3D打印機(jī)可以用各種原料打印三維模型，醞釀了30多年的3D打印技術(shù)，在2012年下半年真正進(jìn)入了蓬勃發(fā)展階段。
《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志稱，3D打印“將與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動和實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命”。英國《金融時報》評論稱，3D打印機(jī)將像蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和計算機(jī)一樣,開創(chuàng)一個嶄新的工業(yè)時代。
我國在3D打印技術(shù)上一直保持著領(lǐng)先地位。今年10月，國內(nèi)多家權(quán)威研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)成立了全球首個3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。3D打印在中國發(fā)展如何？通過新制造模式，個人“打房子”、“造飛機(jī)”的魔法時代，離普通中國人生活還有多遠(yuǎn)？記者進(jìn)行了采訪。
11月初，科技界發(fā)生一件大事。美國著名科普雜志《連線》（wired）主編，52歲的克里斯·安德森(Chris Anderson)從老東家辭職，全心管理他與一名20多歲的IT青年共同創(chuàng)立的3D打印公司。目前，這家公司已獲得500萬美元的風(fēng)險投資，他們計劃通過3D打印技術(shù)，在墨西哥制造無人駕駛的“飛行機(jī)器人”并售賣。
這款飛行機(jī)器人的推介語寫道，“便宜、小巧的飛行機(jī)器人可以聽從你的一切吩咐，憑什么所有 cool 的產(chǎn)品都被軍隊擁有呢？”
是的，這一切如同科幻片一樣酷。在接受媒體采訪時，克里斯提到，新的工業(yè)化革命新浪潮中，他最重視的對手來自中國。 國內(nèi)
第一家3D打印公司已盈利
2009年，24歲的浙江金華人金濤，從浙江大學(xué)計算機(jī)專業(yè)研究生畢業(yè)后，在香港做了不到一年博士，就決定回內(nèi)地創(chuàng)業(yè)。啟發(fā)他創(chuàng)業(yè)靈感的，是國外一家電子禮品店的個性3D打印服務(wù)。
當(dāng)時，面向普通人的3D打印服務(wù)在國內(nèi)是完全嶄新事物。三年過去，27歲的金濤已經(jīng)是中國第一家3D設(shè)計服務(wù)公司的創(chuàng)始人和技術(shù)總監(jiān)。
在淘寶網(wǎng)上，記者可以看到這家總部位于杭州的公司，售賣個人3D打印機(jī)，價格從5999元到29999元不等。
入門級個人3D打印機(jī)，重量只有30多斤，就好像一個超大號的禮品盒或掏空的迷你打印機(jī)。它可以放在桌面上，不用連接電腦，插上SD卡就可以將設(shè)計圖紙變成實(shí)物。而購買者有設(shè)計師、科研單位、北京、上海等城市的青年活動中心用于給小朋友上手工課，還有想給女朋友做獨(dú)特愛情禮物的科技宅男。
在網(wǎng)絡(luò)上，中國3D打印愛好者登記人數(shù)也已超過千人。網(wǎng)友們開始展示用個人3D打印機(jī)打印出的東西：門把手、拉環(huán)、水壺、跑跑卡丁車的模型、獎杯、茶杯、凳子、戒指等；材質(zhì)也從石膏、尼龍、樹脂到ABS塑料等五花八門。
金濤介紹，3D打印熱在中國還是從去年年底開始的，隨后逐漸升溫，到了今年4月，不到半年的時間，公司的個人3D打印機(jī)已經(jīng)銷售過百臺。公司也開始實(shí)現(xiàn)盈利。
應(yīng)用
從航天材料到“復(fù)制”文物
然而，作為國內(nèi)第一家3D打印服務(wù)公司創(chuàng)始人，金濤最開始的想法是做游戲模型，讓人人有機(jī)會成為雕塑大衛(wèi)的“米開朗基羅”。
大學(xué)里，金濤的計算機(jī)專業(yè)方向是圖像圖形學(xué)。去到香港后，他在大學(xué)里擔(dān)任計算機(jī)圖形圖像學(xué)的研究助理。
一個偶然機(jī)會，作為《魔獸游戲》的愛好者，他發(fā)現(xiàn)國外有網(wǎng)站可以提供游戲模型的個性3D打印：顧客呆在家里，把自己改裝的游戲角色設(shè)計圖發(fā)給網(wǎng)站，網(wǎng)站就利用3D打印機(jī)制造實(shí)物，再郵寄給玩家。
于是，在網(wǎng)購了一臺國外的3D個人打印機(jī)后，金濤決定輟學(xué)創(chuàng)業(yè)，向游戲玩家提供游戲模型的3D打印服務(wù)。但由于沒有得到官方授權(quán)，“魔獸”模型打印服務(wù)的生意不得不擱淺。
后來在與一個澳大利亞客戶交流中，金濤了解到，從網(wǎng)絡(luò)上，可以學(xué)習(xí)如何制作3D個人打印機(jī)器。2009年，也是世界知名的個人3D打印公司Maker Bot成立的一年。Maker Bot公司被科技界視為3D打印業(yè)中“蘋果”公司，它致力于將3D打印機(jī)像當(dāng)年電腦一樣，從科研企業(yè)應(yīng)用到個人普及中。
于是，金濤從Maker Bot的網(wǎng)站上購買了一臺需要組裝的個人3D打印機(jī)，在網(wǎng)絡(luò)上下載了公開教材，并和一個學(xué)機(jī)械的同學(xué)一起重新組裝機(jī)器，琢磨裝配。
去年11月，金濤的第一臺，也是中國第一臺個人3D打印機(jī)開始對外發(fā)售。
目前，在金濤的公司上，3D打印技術(shù)的應(yīng)用服務(wù)主要有四類：建筑與市政布局模型、工業(yè)設(shè)計的快速成型、用于教育藝術(shù)創(chuàng)造的“模型”設(shè)計以及保護(hù)文物遺產(chǎn)的3D打印。
相比設(shè)計模型，文物復(fù)制是3D打印在中國的一個新應(yīng)用。
在公司網(wǎng)站展示上，有一尊佛像古味十足，這是山西天龍山石窟第 18 窟西壁的幾尊佛像的復(fù)原模型之一。由于原佛像或殘缺或流失海外，國內(nèi)考古學(xué)家通過掃描收集3D數(shù)據(jù)，再通過金濤公司的專業(yè)3D打印機(jī)，花了兩天時間打印出了1:11的“復(fù)制”文物。
現(xiàn)實(shí)
核心技術(shù)與美國不相伯仲
今年10月，金濤不到10人的科技公司加入了包括華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)在內(nèi)的“中國3D產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟”，這也是全球首家3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。
據(jù)與會專家介紹，3D打印技術(shù)作為制造業(yè)領(lǐng)域的一次重大技術(shù)革命，在中國已經(jīng)廣泛應(yīng)用到航空航天等軍事領(lǐng)域和大型復(fù)雜構(gòu)件的一次成型制造。目前，我國在3D打印技術(shù)的核心領(lǐng)域已經(jīng)與美國3D公司等國際巨頭基本處于同一水平。但是，在材料和軟件開發(fā)、裝備等方面以及個人應(yīng)用仍有一定的差距。
如何向普通人簡明解釋3D打印技術(shù)？
“忘記2D打印吧”，金濤說。3D打印是一個全新的概念，并不能將普通的2D打印和3D打印做對比。
實(shí)際上，3D打印是一種全新的物品制造方式。它的前身是快速成型制造機(jī)器，想法來源于上世紀(jì)70年代，3D輔助計算機(jī)設(shè)計開始。當(dāng)時，工廠創(chuàng)造一個鞋模，從設(shè)計師圖紙到實(shí)物大約需要7天時間。1994年，美國麻省理工學(xué)院的科研專家發(fā)明了一種名為三維打印（Three Dimensional Printing，簡稱“3DP”）的技術(shù)，并申請了專利。1997年，工業(yè)化生產(chǎn)的3D打印機(jī)器開始應(yīng)用。2005年，英國巴恩大學(xué)的AdrainBowyer教授設(shè)計出一種3D打印機(jī)，并將自己的科研成果在網(wǎng)絡(luò)上開源公布。隨后，3D打印機(jī)器迅速發(fā)展，亦如當(dāng)年的計算機(jī)發(fā)明一樣，從笨重、龐大，效率慢向靈巧、高效以及個人應(yīng)用靠攏。
金濤介紹，3D 打印機(jī)的基本原理是將物品轉(zhuǎn)化為 3D 數(shù)據(jù)，然后再逐層分切，針對分切的每一層構(gòu)建，分層打印。打印時，粉末會一層層地被“特殊膠水”粘合，按照不同的橫截面圖案固化，一層層疊加，像做蛋糕那樣創(chuàng)建三維實(shí)體，最終一個完整的物品就會在粉末槽里成型。
金濤說，3D打印物品的粘合方式，除了膠水，還有激光、光照等。決定3D打印在生活中的應(yīng)用廣泛與否，最重要的是材質(zhì)。換言之，有多廣泛的材質(zhì)，3D打印制造就有多廣泛的應(yīng)用。
未來
打印食品的“魔法”程序？
據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)現(xiàn)有近千臺3D打印機(jī)，已形成超過千萬的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。去年6月，美國總統(tǒng)奧巴馬也宣布向3D打印產(chǎn)業(yè)支出5億美元以幫助美國發(fā)展制造業(yè)。
在國外，有關(guān)“3D”打印的種種暢想與未來，更讓人心馳神往。今年，在美國，一名槍械師利用塑料材質(zhì)的3D打印機(jī)制造出一支AR-15突擊步槍，這支“打印步槍”原材僅需30美元，可以速射出200發(fā)子彈；在意大利，有設(shè)計師通過耗材是沙子的3D打印制造出了一個立體建筑，并宣稱未來可能不需要工人和腳手架就可以完成建筑；在墨西哥，有科研團(tuán)隊嘗試?yán)?D打印制造人工血管；在日本，著名游戲廠商任天堂，已經(jīng)開始通過3D打印技術(shù)來制造wii游戲機(jī)；知名的迪斯尼公司也已經(jīng)考慮用3D打印方式制造部分玩具。
甚至在科技文獻(xiàn)中，利用3D打印可以復(fù)制“食物”甚至機(jī)器和人類自己，也被列入未來暢想可能。
對于這些，務(wù)實(shí)的金濤說在現(xiàn)階段中國，復(fù)制物品還只是“魔法”，并不能實(shí)現(xiàn)的科學(xué)技術(shù)。
金濤認(rèn)為，現(xiàn)有3D打印機(jī)都是單一材料的，一個機(jī)器只能對應(yīng)一種，“因此，現(xiàn)在你可以用3D打印打出一個房子的框架，但你不可能把地毯、電視、沙發(fā)都復(fù)制好。現(xiàn)在的技術(shù)水平可以做一個iphone5的框架，但絕不能把一個iphone5從芯片到顯示屏完整地復(fù)制出來”。
此外，相比無需制造昂貴的實(shí)體模具和人工的優(yōu)勢，3D打印在推廣上還有一個巨大的劣勢，那就是生產(chǎn)設(shè)備和材料昂貴。
金濤介紹，目前，在國內(nèi)制造一個杯子的模型大概需要6000多元。打印一輛自行車的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)制造的自行車的費(fèi)用。
然而，今年10月，克里斯·安德森在新書《造物者：新工業(yè)革命》(Makers: The New Industrial Revolution)中還是認(rèn)為：新的工業(yè)革命即將來臨，開源硬件和3D打印機(jī)，正將制造業(yè)帶進(jìn)個人制造時代，而且沒有什么能夠阻止他去全力追尋這個新時代。
隱憂
“無限復(fù)制”或引道德困境
如同其他科學(xué)技術(shù)一樣，除了材料昂貴，3D打印在給人類生活帶來便利的同時，“復(fù)制”技術(shù)在未來也會出現(xiàn)種種弊端。
《連線》雜志曾撰文介紹，當(dāng)3D打印機(jī)組合一個3D掃描儀時，知識產(chǎn)權(quán)問題將特別突出。掃描儀不僅可以復(fù)制外形，而且可以復(fù)制更為復(fù)雜的細(xì)節(jié)。這種行為要比抄襲專利或版權(quán)嚴(yán)重得多。比如，犯罪分子可以用3D打印機(jī)設(shè)計ATM提款卡詐騙設(shè)備、鑰匙、武器或其他危險物品，并進(jìn)行批量生產(chǎn)。
在藝術(shù)品收藏中，3D打印或許將讓文物制造者有了更好的工具。舉例說：油畫耗材的出現(xiàn)，只要做油畫表面的精細(xì)掃描，輕易就能一比一打印出一件藝術(shù)品。隨著技術(shù)發(fā)展，出現(xiàn)高仿贗品的可能性將越來越大。
此外，如果在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域不加控制，像《鋼鐵俠》中的機(jī)器人與阿凡達(dá)那樣的人或許不只是科幻。人造人或變異人將帶來科技與倫理道德的沖突。
