讓世界立體起來

關主 奧秘精靈

闖關小先鋒 小好問 小粗心 小靈通

“最近爸爸媽媽帶我去電影院看電影，絕大部分影片都是3D版本，就連《泰坦尼克號》這樣的老電影去年也推出了3D版。”小好問感嘆說。

他身旁的小靈通附和說：“是啊，最近‘3D可是熱門詞匯。”

“可不是嘛，除了3D電影，還有3D電視、3D游戲、3D眼鏡等。奧秘精靈，這‘3D真有這么好嗎？為什么科學家都熱衷于研究這項科技呢？”小粗心轉頭看向奧秘精靈。

“既然你們大家都有興趣，不妨今天我們來了解了解下3D技術吧！”

第一關 三維世界

“要了解3D技術，首先要知道什么叫3D，你們清楚嗎？”

小靈通首先回答：“3D的中文意思是三維空間，由長、寬、高三個坐標構成。”

小粗心補充說：“3D是針對2D而言的，2D是平面，3D是立體的，就如數學里的平面幾何和立體幾何。”

小好問：“他們把我知道的都說了，就我看3D電影的感受來說，跟一般的電影相比，3D技術讓電影里的場景顯得更加真實生動，戴上眼鏡之后，仿佛一切就發生在眼前。”

[關主釋答]

沒錯，小靈通和小粗心回答得很好，而小好問則是通過自己的親身體會來作答，也很好。

3D，其實是英文“Three Dimensions”的簡稱，是指三維、三個維度、三個坐標，即有長、有寬、有高，換句話說，就是立體的，是相對于只有長和寬的平面而言。我們的眼睛和身體感知到的這個世界都是三維立體的，并且具有豐富的色彩、光澤、表面、材質等外觀質感，以及巧妙而錯綜復雜的內部結構和時空動態的運動關系；我們對這世界的任何發現和創造的原始沖動都是三維的。

但是在人類漫長的歷史進程中，局于技術條件的限制，無法簡便、直接、快捷地用直觀三維的方式來描述這個三維的世界，只能在二維平面上表達和傳遞對這個世界的認識和創造。直到上個世紀電腦與網絡的誕生，基于電腦和互聯網的三維數字化技術，終于使人們對現實三維世界的認識重新回歸到了原始的直觀立體的境界。

第二關 空中的畫筆

奧秘精靈從工作室里拿出一樣東西，沖小先鋒們說：“你們看，這是最新研發的3D筆。”他高高舉起手中的3D筆展示著，“下面，讓你們見識一下它的神奇之處。”說完，奧秘精靈開始在桌面上涂涂畫畫，不一會兒，一個四四方方的正方體出現在大家眼前，又一會兒，一根類似于彈簧的曲線立在了桌子上。

小先鋒們立刻被關主創作的神奇作品所吸引，瞪大了雙眼觀察著。

“怎么樣，很神奇吧，它能在空中或物體表面作畫哦，你們知道它其中的奧秘嗎？”

小粗心：“這支筆畫出來的線條是硬的，所以能立起來。”

小好問嘗試著用手指碰了碰奧秘精靈的“作品”：“它們摸起來像是塑料，畫筆里出來的應該是塑料線條。”

小靈通仔細觀察了一番說：“我也覺得像是塑料，應該是把塑料加熱到一定程度讓它能夠從筆尖出來，然后在空中能夠立起來。”

[關主釋答]

哈哈，看來你們也看出了幾分門道。沒錯，這款3D筆采用的就是塑料加熱速凍的方法。它用起來十分方便，研發者號稱“只要會拿筆，就能在空中隨意涂鴉”，從簡單的線條到復雜的恐龍，都能用它描述出來。使用者不需要借助任何軟件或電腦，只需插上電源，等上幾分鐘就能作畫了。目前筆內使用的特殊“墨水”是各種顏色的塑料線，當用筆在空中畫圖形時，涌出塑料線在筆中風扇的作用下會立即冷卻，隨后出現一個3D結構模型。

3D筆畫出來的大部分物體都可以在幾分鐘內完成，但一些精細化物體耗時可能較長，如埃菲爾鐵塔模型，經過一系列的連接和組裝45分鐘就能“畫”出來。使用者可以根據藝術家事先設計的圖形畫出立體模型，也可以即興創作，畫戒指、畫手表、畫車、畫房子，實現奇思妙想。

第三關 魔法打印機

這一次，奧秘精靈把小先鋒們帶到工作室的一臺機器前：“這一關，咱們來看看更厲害的3D技術。可別小看了眼前這臺機器，它是一臺3D打印機。”之后，奧秘精靈在機器旁的電腦上搗鼓起來，顯示屏上出現了一個小男孩的立體形象。奧秘精靈按照確認鍵后，機器就開始動起來，不久之后一個小巧的小男孩模型就出現了。

“看看是不是跟圖片上的小男孩一模一樣？這一關你們要試著分析一下3D打印機的原理。”

小粗心：“哇，太神奇了，以后我想要什么玩具直接打印就行了，再也不用求著爸爸媽媽幫我買了。”

小靈通：“小粗心別盡想著玩，咱們這可是在闖關呢。我覺得應該是先利用電腦制作出小男孩的立體圖像，再把立體圖像的數據傳輸到打印機中，打印機利用從點到面的方法，一點點地把物體噴制出來的。”

小好問：“其實我覺得3D筆跟這臺3D打印機有異曲同工之妙，采用都是用塑料之類的原材料，只是3D打印機要根據提前建立的數據來制造出人們想要的物品。”

[關主釋答]

這一關小靈通和小好問表現不錯。3D打印機就是可以“打印”出真實3D物體的一種設備，功能上與激光成型技術一樣，采用分層加工、迭加成形，即通過逐層增加材料來生成3D實體。每一層的打印過程分為兩步：首先在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結，而沒有膠水的區域仍保持松散狀態。這樣在一層膠水一層粉末的交替噴灑下，實體模型將會被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環利用。

目前的3D打印機可以使用塑料、樹脂、石膏等各種原材料。這項技術也已經被運用于航天和國防、醫療設備、高科技、教育業以及制造業等各個領域。相信在不久的將來，3D技術將有更好的發展，造福于我們生活的方方面面。

（責任編校：湯文培）