通過(guò)特殊打印機(jī)將一把立體小提琴或一個(gè)生物肝臟打印出來(lái)，并且還能夠使用……這一切看起來(lái)不可思議，但在現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

 
3D Systems Projet HD 3000

3D打印出骨骼肌肉

說(shuō)起3D，大家都熟悉，但這里所說(shuō)的3D打印，可不是打印出來(lái)要左右擺動(dòng)才能觀賞的3D照片，而是將各種復(fù)雜構(gòu)件的圖樣通過(guò)三維打印技術(shù)，選擇不同的材料，將設(shè)計(jì)模型直接“打印”成實(shí)物的原型。目前這一快速成型技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于航空、宇航、汽車、通信、醫(yī)療等行業(yè)。其實(shí)，3D打印早就滲入到你的生活，只是你之前不知道。

日前，在美國(guó)一年一度的TED大會(huì)上，能打印出腎的3D打印機(jī)使人眼前一亮。這次打印出的腎組織只是一個(gè)雛形,只能用于實(shí)驗(yàn)操作，短期內(nèi)不能用于臨床。來(lái)自賓夕法尼亞大學(xué)的科學(xué)家展示了使用3D打印機(jī)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室打印出的人造肉，鮮肉組織可在糖類物質(zhì)構(gòu)成的框架上生長(zhǎng)，口感與真肉十分相近。

無(wú)獨(dú)有偶，不久前，國(guó)外的醫(yī)學(xué)雜志曾經(jīng)刊載過(guò)利用3D打印機(jī)“制造”骨骼的論文，而且宣稱該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于臨床。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，這種骨骼替代打印材料已經(jīng)被證明可以支持人體骨骼細(xì)胞在其中生長(zhǎng)，并且其有效性在老鼠和兔子身上得到了驗(yàn)證。

明白3D打印原來(lái)可以這樣

3D打印技術(shù)在上世紀(jì)90年代由美國(guó)科學(xué)家發(fā)明，但是普遍得到關(guān)注和實(shí)踐是近年來(lái)的事情。

為了進(jìn)一步了解3D打印技術(shù)的形成原理，記者特意請(qǐng)教我省享受國(guó)務(wù)院特殊津貼、中北大學(xué)機(jī)械工程學(xué)科博士生導(dǎo)師王愛(ài)玲教授。她介紹，3D打印技術(shù)又稱三維打印技術(shù)，主要是由CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))數(shù)據(jù)通過(guò)成型設(shè)備以材料累加的方式制成實(shí)物。它通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)中三維軟件的識(shí)別，進(jìn)行STL文件格式轉(zhuǎn)換，再結(jié)合層切軟件確定擺放方位和層切路徑，并進(jìn)行層切工作和相關(guān)支撐材料的構(gòu)造。最后3D打印機(jī)使用噴頭將固態(tài)的線型成型材料加熱成半熔融狀態(tài)之后擠出來(lái)，和支撐材料自下而上，一層一層地構(gòu)鑄成最終實(shí)體。簡(jiǎn)單地說(shuō)，可以理解為軟件把物體分成若干個(gè)橫截面，而三維打印機(jī)將這些橫截面一層一層地沉淀、堆積，最終形成所需要的實(shí)體。

3D打印機(jī)與普通打印機(jī)工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過(guò)電腦控制把打印材料一層一層疊加起來(lái)，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這一技術(shù)早先主要供工程師們快速而廉價(jià)地制造產(chǎn)品模型，但現(xiàn)在，隨著3D打印機(jī)的處理能力不斷提升，它開始在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。

 
天龍山石窟佛像

勿疑3D打印就在你身邊 除了以上提到的血管、器官和人造肉以外，目前，通過(guò)3D打印技術(shù)，可以打印出小到螺絲、大到小提琴、吉他、茶壺等身邊隨處可見(jiàn)的物品，早在2010年，國(guó)內(nèi)一家3D打印服務(wù)公司已成功復(fù)原山西天龍山多尊破壞嚴(yán)重的唐代石窟佛像。

神奇隨心打印不是夢(mèng)

3D打印的材料很多。簡(jiǎn)單說(shuō)，不同公司生產(chǎn)的3D打印機(jī)會(huì)支持不同的材料，樹脂、尼龍、石膏、塑料這些都是普遍使用的材料，隨著業(yè)界研發(fā)的不斷進(jìn)步，支持鈦、不銹鋼或鋁、鐵金屬材料的打印機(jī)也已經(jīng)出現(xiàn)。“做成的實(shí)體和所用的粉末精細(xì)度有很大關(guān)系，未來(lái)的趨勢(shì)是越來(lái)越細(xì)，強(qiáng)度越來(lái)越高。材料越細(xì)，每一層就越薄，做出來(lái)的東西精度就越高。”中北大學(xué)高分子復(fù)合材料學(xué)副教授張志毅表示。

王愛(ài)玲教授1998年曾在美國(guó)哥倫比亞大學(xué)機(jī)械工程系見(jiàn)到用于牙科的3D快速成型（也叫做雕塑成型或3D打印），隨后開始從事三維反求技術(shù)的研發(fā)。她說(shuō)，國(guó)內(nèi)快速成型研究起步較早，研發(fā)機(jī)構(gòu)已能開發(fā)出商品化、能做出復(fù)雜原型的快速成型系統(tǒng)。3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠在各個(gè)零部件的構(gòu)造復(fù)雜性和重量輕型化兩者之間找到最佳平衡點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)由政府資助，正在深圳、天津等地建立一批向企業(yè)提供快速成型技術(shù)的服務(wù)機(jī)構(gòu)。

就目前情況而言，盡管3D打印技術(shù)尚未達(dá)到造出一輛汽車或者一部iPhone手機(jī)的程度，但它已被用來(lái)生產(chǎn)汽車的個(gè)性化部件或者為客戶定制iPhone手機(jī)內(nèi)外殼。雖然這仍是一項(xiàng)相對(duì)稚嫩的技術(shù)，但今后它能廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、汽車、航天制造等行業(yè)。3D打印技術(shù)將是引領(lǐng)未來(lái)制造業(yè)的眾多突破之一，它使傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備正變得更智能化，更具柔性。