解密3D打印

东晗+吕红霞

那天，从电视上看到一名90后女孩患肾衰竭，遍寻全国找不到合适的肾源，生命危在旦夕，忍不住想，要是有种机器可以按需制造人体器官多好啊，那样人体器官供需矛盾就解决了，能挽救多少生命啊。

有这种可能吗？

从理论上说，3D打印可以实现。君不见，就在不久前，英国为一脸部残疾的男子打印出半张脸，美国为一位小朋友打印了一只耳朵。照此推断，当然也能打印肾脏、肝脏、心脏、胳膊、腿等组织。但是目前还不能打印出有生命的器官，啊……以后一定会吧！

那么3D打印究竟是个什么东东呢？

3D打印是种老玩意儿

想象不出3D打印如何作业？那可以想象一下面条机。面团放进去，出来的就是我们想要的物体。或者也可以想象一下糖酥棍的制作过程。把玉米放进机器，出来的是细长条状的物体，而且可以随便堆积缠绕成任何想要的样子。

3D打印，光这名字就让人不明就里，但其制造方式，目前对我们来说仍然很神秘。那打印机，怎么就能打印出半张脸来呢，而且比武侠小说中的人皮面具更合适？

其实，3D打印只是一个通俗的说法，更合适的称谓是增材制造，也叫快速成型，更加科学的叫法是离散堆积。先把数学模型离散了，然后在物理环境下堆积起来。中间的过程，只需按下一个打印按钮，定义好是什么，打印出来的就是什么。打个不太恰当的比喻，这就好比是面条机，面粉和水（面团）是打印材料，放进去，通过机器后就成了我们想要的物体（面条）。或者也可以想象一下糖酥棍的制作过程，把玉米放进机器，出来的是细长条状的物体，而且可以随便堆积缠绕成任何想要的样子。不同之处在于，面条机和糖酥棍机只能用来“打印”一种东西，而3D打印，一台设备可以“打印”出任何形状的物体。至于物体的形状，则由连接的计算机来控制。

虽然3D打印近年才火，但实际上，这项技术已有把年纪。早在1982年，美国三维打印工艺就以产品的形式出现了。后来在金属打印方面，也诞生了一些公司。我国清华大学第一台三维打印设备是1994年做出来的。在此后很长一段时间里，这项技术一直活跃在研究人员的实验室。直到2012年，英国《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一文中，将它作为第三次工业革命的重要标志之一，加上美国政府的重视，它终于变得易用和大众化。

3D打印都能打些嘛

用一台打印巧克力的3D打印机，可以打印出“肝脏”，只是这个肝脏是巧克力粉的，不能用，可以打印出洗衣机，这台洗衣机也是巧克力粉的，不能用来洗衣服。

说起3D打印的功能，称得上无所不能。医疗行业，产品研发，建筑设计，食品产业，汽车制造业，配件、饰品，凡能想到的，理论上它都能实现。

比如前面提到的“一只耳朵”“半张脸”，那只是打出了一个样子，属于3D打印技术的“初级阶段”。最近，苏格兰科学家使用人类细胞3D打印出了世界上第一个人造肝脏组织，那才是“有血有肉”的先进应用。虽然这个肝脏组织血液是否能够顺利流淌、细胞功能能否如常发挥暂时还不能确定，但至少它表明，3D打印技术是可以打印细胞的，而且能保证细胞活着。

那么是不是一台3D打印机既能打印人体组织也能打印巧克力还能打印洗衣机呢？很遗憾，目前还不能实现。

想打印什么形状的物体，倒不受制于3D打印机，关键是不同的物体所用材料不同，比如打印肝脏组织是用肝脏细胞，打印巧克力是用可可粉、巧克力粉，打印洗衣机是用金属，而一台3D打印机目前只能使用一种原料。也就是说，用一台打印巧克力的3D打印机，可以打印出“肝脏”，只是这个肝脏是巧克力粉的，不能用，可以打印出洗衣机，这台洗衣机也是巧克力粉的，不能用来洗衣服。基于以上原因，现阶段3D打印还不能颠覆传统制造业，只在一定程度上加快了技术开发。

当然，一台3D打印机就能打印一切的时代，或许不久会到来。到那时候，居家买台3D打印机，需要的一切东西从网上下载个模型均能打出来，啥都实现个性化定制，成本还很低廉，想想就能爽翻。

由3D打印制造的“神器”

虽然3D打印尚未完全走下“神坛”飞入寻常百姓家，可是4D打印已经开始崭露头角。ND打印已成发展趋势。

传统制造方法依靠锻造和机械加工，不断做“减法”，而3D打印正好相反，离散堆积是像堆沙堡那样不断做加法，十分方便“省料”。所以，美国太空总署放出豪言壮语，要用3D打印技术在月球上打印一个太空基地。

这期间还有一段路要走。不过，目前3D打印已经实现的制造也足以让我们大开眼界。

◆打印汽车：6名工程师用3周时间设计并通过3D打印制作了一辆电动环保赛车，这辆车重280公斤，加速至100公里/小时只需要4秒，最高时速在141公里。

◆打印下颚骨：比利时哈塞尔特大学的科研人员为一名83岁的老妇人植入了3D打印而成的下颌骨。与传统的制作方法相较，3D打印技术耗费的材料更少，生产时间更短。

◆打印枪支：美国一个团队的目标是创造模型图，方便任何人下载，然后打印出功能完备的军火。据说目前打印出的枪支可连发6发子弹。

◆打印时装：2014年巴黎时装周首次展出了3D打印机的成果，是由时装设计师Iris van Herpen设计的当季作品。

◆打印美妆：来自哈佛商学院的一个女孩将3D打印机和化妆品个人订制联系了起来。通过这款打印机任何人都可以利用互联网上的彩色照片的颜色代码来打印化妆品，就像普通的打印机一样。

◆打印花坛：2014年国庆节，长安街沿线的十处立体花坛的模型有两个首次用到了3D打印技术，分别是“歌唱祖国”花坛和反映依法治国的“公平诚信”花坛。

虽然3D打印尚未完全走下“神坛”飞入寻常百姓家，可是4D打印已经开始崭露头角。它打印出来的产品可以随着时间、温度改变而实现自由组装。未来，ND打印将是大势所趋。

3D打印的功与罚

3D打印蕴含极大商机，同时也可能带来知识产权风险和道德挑战。

有人开玩笑，现在如果买台3D打印机，用来制造更多的复制版本，不是一条新的发财渠道么？的确，3D打印技术将会带来巨大的商机，但同时它也有其缺点。

首先是材料的限制，现在的3D打印机还无法支持我们在日常生活中所接触到的各种各样的材料；其次是机器的限制，目前几乎任何静态的形状都可以被打印出来，但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了；再就是目前打印机的成本还达不到平民化。

另一方面，3D打印极有可能带来知识产权风险，因为这一技术让人们可以随意复制任何东西，并且数量不限。另外，还有可能带来道德的挑战。试想一下，若有人得到你的DNA数据并以此打印出一批一模一样的你，走在大街上冷不丁遇到，会是何等的恐怖？不过我所能想到的是，当有一天你想要什么便能打印出什么的时候，手工将变成极奢侈，那时你最想要的或许只是一块妈妈在锅沿上贴出的玉米饼子。细嚼慢品舍不得下咽，那感觉，会比现下收到一封手写信更宝贝、更开心。endprint