魔幻般的3D打印

美國科幻作家羅伯特·希克利曾經(jīng)描寫過關(guān)于“萬能制造機(jī)”：一臺奇特的大機(jī)器，機(jī)身上雜亂地安裝著刻度盤、小燈和各種指示表。故事的主角之一阿諾爾德站在機(jī)器前，按下按鈕，對著機(jī)器響亮而清楚地說：“我要硬鋁螺帽，直徑為4厘米。”接到指令，機(jī)器發(fā)出低沉的轟鳴聲，燈光閃爍，閘板緩緩打開，眼前赫然出現(xiàn)了一顆閃光發(fā)亮已經(jīng)制好的螺帽。

羅伯特沒有想到今天的3D打印機(jī)已將他書中的幻境變?yōu)楝F(xiàn)實，3D打印機(jī)魔幻般地打印出各種產(chǎn)品，正快速地改變我們的生活和觀念。

什么是3D打印機(jī)

3D打印機(jī)與普通打印機(jī)工作原理基本相同，3D打印機(jī)打印的物體是三維立體的，而且打印材料不同，普通打印機(jī)的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機(jī)內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”。

那么它是怎么打印的呢？

要打印一個東西，你首先要有一幅3D立體圖，配套的軟件會把這幅圖上的物體進(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，根據(jù)切片信息，一層層極薄地堆疊出立體物件。

這臺Objet3D打印機(jī)大小就如同雙缸洗衣機(jī)那樣，它使用光敏樹脂作為“墨水”，這是一種遇紫外線照射會立刻變硬的特殊材料，另外一種填充材料也不可少，它在打印中起支撐作用。

在電腦三維數(shù)據(jù)圖像的控制下，打印機(jī)的6個噴頭以16微米的厚度，一層層噴出液態(tài)材料。物體的部分使用光敏樹脂，其余部分則噴出填充材料，每噴一層，就進(jìn)行一次紫外線照射，液態(tài)材料隨即變硬。

就這樣，一個物體從打印機(jī)“肚子”里拿出來了，它就是3D打印的產(chǎn)品。

想象無窮的3D打印

不久前，世界首臺3D打印巧克力制造機(jī)已經(jīng)問世，并在試用后受到廣泛好評。想不想嘗嘗美味的打印食品呢？或許在不久的將來，很多模樣精致的食品就是用3D打印機(jī)“打印”出來的。當(dāng)然，到那時可能人工制作的食品會貴很多倍。

荷蘭的服裝設(shè)計師使用3D打印機(jī)來為嘎嘎小姐等明星進(jìn)行時尚設(shè)計。一些公司使用3D打印機(jī)制作了華麗的高跟鞋，讓人心動不已。有人還用麥克博特公司的3D打印機(jī)創(chuàng)造了第一款3D打印版的比基尼和眼鏡，成為2012年時裝周上的佳話。

未來，外出旅行忘記帶牙刷了，沒關(guān)系，只要一按打印機(jī)的按鈕，就可以打印一把牙刷出來。這聽起來像是科幻電影，不過卻是真實存在的。到那時，3D打印真的會挑戰(zhàn)人類的想象力：建造樓房不需要水泥和工人，而是用3D打印機(jī)直接打印出來；茶壺、水杯、桌子都可以隨心設(shè)計，隨時打印……這就意味著現(xiàn)有的生產(chǎn)模式從此改變，你所能想象到的東西都可被打印出來！

打印的飛機(jī)你敢乘嗎

一批設(shè)計師們聚在一起合作打造了一種概念型飛機(jī)，這種飛機(jī)的部件可以用 3D 打印來實現(xiàn)，不過要等到2050年才能達(dá)成目標(biāo)。

到那時，用3D技術(shù)打印出來的飛機(jī)你敢乘坐嗎？

要知道，現(xiàn)在的很多3D打印機(jī)只能打出比較小的部件，比如軸承等。而飛機(jī)是龐然大物，未來將會有機(jī)庫那么大的打印機(jī)，這臺龐大的打印機(jī)長約80米，寬也有80米。

制造飛機(jī)選用的部件來自3D打印，其原因在于3D打印不僅可以大幅縮減成本，而且對比傳統(tǒng)工藝打造出來的部件，3D 打印造出的部件要輕65%。

同時，他們還發(fā)布了一個概念飛機(jī)的影片說明，可以看到這款飛機(jī)使用了很多新的技術(shù)。比如飛機(jī)側(cè)面的外殼是透明的，可以讓你直接觀看下方的景色。此外，飛機(jī)擁有百分百可以回收利用的機(jī)艙，獨特的座椅可以吸收乘客身體產(chǎn)生的熱量并加以利用。

打印一輛汽車

最近，人們將3D打印技術(shù)應(yīng)用在汽車制造業(yè)，用3D打印機(jī)造出了一輛汽車。這輛車的車身不是沖壓制成，而是用一臺連接到電腦的3D打印機(jī)打印出來的。

這輛名為“Urbee”的汽車，是部分采用3D打印技術(shù)制造的；而全部采用3D打印技術(shù)制造，目前還不可能。

“Urbee”的車身是橙紅色的，有三個輪子，扁而圓的外形顯得小巧可愛，很有未來感，底盤為不銹鋼制成，包括玻璃嵌板在內(nèi)的所有外部組件都是通過大型3D打印設(shè)備生產(chǎn)。用電和汽油作為混合動力，100千米耗油1.17升，車速可達(dá)每小時100千米至110千米。

2009年底，澳大利亞和美國有兩家公司宣布，由他們共同研發(fā)的全球首臺商業(yè)化3D生物打印機(jī)正式問世。科學(xué)家應(yīng)用噴墨技術(shù)原理探索“打印”活體細(xì)胞的方法。

科學(xué)家從成年病人的骨髓和脂肪中提取出干細(xì)胞，利用不同的生長因子將其分化成不同類型的細(xì)胞，然后將這些細(xì)胞弄成液滴，一滴“細(xì)胞液滴”中大約包含1萬～3萬個細(xì)胞。

打印時，3D生物打印機(jī)有兩個打印頭，每個針孔都能利用空氣壓力噴射出細(xì)胞和一種黏性聚合物，使射出的細(xì)胞結(jié)合成生物的結(jié)構(gòu)。

打印操作的底座會隨著打印的進(jìn)程自動下移，從而完成層層打印過程。打印過程中，誤差可以控制在20微米以內(nèi)。然后，在這個骨架之上，自然生成的細(xì)胞開始重新組織、融合，最終形成一個完整的器官。因為3D生物打印機(jī)使用來自患者身體的細(xì)胞，所以得到的器官可以顯著降低排異反應(yīng)。

利用這種方法，我們能制造出任何人體器官細(xì)胞的纖維結(jié)構(gòu)。例如你擦破了皮，它們能重造皮膚細(xì)胞。