定和凝结的框架。

家庭必备品

要制造体积较小的物体，3D打印机是理想的方式。安坐家中，就能借助打印机，自己造出踩碎的配件。对，一台3D打印机！就像吞下成打纸张的打印机一样，它也只是计算机的一种外围设备。但这种打印机可以使我们足不出户，在家里就制造出立体的物件！3D 打印机将带来一场革命，甚至在烹饪方面!

20 年后，也许3D 打印机像彩电、冰箱、计算机一样，将成为许多家庭必不可少的一部分。到那时，一切就将变得如此简单：按下按钮，就能造出幼儿玩具、遥控器外壳，或是为午后野餐制作刀叉、筷子、塑料杯甚至食物了！