3D打印，革命刚刚开始

张浩鹏

3D打印作为一种还未充分发展的新技术，今年开始越来越多地出现在媒体的报道里。尽管在现如今的充斥着新移动设备、云计算、移动互联网应用等热词的技术新闻里，3D打印还是个不那么主流的话题，但它有潜力影响人们的生活方式，乃至带来一次技术革命。在美国，这个领域已经开始吸引风险资本的注意。在打印了超过100万件3D物体之后，今年6月份，3D打印公司Shapeways获得了620万美元的风险投资。

3D打印有着童话般美丽的前景，让我们发挥一下想象力。理想中的3D打印技术能够让以下场景变成现实：想要一件流行的新衣服？只需要下载该件衣服的3D模型，然后在家打印出来，马上就可以穿着出门了，连尺码都可以根据身型设置；家里来客人了，缺少一把椅子，立刻通过3D打印机“制造”出来，立刻就能使用；自行车的脚蹬子坏了，那就打印一个脚蹬子安装上吧，安装太麻烦？那就干脆打印一辆自行车好了。在这里出现的3D打印技术不是科幻小说里的幻想，也不是机器猫口袋里的道具，而是实实在在的正在快速发展的一项新技术。就像普通打印机能够将电脑里的文字、图片打印到白纸上一样，3D打印机能够将任何3D模型从电脑里的虚拟物体变成实实在在的存在。

尽管功能如此的强大，3D打印的原理并不复杂。首先计算机会将3D模型切片，一个物体模型会被切分成很多的薄层。然后3D打印机会像普通打印机一样把每一个薄层打印出来，只是材料不是墨，而是能够快速成型的塑料或者金属等材料。打印出来的薄层会通过胶水粘贴在一起。当所有的薄片都被打印出来之后，一个物体就这样通过薄片粘贴而成了。3D打印技术将这一过程自动化了。

基于3D打印的原理，可以看出其中的几项关键技术：3D建模、打印本身的精度控制、打印材料等。一，3D建模方面，可以通过手工建模，类似于手绘图片，这个在电影、游戏、设计等行业已经被广泛采用，因此有大量的现成素材可供打印，或许对收集控来说收集各种游戏、电影的玩偶将变得空前容易；另一种建模方式是3D扫描，将实物转化为3D模型可以看做是3D版的照相，目前比较成熟的3D扫描技术是激光扫描，只是成本比较高，而最近兴起了一些利用带有深度传感器的摄像头（例如微软的Kinect）的低成本3D扫描技术，笔者和几个朋友成立的NConnex公司就是这方面的创业企业之一。

二，打印本身的精度控制，目前比较主流的精度在微米级别，而维也纳一所大学的研究组正在朝着纳米级的方向努力，一旦实现可能大规模集成电路这种高精度的产品都能够通过打印制造了。

三，打印材料方面，目前已经有多种材料可以用于3D打印，包括尼龙、不锈钢、钛、铝和树脂等等，可以肯定的是，会有越来越多的材料能够被用于3D打印。更疯狂的是宾夕法尼亚大学正在研究肉类的打印，这将给人类的食品带来新的来源，也能够用来打印人类器官用于医学。当然，技术要普及还有各种问题要解决，例如打印速度、成本、3D模型的版权问题等等。

虽然当前的3D打印距离普通人的生活还不是太近，在工业领域已经有很多公司开始受益或者正在积极探索这项技术。F1赛车的制造就利用3D打印来做出车的模型以对车身的空气动力学设计进行测试。而美国宇航局也正在测试3D打印技术以用于以后宇航员的太空生活，这样宇航员上天的时候就不用带着各种各样的东西，可以在太空中按需随时打印。此外3D打印技术还被用来打印饰品、零件、扳手甚至赛车，真可谓没有做不到只有想不到。也可以想象到，一些传统行业可能将受到冲击，例如玩具制造、饰品等对材料要求不高的物品。我就亲眼见过朋友戴着很时尚的无镜片大镜框，跟人介绍的时候说是利用开源的Makerbot方案3D打印机打印出来的，一定令人惊讶。

有人把3D打印技术之于制造业的重要性比作喷墨打印机之于印刷业。如果3D打印真的能够达到普通打印机的普及程度，那么可以预计，生活中虽然依然需要工厂生产的商品，就像有了打印机我们依然需要买书买杂志一样，但是很多对质量要求不高的物品都可以通过3D打印机来解决了。那时我们逛超市，可能购物清单上会有这么几项：打印铝，1斤；打印塑料，半斤。