3D打印：造福抑或造孽

楊冠宇

5月，致力于以3D打印技術制造槍支的分布式防御公司，新設計的“完全3D打印手槍”在奧斯汀首次進行了試射。

美國《華盛頓郵報》5月22日報道稱，美國國家航空航天局（NASA）已選中總部位于得克薩斯州的系統和材料研究公司，向恩里科·迪尼（Enrico Dini）投資12，5萬美元，為宇航員制造“營養可口”食品的3D打印機。根據設想，這種3D打印機將按照“數字菜譜”混合各種粉末，制造色香味俱全的食品，打印出一頓頓美餐。之前，恩里科·迪尼設計的神奇3D打印機，“打印”出整幢建筑，比常規建筑快四倍。

而5月初的另一件關于3D打印的事則引起空幻，美國一名大學生設計出世界上首個3D打印槍支，并將草圖上傳到網絡，不少人爭相下載、制造，打印出的手槍甚至被神不知鬼不覺地帶上了列車，引發公眾對槍支管制的熱烈討論。

3D Printer（3D打印），這項只有迄今為止不到30年歷史的技術，被英國的《經濟學人》評價為“與其他數字化生產模式一起，推動第三次工業革命的實現”，也被美國《時代》周刊列為“十大增長最快的工業”。3D打印技術在美國已經產業化，2011年3D打印市場規模有17.1億美元，這一數字僅占全球制造市場的0.02%。行業預估，在制造商的推動下，到2016年，3D打印市場規模將達到31億美元，2020年達到52億美元。

3D打印能做什么？

這是一種快速成型的技術。它以數字模型文件為基礎。運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構造物體。不再需要傳統的刀具、夾具和機床就可以打造出任意形狀，根據零件或物體的三維模型數據，通過成型設備以材料累加的方式制成實物模型，過去多在工業設計，模具開發領域被用于制造模型。在使用3D打印機時，軟件通過電腦輔助設計技術（CAD）完成一系列數字切片，并將這些切片的信息傳送到打印機上，后者會將連續的薄型層面堆疊起來，直到一個固態物體成形，這與傳統打印機最大的區別在于，3D打印機使用的“墨水”是實實在在的原材料。

如今，貌似神奇的這項技術，通過開源處理之后，逐漸走入日常生活，打印出各種千奇百怪的東西，未來，3D打印機的應用也將會更加廣泛。珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支。這些模型打印可以涉及到的領域里，3D打印會先動誰的蛋糕呢？

3D打印技術可以簡化普童人制作產品的流程，并降低制作成本。發明家只需幾個小時即可將他們的最新設計變成實物，然后經過調整后再打印出來，而不必等待好門周由工廠生產原型產品。

工業領域雖然也擁有注壓成型這樣的技術，但卻需要由工匠制作一個金屬鑄件，然后將加熱后的塑料倒入其中，因此，這種方法只有在大規模生產時才能實現成本效率。而有了3D打印機，無論產量是1件還是100萬件，平均成本都一樣。“我要制作出獨一無二的手機套也不會產生太大成本。”得克薩斯大學工程師瑞恩·維克（RyanWicker）說，“打印100件不同的產品的成本效率與打印100件相同的產品完全一樣。”

恩里科·迪尼稱，3D打印機應用對象可以是任何行業，只要這些行業需要模型和原型。這也是這種打印機技術發展迅猛的主要原因之一。在消費電子業、航空業和汽車制造業，3D打印已經變得越來越流行。

一款被命名為“Urbee”的打印汽車已經亮相。這款打印汽車是由一個特制3D打印機層疊建造車身，不會在短時間內分解，至少可以使用30年。它采用汽油和電力混合發動機，僅使用類似大小普通汽車八分之一的能量，成為世界上最環保的汽車之一，卻也能在高速公路上每加侖汽油行駛200英里。同時，汽車行業在進行安全性測試等工作時，會將一些非關鍵部件用3D打印的產品替代，在追求效率的同時降低成本。

如今類似的3D服務公司在世界各地蓬勃發展。除了最有名的shapeways，3D打印機的生產廠商之一3D Systems也設立了一家合資公司Mqast，這家公司的機器已可以支持用鋁和不銹鋼來打印。

有報道稱，一位老爺車收藏者利用這種3D打印機打印出了收藏品中缺失的零件，終于讓他收藏的老爺車得以重新啟動。這種技術甚至可以制作單個的噴氣式飛機上的空氣動力導管，而不再需要工序麻煩地制作很多不同的元件去組裝它。

人工太空餐

在NASAm項目經理、系統和材料研究公司工程師安詹·康特拉克特解釋這—項目的靈感時說，他曾用3D打印機為妻子打印出巧克力。打印巧克力的試驗促使系統和材料研究公司開始考慮，還有哪些食品可以打印生成。

系統和材料研究公司把比薩餅作為他們的第一個目標。之所以選擇比薩餅，因為它包含多種營養和口味。同時，比薩餅的多層次構造，是使用3D打印技術的關鍵。比薩打印過程首先需要打印底層的面團，打印過程中會進行烘烤，隨后加入番茄粉末、水和油完成番茄醬的打印，頂部還會有個蛋白質層。目前整個工程還處于初級階段，未來如果真能成功，那將成為里程碑式的事件。

理論上，宇航員如果想家，甚至可以吃到根據媽媽的愛心菜譜做出的食品。打印機能夠聯系地球并接收個性化烹飪指導或菜譜。康特拉克特說：“媽媽可以在電腦中設計一款甜餅，把甜餅發送至航天飛機。她的兒子或女兒就可以在圣誕節打印出這款甜餅。”事實上，利用3D打印技術做飯也并非異想天開，2011年，康奈爾大學就設計出一款打印機，利用面團在器皿中的運動制作食品。

目前許多經濟學家認為現在的食物供應不能滿足世界上120億人的口糧。打造這個3D打印機的工程師期待著哪天地球人的廚房里都有個3D打印機，用它打印食物來養活家人。

如果說，3D打印在食品領域的作用只是有趣的嘗試的話，在醫療方面的運用就更加振奮人心。

日本的杉本博士自2011年以來一直使用3D打印機制作準備手術的病人的器官復制品。使用患者的CT和MRI圖像，醫生可以使用3D打印創建真人大小的復制器官。這些復制的器官模型外層是半透明的，醫生可以從外面看到結構和骨骼，每個模型需要花費500至1500美元的費用。

比利時歐斯祖斯基大學的拉斐爾教授也在口腔頷面外科研究實驗室，使用3D打印技術通過病人的骨骼結構建立物理模型。“時間是關鍵的，如果接受手術的患者，內部組織暴露時間過長，就存在更大的風險。外科醫生采取CT或錐束CT掃描的病人并使用Maxilim軟件導出骨部分，將3D文件轉換成可打印的文件，打印出一個全尺寸的3D物理模型。手術前對模型的了解和研究，讓我們可以很容易地為病人贏得一個小時，這對病人來說是一個重要的消息”，拉斐爾教授說。

兩歲的Emma Lavelle患有先天性多發性關節攣縮癥（AMC），這種病阻礙了她的肌肉和關節生長并使肌肉和關節變得僵硬。在治是AMC方法中，最具前景的一項治療是WREX設備，這是一款身體鑄件，搭配彈性繃帶和假朕節，可幫助AMC患者抬舉四肢。

研究人員塔里克·拉赫曼和設計師惠特尼·山姆珀爾用3D打印設備，打印出縮小版的WREX設計中的小部件給Emma。Emma現在可以自由移動手臂，可以像正常孩子一樣玩玩具，自己吃飯。甚至不需要父母的幫助就可以擁抱父母。

2012年，美國麻省理工學院和賓夕法尼亞州大學的研究人員已經使用糖物質混合物和自制式3D打印機建立了一個完整的血管組織。令人震驚的是，通過這種技術“制造”出來的血管可以“生長”出類似于肌肉的組織。賓夕法尼亞大學的研究人員稱，他們已經可以“生產”這種帶有脈管組織的人造器官。其工作原理是將肉由內向外“打印”出來，這樣便于先“打印”出脈管系統，從而使得肉可以圍繞著這些脈管系統生長。

不久前，醫學雜志《牙科材料》（Dental Materials）刊載利用3D打印機“制造”骨骼的論文，而且宣稱該技術已經應用于臨床。在實驗室測試中，這種骨骼替代打印材料已經被證明可以支持人體骨骼細胞在其中生長，并且其有效性也已經在老鼠和兔子身上得到了驗證。

現在，3D打印版的關節和骨頭正在幫助大約3萬名病人正常行走，而1000萬人正使用3D打印版適合自己的助聽器，在不遠的將來，3D打印機還可以打印藥物處方。

造出槍支怎么辦？

如今的3D打印機體積越來越小，速度越來越快，價格越來越低，基礎的3D打印機只有微波爐那么大，有了它，任何人都可以成為制造商。

現在人們可以在一些電子產品商店購買到這類打印機，工廠也在進行直接銷售。一套3D打印機的價格從一般的750美元到上等質量的27000美元不等，再有10年或者20年時間，很多家庭都可以擁有一臺3D打印機，只需要上網下載設計圖，就可以隨心所欲打印任何需要的物品。經歷了互聯網、網上購物、網絡生活后，3D打印將成為下一個潮流。

不過，3D打印除了造福人類，它的另一方面也帶來隱憂。

5月。—直致力于以3D打印技術制造槍支的分布式防御公司，新設計的“完全3D打印手槍”在得克薩斯州奧斯汀首次進行了試射，這支槍包括槍管、彈簧等在內的重要部件均以民用3D打印機制作，材質為塑料，發射22LR口徑的槍彈，可以在2米距離內有一定殺傷力。“分布式防御”的創始人科迪·威爾遜稱這種槍為“維基武器”。英國BBC記者在現場見證了這次試射。BBC記者稱，美國煙草酒精和槍支管理局的相關負責人說，美國法律規定“個人有權制造僅供自己使用的槍支”，因此這支3D打印槍支在美國是完全合法的。

此前，“分布式防御”公司為代表的許多企業、組織和個人都進行過3D打印槍支的實踐，但一般限于用3D打印制造下機匣、彈匣等非主要受力部件。而這次試射的3D打印槍支中包括槍管、彈簧等均為的3D打印方式成型的工程塑料部件。

全槍僅有擊針和子彈不是3D打印方式制作，這是因為如果用塑料制造擊針，它的硬度將無法擊發子彈的底火。據了解，用工業級大型3D打印機制造金屬材料的槍械其實并不困難，只是價格異常昂貴，不過這一技術已經在部分西方槍械公司研制樣槍時使用。而“分布式防御”等組織和個人又直試圖進行的是使用家用級3D打印機制造塑料材質的槍械，其中的主要困難在于塑料部件的強度不足。

由于是全塑料制品，這種3D打印強制可以輕松躲過安檢，它所產生的持有槍支，以及攜帶槍支等一系列問題，都有待于認定并規范。