神乎其技的3D打印

麥宇旻

不明就里的人們認為3D打印神乎其技、無所不能，能夠復制任何物品。但如果進一步追問：3D打印的科學原理是什么？除了業內人士或科技迷，大部分人均答不上來。

2014年7月11日，“中國國際電子消費博覽會”在山東青島開幕，記者第一時間走訪，直奔3D打印展區一探究竟：這兩年全球最火的科技概念之一，究竟是怎樣神奇？

原理很簡單，技術很復雜

青島的3D打印技術產業規模今非昔比、不容小覷。原本，這種最新潮尖端的科技總會在歐美發達國家手上牢牢掐住，停留5到10年才會外放中國，不過今天3D打印技術早早被國內研發機構掌握，中小科技企業遍地開花。此次亮相展會的3D打印企業大部分是小型民企，也不乏青島本土精英。國產研發蓋過海外代理，原創光環蓋過舶來色彩，青島高科技產業可謂一日千里。

“外行看熱鬧，內行看門道。”所謂“3D打印”究竟與2D打印在原理上是一脈相承呢，還是完全的顛覆？什么樣的技術能令物體甚至人體都可以被打印復制？

根據參展商對記者的描述，3D打印的技術原理A都不復雜。

例如，美國電影奧斯卡獎杯“小金人”——這一復雜精致的雕塑品的制作過程，人們很容易聯想到是由雕塑師傅用刀、銼、鉆進行削切、鏤空、雕琢，或者用自動機器切割、鉆孔，將一個規則球形或方形金屬“挖”出千溝萬壑，雕成拐彎抹角，遂成精美‘小金人。

不過這種方法已經過時。新的3D打印技術反其道行之，不切削，不鏤空，直接從底部堆疊，絲毫不差地堆出雕塑品。這樣做出的雕塑，不用“雕”也不用“塑”，像砌積木一樣砌成。

要理解3D打印，先要搞清楚兩個概念：“加法工藝”和“減法工藝”。減法工藝是把分量較大的原材料削減削減再削減，形成坑坑洼洼，變成雕塑品，這當然會產生廢料。加法工藝則是堆疊。如果說減法工藝是把一塊巨大石墩掏空，變成房屋，那加法工藝則是把石墩粉碎成石塊，用石塊建房。

3D打印機，注入銅粉末、鐵粉末或塑料粉，一層一層地噴出、堆疊，毫厘不差地壘出一個杯子、玩具、汽車。電腦數據精確，誤差極小。

記者走近商家展位觀察，發現3D打印機的工作過程確實是“一層一層”進行，例如一個芭比娃娃，高度是10厘米，而打印機是以0.1毫米為單位打印，每打印一次，就把0.1毫米高的塑料粉鋪為一層，再打印第二次，又把0.1毫米高的塑料粉鋪為第二層，如此逐層遞進到第1000層，一個芭比娃娃就成形了。至于身體曲線、五官凹凸等不規則處，由于事先有精確數據輸入電腦，打印出來的芭比娃娃絕對是該凸的凸、該凹的凹。

在另一家專攻3D掃描儀的公司展位上，操作人員手持掃描器，從上下左右前后六個方位對陶瓷馬掃一遍，陶瓷馬全身各部位長、寬、高、厚等數據霎時顯現在屏幕。登峰造極的掃描技術，為3D打印提供了精確度支撐。

何時“走進尋常百姓家”？

一年前，成龍自拍自導自演的電影《十二生肖》描繪的科技情節，被大多數觀眾們視之為虛構：盜取獸首時，用掃描手套全方位把獸首掃一遍，另一頭的3D打印機瞬間就能將模子制造出來。這絕非虛構，而是今天的技術稍微努力一下便能達到的。

即便如此，目前或許也真的只有“盜寶”等高精尖的小眾業態方有資格運用到3D打印，因為絕大部分傳統制造業如玩具、家具、工藝品、汽車業，即使技術上無問題，亦是殺雞焉用牛刀，打蚊子無需高射炮。

3D打印機的兩大客戶是軍工業和高端醫療設備。例如，F16戰斗機的某個零件，用切割、打磨制造需1.96噸原材料，用3D打印只需100公斤。又如生產人體器官，血管密布，3D打印技術可以實現這種精密處理。

反過來說，3D打印目前仍是貴族技術，僅限高端制造業。動輒上百萬元的一臺3D打印機價格，不符合一般工廠的效益，不可能迅速大規模替代流水線。

未來就難難說了。“現在滿大街白菜價的激光打印機，在20世紀70年代都是成本在10X美元以上的昂貴機器啊！我覺得10年內快速成型機器就—定可以裝備在所有高校，大多數高中或者是街角的打印店里。”一位深諳3D打印的技術發燒人士很樂觀。

或許10年后，3D打印機會擺放在每個辦公室的臺面上，取代已經被淘汰的激光打印機。endprint