3D打印打出新世界

張雪

如果說(shuō)3D打印打出的汽車(chē)、建筑僅僅只是個(gè)模型，那么3D打印為文化產(chǎn)品的生產(chǎn)、復(fù)制、傳承帶來(lái)的則是一次全新的顛覆性革命，為文化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展打出了無(wú)限生機(jī)與活力。

去年熱映的電影《十二生肖》中，成龍扮演的國(guó)際大盜用高科技掃描手套獲取了國(guó)寶獸首的三維數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程傳輸?shù)揭慌_(tái)神奇的機(jī)器上，瞬間一模一樣的銅獸首復(fù)制成功。

喜歡芭比娃娃的玩具，很簡(jiǎn)單，通過(guò)一臺(tái)打印機(jī)，就能“打印”出來(lái)；需要一把椅子，也不要傳統(tǒng)的機(jī)械制造，“打印”出來(lái)的椅子一樣能讓你舒服入座……

這種種看似科幻的場(chǎng)景，如今正在加速走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。而幫助其漸行漸近走入我們生活的，正是近期最熱門(mén)的概念——3D打印。

什么是“3D打印”

“打印”這個(gè)詞本身，在傳統(tǒng)意義上，是二維（2D）的，本質(zhì)上是將二維信息轉(zhuǎn)移到平面上去的過(guò)程。但是，任何一個(gè)三維的物體，總是能劃分成一系列具有有限厚度的二維平面的總和。所以打印三維物體，只需分層進(jìn)行，每一層與傳統(tǒng)意義的打印是一致的，只是每一層的厚度應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)小于三維物體的特征尺寸，再通過(guò)打印所用的“油墨”層層粘合并固化。

具體來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的打印就如使用普通打印機(jī)打印一封信：輕點(diǎn)電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數(shù)字文件便被傳送到一臺(tái)噴墨打印機(jī)上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而在3D打印時(shí)，軟件通過(guò)電腦輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD）完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機(jī)上，后者會(huì)將連續(xù)的薄型層面堆疊起來(lái)，直到一個(gè)固態(tài)物體成型。3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料和特殊的膠水。

事實(shí)上，3D打印屬于快速成型技術(shù)（Fast Prototyping）的一種，它的專業(yè)說(shuō)法應(yīng)該是“增材制造”技術(shù)（Additive Process），包括快速原型制造技術(shù)和高性能金屬構(gòu)件直接制造技術(shù)兩大類。

現(xiàn)在媒體報(bào)道的3D打印制造技術(shù)，主要是指快速原型制造技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)上世紀(jì)80年代就開(kāi)始發(fā)展起來(lái)了，包括“3D打印”“立體印刷”“疊層實(shí)體造型”“熔融沉積造型”“選擇性激光燒結(jié)”五大類。主要制造由樹(shù)脂、石蠟、陶瓷等材料組成的尺寸較小的原型樣件或模型，這些原型樣件原則上不能直接用于裝備制造，但可以縮短新產(chǎn)品研制周期，降低產(chǎn)品研發(fā)和制造成本。

去年4月21日，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》封面文章推出“3D打印推動(dòng)第三次工業(yè)革命”的報(bào)道。隨后，3D打印大熱。目前，3D打印技術(shù)在一些領(lǐng)域的運(yùn)用已經(jīng)開(kāi)始。在大眾消費(fèi)領(lǐng)域，3D照相館、3D創(chuàng)客等正在國(guó)內(nèi)推開(kāi)，西安、北京、上海等城市都有3D照相館陸續(xù)開(kāi)張；在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，主要用于模具和模型制造等行業(yè)，部分金屬結(jié)構(gòu)件和零部件也能直接制造；在生物工程領(lǐng)域，用于輔助治療的牙齒、骨骼、細(xì)胞、器官、軟組織等也能打印出來(lái)。隨著大眾消費(fèi)時(shí)代的到來(lái)，3D打印走進(jìn)了普通人的生活。

“3D打印”的瓶頸和未來(lái)

的確，3D打印技術(shù)可以打印出我們?cè)O(shè)計(jì)出來(lái)的任何東西，但它打印出來(lái)的東西不一定就是能實(shí)際應(yīng)用的東西。比如，3D打印技術(shù)打印出的杯子雖然一定是杯子，但我們不一定能用它來(lái)喝水。因?yàn)橛脕?lái)喝水的杯子要考慮到材料是否環(huán)保，而目前用于3D打印的材料還不能滿足環(huán)保等功能的需求，而且缺乏用于家庭的質(zhì)量檢測(cè)手段，即便打印出來(lái)的杯子能夠滿足環(huán)保等要求，這個(gè)杯子的成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方式制造的杯子。更重要的是，3D打印的飛機(jī)、自行車(chē)、手槍等僅僅只是個(gè)模型，電子元器件和成千上萬(wàn)個(gè)零部件是根本不可能一下子打印出來(lái)的。因此，要想取代傳統(tǒng)制造業(yè)，3D打印尚需克服材料、質(zhì)量檢測(cè)、成本三個(gè)瓶頸，盡管如此，3D打印技術(shù)依然是一項(xiàng)前沿性、先導(dǎo)性很強(qiáng)的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，特別是在文化產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，對(duì)于文化產(chǎn)品的大量復(fù)制起到了革命性顛覆性的作用。比如一些已經(jīng)應(yīng)用的案例：利用3D打印機(jī)可以設(shè)計(jì)出非常個(gè)性的產(chǎn)品，制造世界上獨(dú)一無(wú)二的情人節(jié)巧克力，留下腹中胎兒的成長(zhǎng)記錄等等。

3D打印技術(shù)主要是滿足個(gè)性化、定制化、復(fù)雜高難度產(chǎn)品的需求。3D打印最突出的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需模具就能夠成型，也不需要機(jī)械加工，就能直接從設(shè)計(jì)好的三維圖形數(shù)據(jù)中打印出任何形狀的物體。而傳統(tǒng)的制造工藝最核心的一個(gè)環(huán)節(jié)就是要建模，很多高端產(chǎn)品能夠設(shè)計(jì)出來(lái)，最大的困難是生產(chǎn)不出來(lái)。因此，3D打印意義的核心一是傳統(tǒng)生產(chǎn)方式不能生產(chǎn)制造的個(gè)性化、復(fù)雜高難度產(chǎn)品，通過(guò)3D打印技術(shù)都能夠直接制造；二是雖然傳統(tǒng)方式能夠生產(chǎn)制造，但投入成本太大，周期太長(zhǎng)，通過(guò)3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)快捷、方便、縮短周期、降低成本的目的。

我國(guó)推動(dòng)“3D打印”產(chǎn)業(yè)化，其路線圖和中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略即將制定。無(wú)論其影響以及未來(lái)革命性如何，潛在的商機(jī)應(yīng)該是巨大的，而眾多企業(yè)已經(jīng)對(duì)此行業(yè)躍躍欲試，其中不乏先行者。那么，作為剛起步的3D打印，在目前眾人看好的前提下，在前期表現(xiàn)搶眼的基礎(chǔ)上，有望逐步從啟動(dòng)到產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展。

今年5月，2013年世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會(huì)將在北京召開(kāi)，2013年將是中國(guó)3D打印行業(yè)的發(fā)展元年。或許，隨著3D打印消費(fèi)時(shí)代的到來(lái)，3D將真正改變?nèi)藗兊纳罘绞健缍嗄昵暗碾娔X那樣。