看過(guò)法國(guó)時(shí)裝大師Jean Paul Gaultier的設(shè)計(jì)秀很多天了，最讓筆者一直忘不掉的，不是他為麥當(dāng)娜、Lady Gaga、電影“吾棲吾膚”和名牌香水瓶等創(chuàng)作的驚艷至?xí)灥脑O(shè)計(jì)，而是幾百個(gè)模特——他們到底是真人還是道具，這讓筆者和其他觀眾猜了半小時(shí)才確定，他們不是人。那，他們又是怎么制作出來(lái)的，怎么能這么栩栩如生？
Objet 260 Connex 3D打印機(jī)
直到這兩天，看到這條新聞，疑惑才完全解開(kāi)——美國(guó)加利福尼亞的一家公司，利用Objet 3D打印機(jī)為電影制造3D模型和原型，為演員量身定制的，可以完全適合演員的臉、頸部和頭部的道具，在電影《侏羅紀(jì)公園》、《阿凡達(dá)》、《鋼鐵俠》以及《復(fù)仇者聯(lián)盟》中已有應(yīng)用。
原來(lái)，那幾百個(gè)模特是3D打印打出來(lái)的道具！原來(lái)，大到飛機(jī)、自行車(chē)、房子、汽車(chē)，小到茶杯、機(jī)械臂、玩具、衣服、蛋糕等等，也都可以被3D打印機(jī)打印出來(lái)。
這是一個(gè)怎樣的奇妙世界？
原理并不復(fù)雜
最簡(jiǎn)單地說(shuō)來(lái)，3D打印技術(shù)原理并不復(fù)雜。說(shuō)到底，它是添加劑制造技術(shù)的一種形式，只不過(guò)與傳統(tǒng)制造業(yè)在材料上做減法不同，它奉行的是加法守則。
也就是說(shuō)，要打印一個(gè)東西，首先要有一張3D立體圖，配套軟件把這張圖上的物體進(jìn)行一系列數(shù)字切片，并將切片信息傳送到打印機(jī)，打印噴頭立刻啟動(dòng)，根據(jù)切片信息，一層層極薄地堆疊出立體物件，形成產(chǎn)品。
使用的打印材料——添加劑是其中關(guān)鍵。首先要將金屬(例如鈦、不銹鋼、鋁)、尼龍或碳纖維強(qiáng)化塑料等原料磨成粉末，再依電腦程式指引，用鐳射將粉末熔化，使它們依照事先設(shè)計(jì)的形狀，通過(guò)打印機(jī)打印，一層一層地堆疊，直到產(chǎn)品最后定型。不再依賴(lài)人工，沒(méi)有組裝流程，沒(méi)有邊角料，如此誘人的3D打印，重新定義工廠，就連那些鼎鼎大名的新聞周刊、學(xué)術(shù)雜志，也是絲毫不吝贊美之辭：美國(guó)《時(shí)代》周刊將3D打印列為“美國(guó)十大增長(zhǎng)最快的工業(yè)”，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志則認(rèn)為它將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動(dòng)實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命”。
或許正因?yàn)榇耍绹?guó)總統(tǒng)奧巴馬最近撥款3000萬(wàn)美元，在曾經(jīng)的美國(guó)制造業(yè)中心俄亥俄州建立了美國(guó)國(guó)家級(jí)3D打印添加劑工業(yè)研究中心，并計(jì)劃第一步投入5億美元用于3D打印，聲稱(chēng)要確保美國(guó)制造業(yè)不繼續(xù)流失到中國(guó)和印度。他除了希望科學(xué)家們打印人體器官等幫助醫(yī)學(xué)進(jìn)步，也要求打印士兵機(jī)器人之類(lèi)保家衛(wèi)國(guó)。美國(guó)《外交政策》雜志甚至宣稱(chēng)，制造業(yè)的未來(lái)在美國(guó)而不在中國(guó)，因?yàn)?ldquo;3D技術(shù)進(jìn)步，將使中國(guó)的制造業(yè)像過(guò)去20年里美國(guó)制造業(yè)那樣迅速衰落”。
打印走進(jìn)生活
3D Systems ProJet™ 5000 3D模型批量制作工具
世界上第一臺(tái)3D打印機(jī)誕生于1986年，是美國(guó)人查爾斯·胡爾研究的，他成立的3D Systems是世界上第一家生產(chǎn)3D打印設(shè)備的公司，所采用的技術(shù)被稱(chēng)為立體光刻技術(shù)，利用紫外線(xiàn)照射可將樹(shù)脂凝固成形，以此來(lái)制造物體。1988年，該公司開(kāi)始生產(chǎn)第一臺(tái)3D打印機(jī)SLA-250，1992年，賣(mài)出第一臺(tái)商業(yè)化產(chǎn)品。
目前，這家公司已經(jīng)和Stratasys公司一起，成為了全球最知名的3D打印機(jī)兩巨頭。前者已經(jīng)在納斯達(dá)克掛牌，并在2012年初收購(gòu)另兩家3D打印機(jī)品牌。后者也已經(jīng)在納斯達(dá)克上市，剛收購(gòu)了以色列一家名為Objet的3D打印機(jī)公司。眼下，這兩家公司每年都有近2億美元的市場(chǎng)營(yíng)收。
很多人并不會(huì)使用3D軟件進(jìn)行圖像設(shè)計(jì)，更多人買(mǎi)不起價(jià)格百萬(wàn)的3D打印機(jī)，怎么辦？
根據(jù)《福布斯》雜志的報(bào)道，普通人可以把產(chǎn)品創(chuàng)意上傳到Shapeways公司網(wǎng)站，網(wǎng)站給出各種材料的價(jià)格，你可以選擇購(gòu)買(mǎi)，然后由公司幫你打印，產(chǎn)品出來(lái)你就可以在網(wǎng)上賣(mài)了。該公司CEO稱(chēng)，2011年，他們已經(jīng)印制了75萬(wàn)種產(chǎn)品，打印材料包括塑料、不銹鋼、銀、陶瓷、玻璃，還能套色打印。公司還開(kāi)了類(lèi)似蘋(píng)果的體驗(yàn)店，讓更多的愛(ài)好者到店里參觀，定期舉辦3D打印設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)班。
還有些公司將3D建模軟件分享到互聯(lián)網(wǎng)，你可以用它把一張iPhone照片轉(zhuǎn)換成3D圖像數(shù)據(jù)。一款名為Photofly的軟件，只要有一臺(tái)單反相機(jī)或者是普通卡片機(jī)，就可以將你自己的人像生成3D數(shù)據(jù)，然后上傳到3D打印機(jī)公司，他們就可幫你打印。
在中國(guó)，小型3D打印機(jī)也早就進(jìn)口中國(guó)市場(chǎng)，目前有的牙科醫(yī)院可以用3D打印機(jī)打印病人牙齒的模型，為病人安裝新牙齒決定尺寸。
奇跡已經(jīng)發(fā)生
3D打印，真有這么神奇嗎？還是先讓我們看一看那些已經(jīng)發(fā)生的故事吧。
2011年3月22日，歐洲航空國(guó)防集團(tuán)推出世界第一輛打印自行車(chē)。這輛空中自行車(chē)由尼龍纖維等作為打印機(jī)的“墨水”打印出來(lái)，強(qiáng)度高于鋼或鋁。在打印“生長(zhǎng)”過(guò)程中，同時(shí)加上輪子、軸承和車(chē)軸等零件。車(chē)身也可依駕駛者的體型量身打造。關(guān)鍵是，自行車(chē)可以騎。
歐航打印自行車(chē)不稀奇，它的子公司空中客車(chē)公司計(jì)劃在2050年左右用3D打印機(jī)打印出整架飛機(jī)。根據(jù)《福布斯》雜志的報(bào)道，此架飛機(jī)80米長(zhǎng)，曲面機(jī)身由透明材質(zhì)制成，可讓乘客感覺(jué)翱翔在云端。今年年底，空客會(huì)在A380客艙里先使用3D打印的行李架，而空客公司生產(chǎn)的軍用飛機(jī)“臺(tái)風(fēng)”式戰(zhàn)斗機(jī)，之前也使用了3D打印的空調(diào)系統(tǒng)。空客的對(duì)手波音公司，也已經(jīng)利用3D打印技術(shù)制造了大約300種不同的飛機(jī)零部件，包括將冷空氣導(dǎo)入電子設(shè)備的導(dǎo)管。
2011年7月，英國(guó)南安普頓大學(xué)一位教授和他的團(tuán)隊(duì)，打印了一臺(tái)最高飛行時(shí)速100英里的電控飛行器，2米長(zhǎng)的機(jī)翼、集成操縱面以及艙門(mén)，均由打印機(jī)制作而成；2011年9月，首輛3D打印的汽車(chē)現(xiàn)身加拿大溫尼伯市……
而在美國(guó)，維克·弗里斯特再生醫(yī)學(xué)研究所所長(zhǎng)、外科醫(yī)生安東尼·阿塔拉，曾在演講中當(dāng)眾捧出了一個(gè)3D打印而成的腎臟！
其他被3D打印出來(lái)的，目前有服裝，打印“墨水”是錦綸，已在法國(guó)時(shí)裝設(shè)計(jì)展上展示；日本人則打印肚子里的胎兒，前提是母親把X光照片提交；其他如耳環(huán)、杯子、鞋子等就更多了。
未來(lái)并非坦途
今年8月，美國(guó)南加州大學(xué)工業(yè)與系統(tǒng)工程系教授比洛克·霍什內(nèi)維斯透露，他們正在開(kāi)展一項(xiàng)研究，目標(biāo)是在不到20小時(shí)的時(shí)間內(nèi)打印出一幢面積2500平方英尺的建筑。該項(xiàng)目目前已經(jīng)獲得美國(guó)宇航局和美國(guó)軍方的支持和資助。目前教授和學(xué)生已經(jīng)做出了打印墻體的打印機(jī)，打印材料是混凝土。
至于哈佛大學(xué)，該校工程與應(yīng)用科學(xué)院的科學(xué)家已把3D印刷按鈕添加到動(dòng)畫(huà)軟件里，動(dòng)畫(huà)片里的虛擬物，打印出來(lái)就成了真實(shí)的。這個(gè)項(xiàng)目8月7日在美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)大會(huì)上做了詳細(xì)展示。研究得到了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、皮史斯動(dòng)畫(huà)工作室和約翰·西門(mén)·古根海姆紀(jì)念基金會(huì)的支持。加入的團(tuán)隊(duì)還有德國(guó)柏林大學(xué)及美國(guó)康奈爾大學(xué)。
倫敦奧運(yùn)會(huì)后，耐克官網(wǎng)宣布，耐克要打印跑鞋，能提高運(yùn)動(dòng)員整體效能3.5%，而0.7%的提升就能顯著提升運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)。以100米世界紀(jì)錄9秒58計(jì)算，理論上能提高成績(jī)0.3秒以上。要知道，人類(lèi)100米短跑速度100年才提高了2秒而已。
然而，如此之多的好消息，并不意味著3D打印就將一路坦途。前途是光明的，道路是曲折的，這話(huà)用在3D打印身上，同樣如此。
首先，3D打印目前還存在打印材料方面的許多限制，3D打印機(jī)目前能使用材料的種類(lèi)還離規(guī)模化生產(chǎn)很遠(yuǎn)。
為此，Shapeways公司正在努力為用戶(hù)提供更多的3D打印材質(zhì)，如蠟、鈦、金等高端金屬，甚至木材也在考慮之列。另外，Xerox PARC公司正在研發(fā)傳感器、晶體管等電子產(chǎn)品的打印材料，這就意味著消費(fèi)者可以根據(jù)自己設(shè)計(jì)打印手機(jī)或者M(jìn)P3之類(lèi)。
第二個(gè)限制是價(jià)格。3D打印產(chǎn)品不管是打印1件還是100件，價(jià)格都相差無(wú)幾。不過(guò)，對(duì)軍隊(duì)來(lái)說(shuō)，在后勤跟不上的時(shí)候，用打印機(jī)打印個(gè)武器是件好事。因此，美國(guó)國(guó)防部對(duì)3D打印最感興趣。
3D打印技術(shù)的第三個(gè)挑戰(zhàn)，是知識(shí)產(chǎn)權(quán)如何保護(hù)。一旦所有物品能用數(shù)字文件來(lái)描述，它們就會(huì)變得更容易復(fù)制和傳播，盜版的風(fēng)險(xiǎn)相當(dāng)大。而如果盜版成風(fēng)，就沒(méi)有人愿意花重金去突破關(guān)鍵技術(shù)。
