3D打印機甚至可以用沙石“打印”出建筑。設計師恩里克·迪尼（Enrico Dini）發(fā)明了一臺可打印固體建筑的3D打印機(見小圖)。大圖為“打印”的建筑物模型。
美國科幻作家羅伯特·希克利曾寫過這樣一個故事：人們要到太空生活需要2305種不同的物品，但要在飛船中塞入所有東西是不可能的，幸好有一臺“萬能制造機”，只要按下按鈕，對著機器吩咐“我要硬鋁螺帽，直徑為4英寸”，機器閘板便會緩緩打開，眼前就會赫然出現(xiàn)一個閃光發(fā)亮的螺帽。此外，要做出燈泡、口香糖、手表、沙拉醬等也不在話下。
現(xiàn)實中，真有如此神奇的“萬能制造機”嗎？隨著技術進步，不斷突破的3D立體打印技術有望使科幻變?yōu)楝F(xiàn)實。在“神奇”地“打印”出小提琴、巧克力、人造血管等物品之后，近日又傳來可在家自己“打印”藥品的最新進展。
策劃：趙潔
采寫：許珍
藥物能在家“打印”
3D打印技術作為新型產(chǎn)品制造技術，使人得以窺見“萬能打印機”的雛形——只要電腦設計出產(chǎn)品，3D立體打印機就可以通過一片一片地分層加工、逐層疊加成型的技術原理，“打印”出真實的立體物體。將這種制造技術稱之為“3D打印”是因為其分層加工過程與激光噴墨打印十分相似。
目前，通過3D立體打印技術，生產(chǎn)螺絲、連桿等零件，巧克力、曲奇餅等食物，小提琴、吉他、長笛等樂器，公道杯、茶壺等生活用品，甚至自行車、汽車等交通工具的零配件都已不再是天方夜譚。此前，德國斯圖加特的夫瑯禾費研究所的研究人員還成功“打印”出人造血管。研究人員岡特·托瓦表示，人造血管的制造過程和打印機類似。“我們一層一層地打印，就有了立體的結(jié)構(gòu)。”
日前，根據(jù)最新報道，英國格拉斯哥大學的研究人員宣布了一項更驚人的成果：人們可以用3D打印技術在自己家中制造藥品。該大學的李·克羅寧教授及其研究團隊對一臺3D打印機進行改良，在其中加入裝有化學藥品的容器。經(jīng)過改造，這部3D打印機相當于擁有了一個小型“反應件”，可合成用戶所需藥品。據(jù)報道，這項創(chuàng)新將大大降低藥品制作成本，使更多癌癥患者能接受之前負擔不起的昂貴治療。克羅寧教授指出：“3D打印機能夠革新發(fā)展中國家的醫(yī)療保健方式，能夠使病情診斷和治療更為高效和經(jīng)濟實用。”
未來設計師：有想法？“打印”出來
廣東工業(yè)大學機電工程學院的張永俊教授在接受本報專訪時介紹，3D打印技術，即三維打印技術，是上世紀80年代中期發(fā)展起來的高新技術，是制造領域的一項重大技術創(chuàng)新。它自上世紀80年代在一篇博士論文中被提出來后，立刻掀起了一股席卷全球的熱潮。
這種技術不同于傳統(tǒng)的制造工藝，它綜合應用了CAD/CAM技術、激光技術、光化學以及材料科學等諸多方面的技術和知識。傳統(tǒng)的工業(yè)制造方法多是減材制造、去材制造，也就是在一個整體材料基礎上去除多余的部分，剩下的部分形成產(chǎn)品。而作為“增材制造”的快速原型制作技術，也就是“3D打印技術”，則可視為減材制造的逆過程，采取的是逆向思維方式。這是因為，“任意一個三維物體，都可認為是由每層形狀不同的二維平面不斷疊加而形成的。”張教授解釋。
科研人員已經(jīng)能“打印”出假肢。
在張教授看來，三維打印技術最突出的優(yōu)點是無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，對機械制造領域產(chǎn)生了極大影響。這種新型技術對于企業(yè)提升競爭力極有助益。
對很多設計師而言，很多靈感會不時涌現(xiàn)，并且可能稍縱即逝。在未來，如果有一臺在家也能使用的小型三維打印設備，那么設計理念會在頃刻間變?yōu)楝F(xiàn)實。未來的設計師可這樣做：有了想法，“打印”出來，拿著它和別人分享，然后修改并再“打印”一個……
康奈爾大學的科學家發(fā)明了方便快捷的“3D食物打印機”。 （資料圖片）
前景廣闊：
人體器官或亦能“打印”
三維打印技術的工藝過程非常復雜，張永俊教授解釋，簡而言之，首先是要根據(jù)產(chǎn)品要求建立CAD（計算機輔助設計）模型，然后經(jīng)過數(shù)字處理，由計算機控制三維打印設備，逐層式掃描完成整個打印過程，形成立體實物。按照打印成型手段，三維打印工藝又可分為：光固化立體造型、分層物件制造、選擇性激光燒結(jié)以及熔融沉積造型幾大類。在所有三維打印技術中，材料是最為重要的因素，其次，工藝也很重要。
隨著技術的創(chuàng)新和突破，在電子業(yè)、航空業(yè)和汽車制造業(yè)，3D打印已經(jīng)變得越來越流行。它們不光可以離開傳統(tǒng)的大規(guī)模機床來制造小數(shù)量的部件，而且可以用不同方法來制造，比如單個制作噴氣式飛機上的空氣動力導管，而不再需要大量不同元件來組裝。有了3D打印技術，你甚至不必擔心找不到零配件。即使已停產(chǎn)，你依然可找到解決之道。美國人杰·勒農(nóng)為了讓自己的一臺1907年生產(chǎn)的老式流線型汽車繼續(xù)行駛，購買了一臺 3D 打印機。他用草圖設計一個丟失的元件并“打印”出來，在車上進行試驗，檢測設計是否合理。多虧了3D打印機，他的這輛老爺車仍能繼續(xù)行駛。
可以說，3D打印技術的未來前景無可估量。除了以上列舉的應用，在建筑、醫(yī)學乃至影視等諸多領域都有廣泛的應用空間。3D打印機可打印出建筑模型，科學家們預測，在未來，錘打、鋸切、鉆孔、砌磚等建筑技術都可能被打印所取代。張教授介紹，3D打印技術甚至可打印出牙齒、骨骼等人體器官。用3D打印技術制造的牙齒已進入市場應用，骨骼因結(jié)構(gòu)較為復雜，對材料要求高，目前尚在研究中，還沒有實現(xiàn)完全的市場化。展望未來，3D打印機在血管、心臟等器官的再造和移植等醫(yī)學領域的應用值得期待。
改變未來生活：“無人化”買賣可能嗎？
三維打印技術發(fā)展迅猛，當它從制造業(yè)領域過渡到生產(chǎn)消費類商品的領域時，也許會催生以前不可能發(fā)生的商業(yè)模式。
例如，你無需再購買流水線生產(chǎn)出來的千篇一律的產(chǎn)品，而是只需設計師提供設計，或者自己就是設計師，即可在家“打印”出專屬于你的獨一無二的產(chǎn)品，實現(xiàn)訂制化生產(chǎn)。張教授表示，從理論上來說，這是有可能的，但是，在現(xiàn)階段來說，在家里安放一臺機床的可能性不大，畢竟3D打印機造價十分昂貴，每臺大約需要10萬美元，個頭也很龐大，要進入家庭非常困難。然而，科技的發(fā)展日新月異，未來，很可能會誕生類似激光打印機般小巧的桌面3D打印機。
再進一步展開想象的翅膀，有一天，商家也許不必再賣產(chǎn)品，只需賣設計、材料以及設計程序即可。甚至可以暢想，上班路上你用手機向商家發(fā)送需求信息，別管是杯、勺等生活用品，還是手機、電腦等電子產(chǎn)品，商家接到信息后立馬將設計程序輸送到你的3D打印機上，3D打印機自動操作將產(chǎn)品打印成型。下班回到家，一進門你就能看到所需商品。如此說來，無紙化辦公都是小兒科了，科技的發(fā)展甚至可能會實現(xiàn)“無人化”商業(yè)買賣。若那天真的到來，人力是否可以被大大解放了呢？
隱憂：“打印”武器怎么辦？
在未來，3D打印技術在為人們的生活提供無限便捷的同時，也會衍生出很多觸碰法律邊界的問題。
例如，隨著3D打印技術的進步和普及，我們不得不面對知識產(chǎn)權的問題。如果連工藝復雜的小提琴都能復制出來，還有什么是不能復制的呢？你甚至可以把iPhone的所有零件都“打印”并組裝起來，這樣可以省掉一筆購買手機的費用。如同音樂作品一樣，數(shù)字文件更容易復制和擴散。新玩具、新鞋子的設計構(gòu)想一旦流入互聯(lián)網(wǎng)，被盜版的幾率將大增。如果人們將來可以用自己的打印機制作出任何自己想要的東西，那么該如何規(guī)范、限制盜版的問題，如何保護知識產(chǎn)權？
再如，未來這一尖端技術是否會被一些不法分子利用，用來制造槍支或其他殺傷性武器？
在張教授看來，制造武器這種擔憂從目前來看是有些過慮了，因為槍這樣的武器對材料強度的要求和制作工藝精度的要求都非常高。從現(xiàn)實角度看，用3D打印機制造槍支，哪怕一個部件，在較長的時間段里都很難實現(xiàn)。
隨著3D技術的革新，可以預見，人類將面臨越來越多的法律問題和道德問題，各國對物品制造的管理將面臨空前挑戰(zhàn)。
