让世界立体起来

关主 奥秘精灵

闯关小先锋 小好问 小粗心 小灵通

“最近爸爸妈妈带我去电影院看电影，绝大部分影片都是3D版本，就连《泰坦尼克号》这样的老电影去年也推出了3D版。”小好问感叹说。

他身旁的小灵通附和说：“是啊，最近‘3D可是热门词汇。”

“可不是嘛，除了3D电影，还有3D电视、3D游戏、3D眼镜等。奥秘精灵，这‘3D真有这么好吗？为什么科学家都热衷于研究这项科技呢？”小粗心转头看向奥秘精灵。

“既然你们大家都有兴趣，不妨今天我们来了解了解下3D技术吧！”

第一关 三维世界

“要了解3D技术，首先要知道什么叫3D，你们清楚吗？”

小灵通首先回答：“3D的中文意思是三维空间，由长、宽、高三个坐标构成。”

小粗心补充说：“3D是针对2D而言的，2D是平面，3D是立体的，就如数学里的平面几何和立体几何。”

小好问：“他们把我知道的都说了，就我看3D电影的感受来说，跟一般的电影相比，3D技术让电影里的场景显得更加真实生动，戴上眼镜之后，仿佛一切就发生在眼前。”

[关主释答]

没错，小灵通和小粗心回答得很好，而小好问则是通过自己的亲身体会来作答，也很好。

3D，其实是英文“Three Dimensions”的简称，是指三维、三个维度、三个坐标，即有长、有宽、有高，换句话说，就是立体的，是相对于只有长和宽的平面而言。我们的眼睛和身体感知到的这个世界都是三维立体的，并且具有丰富的色彩、光泽、表面、材质等外观质感，以及巧妙而错综复杂的内部结构和时空动态的运动关系；我们对这世界的任何发现和创造的原始冲动都是三维的。

但是在人类漫长的历史进程中，局于技术条件的限制，无法简便、直接、快捷地用直观三维的方式来描述这个三维的世界，只能在二维平面上表达和传递对这个世界的认识和创造。直到上个世纪电脑与网络的诞生，基于电脑和互联网的三维数字化技术，终于使人们对现实三维世界的认识重新回归到了原始的直观立体的境界。

第二关 空中的画笔

奥秘精灵从工作室里拿出一样东西，冲小先锋们说：“你们看，这是最新研发的3D笔。”他高高举起手中的3D笔展示着，“下面，让你们见识一下它的神奇之处。”说完，奥秘精灵开始在桌面上涂涂画画，不一会儿，一个四四方方的正方体出现在大家眼前，又一会儿，一根类似于弹簧的曲线立在了桌子上。

小先锋们立刻被关主创作的神奇作品所吸引，瞪大了双眼观察着。

“怎么样，很神奇吧，它能在空中或物体表面作画哦，你们知道它其中的奥秘吗？”

小粗心：“这支笔画出来的线条是硬的，所以能立起来。”

小好问尝试着用手指碰了碰奥秘精灵的“作品”：“它们摸起来像是塑料，画笔里出来的应该是塑料线条。”

小灵通仔细观察了一番说：“我也觉得像是塑料，应该是把塑料加热到一定程度让它能够从笔尖出来，然后在空中能够立起来。”

[关主释答]

哈哈，看来你们也看出了几分门道。没错，这款3D笔采用的就是塑料加热速冻的方法。它用起来十分方便，研发者号称“只要会拿笔，就能在空中随意涂鸦”，从简单的线条到复杂的恐龙，都能用它描述出来。使用者不需要借助任何软件或电脑，只需插上电源，等上几分钟就能作画了。目前笔内使用的特殊“墨水”是各种颜色的塑料线，当用笔在空中画图形时，涌出塑料线在笔中风扇的作用下会立即冷却，随后出现一个3D结构模型。

3D笔画出来的大部分物体都可以在几分钟内完成，但一些精细化物体耗时可能较长，如埃菲尔铁塔模型，经过一系列的连接和组装45分钟就能“画”出来。使用者可以根据艺术家事先设计的图形画出立体模型，也可以即兴创作，画戒指、画手表、画车、画房子，实现奇思妙想。

第三关 魔法打印机

这一次，奥秘精灵把小先锋们带到工作室的一台机器前：“这一关，咱们来看看更厉害的3D技术。可别小看了眼前这台机器，它是一台3D打印机。”之后，奥秘精灵在机器旁的电脑上捣鼓起来，显示屏上出现了一个小男孩的立体形象。奥秘精灵按照确认键后，机器就开始动起来，不久之后一个小巧的小男孩模型就出现了。

“看看是不是跟图片上的小男孩一模一样？这一关你们要试着分析一下3D打印机的原理。”

小粗心：“哇，太神奇了，以后我想要什么玩具直接打印就行了，再也不用求着爸爸妈妈帮我买了。”

小灵通：“小粗心别尽想着玩，咱们这可是在闯关呢。我觉得应该是先利用电脑制作出小男孩的立体图像，再把立体图像的数据传输到打印机中，打印机利用从点到面的方法，一点点地把物体喷制出来的。”

小好问：“其实我觉得3D笔跟这台3D打印机有异曲同工之妙，采用都是用塑料之类的原材料，只是3D打印机要根据提前建立的数据来制造出人们想要的物品。”

[关主释答]

这一关小灵通和小好问表现不错。3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体。每一层的打印过程分为两步：首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替喷洒下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。

目前的3D打印机可以使用塑料、树脂、石膏等各种原材料。这项技术也已经被运用于航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业等各个领域。相信在不久的将来，3D技术将有更好的发展，造福于我们生活的方方面面。

（责任编校：汤文培）