打印新世界

打印新世界

隨著技術(shù)的進(jìn)步，3D打印機(jī)和人類生活的聯(lián)系越來越緊密，我們的夢想也逐漸成為現(xiàn)實(shí)。3D打印機(jī)正在走進(jìn)人們的日常生活，幫助我們打印出各種生活用品……

什么是3D打印？

簡單地說，3D打印就像我們平常把電腦中的文檔打印出來一樣。只不過，我們平常所用的打印機(jī)是把文字和圖像打印在紙張上，是一種平面的打印過程，而3D打印是把電腦中的立體圖像直接打印成一個(gè)立體的物品。

3D打印機(jī)不用紙和墨，而是通過一系列技術(shù)將塑料粒、金屬粉、陶瓷粉等材料熔化，然后將這些材料一層層疊加起來，把電腦的3D圖像變成實(shí)物。這樣的原理和蠶織繭有些類似：蠶吐出很細(xì)的絲，一層一層把自己包裹起來，就形成了一個(gè)立體的“繭”。

“增材制造”是怎么回事兒？

我們都知道，制造物品的傳統(tǒng)方法通常是把一些材料截?cái)唷⒉眉簟⒋蚰サ纫垣@得所需的形狀和尺寸，制造過程中免不了浪費(fèi)原材料。然而不同于傳統(tǒng)的切、削、磨等加工方式，3D打印是一種“自下而上”的制造方法，也就是將粉末、液體等細(xì)碎材料逐層堆積成一個(gè)物品，就好像一層層打印上去一樣，需要多少材料就用多少，這樣一來便省去了切、削、磨等加工流程，節(jié)省了材料。因此，3D打印又被稱為“增材制造”。

現(xiàn)在，咱們就來看看這些科技達(dá)人是怎么“花式玩轉(zhuǎn)”3D打印的吧！

生物打印：用細(xì)胞當(dāng)“墨水”

用細(xì)胞當(dāng)“墨水”？你沒有聽錯(cuò)，利用生物細(xì)胞進(jìn)行打印其實(shí)是3D打印機(jī)的奇妙用途之一，也是這個(gè)領(lǐng)域中相當(dāng)有趣的一個(gè)分支。科學(xué)家們一直孜孜不倦地嘗試?yán)眠@一技術(shù)創(chuàng)造可供移植的組織乃至器官，希望幫助更多需要器官移植的病人。

3D生物打印機(jī)使用起來其實(shí)很簡單：首先是設(shè)計(jì)好模型圖紙，并在“墨盒”中填充所需的細(xì)胞、水凝膠和聚乙內(nèi)酯等；在準(zhǔn)備工作就緒之后，細(xì)胞就會像普通3D打印中的塑料一樣，一層一層地“壘”出設(shè)定好的形狀，這就是相應(yīng)組織的樣子了。

最初，無論是平面還是立體結(jié)構(gòu)，打印出來的組織在體外都能夠正常運(yùn)作。那么，在體內(nèi)呢？利用相同的技術(shù)，研究人員用人羊水干細(xì)胞打印出一塊圓形的下頜骨，并將它放入裸鼠體內(nèi)。5個(gè)月后，研究人員發(fā)現(xiàn)，這些人造骨內(nèi)部形成了和正常骨組織一樣的導(dǎo)管結(jié)構(gòu)，證明它具備在體內(nèi)存活、生長的能力。

在另一個(gè)類似的實(shí)驗(yàn)中，研究人員利用兔軟骨細(xì)胞打印出了人耳的輪廓，這樣的組織被置于體內(nèi)同樣能夠順利生長。

世界上第一臺3D打印機(jī)出現(xiàn)于1986年，距今已有30年了。早期的3D打印機(jī)只能利用塑料作為“墨水”來打印零件。而如今，“墨水”早已被各種各樣的材料取代——金屬、陶瓷，甚至細(xì)胞等都可以被注入“墨盒”里進(jìn)行操作。不信你看，這個(gè)神奇的家伙不斷在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)展現(xiàn)其魅力：3D打印的牙齒甚至骨骼、3D打印出來的禮服、3D打印出的玩具……

初中學(xué)段每個(gè)學(xué)期都有期末測試，著重考查學(xué)生聽、說、讀、寫四種語言技能的綜合實(shí)踐能力和語言知識的綜合運(yùn)用能力。此外，蘇州市初中畢業(yè)英語統(tǒng)一學(xué)業(yè)考試是義務(wù)教育階段的終結(jié)性評價(jià)。這些終結(jié)性評價(jià)準(zhǔn)確地考查了學(xué)生在英語學(xué)習(xí)方面達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定級別水平的程度，是對教學(xué)效果的有效檢測。

食物打印：打印你的三餐

你會做飯嗎？如果不會，那么下面這則消息肯定能讓你的精神為之一振：美國康奈爾大學(xué)的研究小組正在研制3D食物打印機(jī)。只要把你想要的食譜輸入3D打印機(jī)，然后稍稍等上幾分鐘，你就能夠品嘗到美味的食物啦。

3D食物打印機(jī)的“墨水”是液化食物，把液化的原材料放進(jìn)“墨盒”里，再設(shè)定食譜，那么剩下的事情就交給3D食物打印機(jī)來完成啦。當(dāng)然，你可以根據(jù)自己的口味對食譜做不同的調(diào)整，比如讓餅干更加薄脆，或是讓肉更加鮮嫩多汁……

除此之外，3D食物打印機(jī)還能做很多令你意想不到的事兒。比如，在餅干里夾一封信、自制壽司，甚至能夠做出火雞肉圓塔！

如果這個(gè)奇妙的打印機(jī)得到普及的話，很多烹飪過程中的苦惱將會消失：你再也看不到堆積如山的鍋碗瓢盆了，同時(shí)也省下了運(yùn)輸各種蔬菜水果所需的昂貴費(fèi)用。

建筑打印：自己的房屋自己建

房屋也能打印？沒錯(cuò)，數(shù)幢使用3D打印技術(shù)建造的建筑早已在江蘇蘇州亮相了。

那么，房屋到底是如何打印出來的呢？設(shè)計(jì)好圖紙和方案，由電腦操控一個(gè)巨大的噴口噴射出“油墨”來。“油墨”層層疊加，壘成墻體。“油墨”噴出后會很快凝固，保證打印機(jī)能連續(xù)打印。

打印出房屋構(gòu)件，只要拼裝起來就可以組成一棟房子了。一棟兩層別墅，打印1天、拼裝2天，3個(gè)工人就足夠了。

這些建筑采用3D打印技術(shù)至少可節(jié)省一半的建筑成本呢！除了省時(shí)省力，最重要的是3D打印還很環(huán)保——原來，“油墨”主要由水泥、少量鋼筋和一些建筑垃圾構(gòu)成，里面添加了一些特殊的助劑，以增強(qiáng)其黏合性。各類建筑垃圾、工業(yè)垃圾、礦山尾礦，都可以作為原料。

一張圖紙、一臺電腦、就地取材制造的足夠多的“油墨”，就可以打印出別墅來。

在太空也能完成3D打印

在電影里，如果宇航員孤身留在其他星球，就只能經(jīng)過漫長的等待，直到下一次執(zhí)行任務(wù)的飛船來接他回家。而實(shí)際生活中，當(dāng)空間站出現(xiàn)故障需要維修時(shí)，維修人員確實(shí)要像電影里的宇航員一樣經(jīng)過長時(shí)間的等待，才能等到飛船從地面帶來零部件進(jìn)行更換。最重要的是，太空貨物的“郵費(fèi)”可是價(jià)格不菲！

如果有一臺3D打印機(jī)，能在太空中打印出所需的零部件，既省時(shí)又節(jié)約費(fèi)用，豈不是一舉兩得？

這不，夢想又照進(jìn)了現(xiàn)實(shí)生活中。這樣的3D打印機(jī)有望在2020年進(jìn)入太空。與普通的3D打印機(jī)最大的區(qū)別是，太空3D打印機(jī)要在超重、失重以及正常重力狀況下正常工作。與普通3D打印機(jī)相比，這臺機(jī)器看起來更小巧，與微波爐的大小相差無幾，由塑料制成。雖然小巧，這臺機(jī)器打印出來的扳手、螺絲等塑料零件卻極為精致。任何復(fù)雜的環(huán)境狀態(tài)都不會影響這臺3D打印機(jī)正常工作。無論把機(jī)器橫置還是斜放，它都可以正常打印。

未來的太空3D打印機(jī)還可能會發(fā)展到艙外去。除此之外，研究人員也正在研究3D打印材料的循環(huán)利用技術(shù)——將空間站內(nèi)的部分廢棄物制成太空3D打印的原材料。

3D打印走進(jìn)生活

3D打印走進(jìn)我們生活的腳步將越來越快：食物、服飾、人造假體、交通工具、房子，都可以成為它的杰作。

在不久的將來，人人都可以是設(shè)計(jì)師，利用3D打印技術(shù)在家里制造出各種各樣屬于我們自己的個(gè)性化用品。你只需提供產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖，就可以在家里自行打印成品，從而大幅減少運(yùn)費(fèi)。比如，家里來客人了，可正好缺一把椅子，通過打印機(jī)隨手就可以打印出來。

美國一家工作室提供了3D打印鞋的服務(wù)，他們打印出來的第一雙鞋子是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的涼鞋，是按照公司一位女職員的腳部尺寸完成的。那位女職員穿上之后連連稱贊，“沒有任何夾腳的感覺”。

日本一家公司已經(jīng)推出了世界上第一家3D打印照相館，而我國也出現(xiàn)了好幾家3D照相館。整個(gè)制造過程分為三個(gè)階段：拍照、建模、打印。15分鐘后，和顧客一模一樣的小人偶就被打印出來了。

華麗麗的4D打印來啦！

如今，3D打印已廣為人知。可是，如果你只知道3D打印，那你可就落伍啦！美國的科學(xué)家們已經(jīng)將4D打印從幕后搬到了臺前。

實(shí)際上，4D打印與3D打印是完全不同的概念。3D打印是用相應(yīng)的材料按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的模型完全復(fù)制，而4D打印是直接將想要的性狀輸入材料當(dāng)中，打印出來的物體會自動變形、組合出現(xiàn)。

這聽起來似乎很神奇，不過簡單地說，4D打印就是使用可編程的智能材料實(shí)現(xiàn)物體的自我組裝。4D打印之所以可以實(shí)現(xiàn)原材料的自動成形，關(guān)鍵在于記憶材料——這是一種無需打印機(jī)就能夠讓材料成形的新材料技術(shù)。

4D打印除了對打印材料要求較高以外，還需要具備另一個(gè)非常關(guān)鍵的因素，那就是要有觸發(fā)自我組裝的“催化劑”。根據(jù)不同的打印材料，“催化劑”可能是光、熱、聲音、震動、氣體，甚至是電子。也就是說，在特定環(huán)境下，無需人為干預(yù)，4D打印物便可按照事先的設(shè)計(jì)進(jìn)行自我組裝。

或許過不了多久，4D打印技術(shù)就會像科幻電影中的場景一樣真實(shí)地發(fā)生在我們身邊：一根拐杖在下雨的時(shí)候就變成雨傘；房屋建筑可以自動“長”出屋頂……哇，想想就覺得好神奇！

黃志明 文