神乎其技的3D打印

麦宇旻

不明就里的人们认为3D打印神乎其技、无所不能，能够复制任何物品。但如果进一步追问：3D打印的科学原理是什么？除了业内人士或科技迷，大部分人均答不上来。

2014年7月11日，“中国国际电子消费博览会”在山东青岛开幕，记者第一时间走访，直奔3D打印展区一探究竟：这两年全球最火的科技概念之一，究竟是怎样神奇？

原理很简单，技术很复杂

青岛的3D打印技术产业规模今非昔比、不容小觑。原本，这种最新潮尖端的科技总会在欧美发达国家手上牢牢掐住，停留5到10年才会外放中国，不过今天3D打印技术早早被国内研发机构掌握，中小科技企业遍地开花。此次亮相展会的3D打印企业大部分是小型民企，也不乏青岛本土精英。国产研发盖过海外代理，原创光环盖过舶来色彩，青岛高科技产业可谓一日千里。

“外行看热闹，内行看门道。”所谓“3D打印”究竟与2D打印在原理上是一脉相承呢，还是完全的颠覆？什么样的技术能令物体甚至人体都可以被打印复制？

根据参展商对记者的描述，3D打印的技术原理A都不复杂。

例如，美国电影奥斯卡奖杯“小金人”——这一复杂精致的雕塑品的制作过程，人们很容易联想到是由雕塑师傅用刀、锉、钻进行削切、镂空、雕琢，或者用自动机器切割、钻孔，将一个规则球形或方形金属“挖”出千沟万壑，雕成拐弯抹角，遂成精美‘小金人。

不过这种方法已经过时。新的3D打印技术反其道行之，不切削，不镂空，直接从底部堆叠，丝毫不差地堆出雕塑品。这样做出的雕塑，不用“雕”也不用“塑”，像砌积木一样砌成。

要理解3D打印，先要搞清楚两个概念：“加法工艺”和“减法工艺”。减法工艺是把分量较大的原材料削减削减再削减，形成坑坑洼洼，变成雕塑品，这当然会产生废料。加法工艺则是堆叠。如果说减法工艺是把一块巨大石墩掏空，变成房屋，那加法工艺则是把石墩粉碎成石块，用石块建房。

3D打印机，注入铜粉末、铁粉末或塑料粉，一层一层地喷出、堆叠，毫厘不差地垒出一个杯子、玩具、汽车。电脑数据精确，误差极小。

记者走近商家展位观察，发现3D打印机的工作过程确实是“一层一层”进行，例如一个芭比娃娃，高度是10厘米，而打印机是以0.1毫米为单位打印，每打印一次，就把0.1毫米高的塑料粉铺为一层，再打印第二次，又把0.1毫米高的塑料粉铺为第二层，如此逐层递进到第1000层，一个芭比娃娃就成形了。至于身体曲线、五官凹凸等不规则处，由于事先有精确数据输入电脑，打印出来的芭比娃娃绝对是该凸的凸、该凹的凹。

在另一家专攻3D扫描仪的公司展位上，操作人员手持扫描器，从上下左右前后六个方位对陶瓷马扫一遍，陶瓷马全身各部位长、宽、高、厚等数据霎时显现在屏幕。登峰造极的扫描技术，为3D打印提供了精确度支撑。

何时“走进寻常百姓家”？

一年前，成龙自拍自导自演的电影《十二生肖》描绘的科技情节，被大多数观众们视之为虚构：盗取兽首时，用扫描手套全方位把兽首扫一遍，另一头的3D打印机瞬间就能将模子制造出来。这绝非虚构，而是今天的技术稍微努力一下便能达到的。

即便如此，目前或许也真的只有“盗宝”等高精尖的小众业态方有资格运用到3D打印，因为绝大部分传统制造业如玩具、家具、工艺品、汽车业，即使技术上无问题，亦是杀鸡焉用牛刀，打蚊子无需高射炮。

3D打印机的两大客户是军工业和高端医疗设备。例如，F16战斗机的某个零件，用切割、打磨制造需1.96吨原材料，用3D打印只需100公斤。又如生产人体器官，血管密布，3D打印技术可以实现这种精密处理。

反过来说，3D打印目前仍是贵族技术，仅限高端制造业。动辄上百万元的一台3D打印机价格，不符合一般工厂的效益，不可能迅速大规模替代流水线。

未来就难难说了。“现在满大街白菜价的激光打印机，在20世纪70年代都是成本在10X美元以上的昂贵机器啊！我觉得10年内快速成型机器就—定可以装备在所有高校，大多数高中或者是街角的打印店里。”一位深谙3D打印的技术发烧人士很乐观。

或许10年后，3D打印机会摆放在每个办公室的台面上，取代已经被淘汰的激光打印机。endprint