3D打印技術未來，沒有什么“打印”不了

□本刊記者石海芹張威

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3D打印技術未來，沒有什么“打印”不了

□本刊記者石海芹張威

披薩、汽車、樓房，甚至人體器官……你能想象這些東西都可以通過打印機打印出來嗎？3D打印技術真正步入市場不過幾年間的事，然而現在讓越來越多的普通人感受到——3D打印，離日常生活越來越近。

4月25日，李克強總理來到大美四川考察，在參觀成都創客空間的時候，駐足觀看一臺3D打印機，還花10元錢買了一只3D打印的鏤空小熊。

為什么3D打印技術會受到李克強總理的關注？早在去年8月，他主持國務院專題講座，討論加快發展先進制造與3D打印等問題時說：“3D打印是制造業有代表性的顛覆性技術。它改變了傳統制造的理念和模式，具有重大價值。”今年5月，國務院發布了《中國制造2025》規劃，次月國務院成立國家制造強國建設領導小組，將打造制造強國提升到國家戰略的高度。李克強總理認為工業制造是國民經濟的重要支柱，是實現發展升級的“國之重器”。發展3D打印等前沿制造技術，是打造制造業強國、實現經濟轉型的重要一步。可見，對3D打印技術，李克強總理不只是關注，而是特別重視。

從1986年查克·赫爾發明第一臺3D打印機到現在已經有30多年了，但3D打印成為人們耳熟能詳的詞卻是近幾年的事兒。雖然它還不夠成熟，但已足以讓很多人領略到它的神奇之處。

吃貨注意，一大波兒3D打印美食正在靠近

大家可能還記得《云圖》，這個電影為我們展現了食品3D打印機的獨特魅力。在影片中，美女用手指在屏幕上劃動兩下，一個完整的食材展現在屏幕上，進而食品3D打印機開始打印工作。

現實生活中，在食品加工業，3D打印技術悄然帶來了一場變革，改變著人們對加工食品的看法，顛覆著傳統餐飲業。

早在2011年，3D打印技術的應用就擴展到食品加工領域。英國研究人員開發出世界上第一臺3D巧克力打印機，這是3D食物打印機的雛形。之后，西班牙的一家創業公司開發出名為Foodini的3D食品打印機，正式完善了3D食物打印機的功能。

中國在3D食物打印技術方面也是奮起直追。比如，讓高大上的3D打印技術“愛”上中國煎餅的，是兩位清華高材生。吳一黎今年34歲，是清華大學的高材生，畢業后曾先后供職于著名的甲骨文和IBM公司，薪資不菲。但在外企的高壓工作，在帶給他豐厚收入的同時，也讓吳一黎“收獲”了頸椎病和眼疾。“因為時常加班熬夜，對身體影響挺大，加上身邊那些西方同事們的思維和處事方式，也令我感到不適。”于是，他和年薪50萬元的妻子劉佳雪（清華碩士），以及他在甲骨文的同事馮偉一拍即合地辭職下海，在2014年創辦了“食好運”煎餅店。

2015年春節期間的一次同學聚會上，吳一黎遇到了清華軟件學院的同班同學施侃樂。對方在讀到博士之后，去了法國從事3D打印研發工作。回國后，他和身邊的一幫清華校友開始創業，成立了“清軟海芯”科技有限公司，力爭在3D打印上尋求突破。兩個人見面各自介紹了情況后，吳一黎突發奇想說：“能不能用3D打印機打印煎餅呢？”身邊幾位同學立即笑噴了：“3D打印可是世界前沿科技，用它做煎餅，簡直是用核導彈打蚊子啊？”

但施侃樂卻饒有興致地對老同學說：“你的設想很有意思，為什么不試試呢？”他一直期望把3D打印拉下高科技神壇，讓其滲透進人們的日常生活。“3D打印機現在還只是專業人士的工具，不是普通人的‘玩具’。當年在清華念書時，老師就諄諄教誨，說做軟件不能‘自嗨’，軟件服務的對象應該是千家萬戶，你這個打印煎餅的想法，就很接地氣啊！”施侃樂稱贊吳一黎道。

就這樣，兩位清華同學找到了志同道合的夢想，研制全世界第一臺煎餅打印機。2015年初，吳一黎和施侃樂共同出資成立了“小飛俠”科技有限公司。小飛俠彼得·潘，在童話故事里是一個永遠長不大的小男孩，一如童心未泯的他們，敢用高大上的3D打印技術去“攤”煎餅。科技和美食，至此搭起了一座奇妙的合作橋梁。

“第一次打出來的煎餅，花紋挺好看。可是我們把煎餅翻過來一看，有些地方已經糊了，有些地方還沒熟。”吳一黎說，他們只得修改了烤盤的底部結構，把加熱方式由“熱傳導”改成“熱輻射”，實現均勻加熱。

而在軟件程序上，他們更是調試了無數次參數，為了打印一個茶杯墊圖形的煎餅，總共就打了超過一萬根線條，最終才打出均勻的可控制的線條。僅僅融合煎餅打印的部分程序代碼，就耗費他們團隊小半年的時間。令人哭笑不得的是，盡管吳一黎等人在此期間每天都焦頭爛額，但并沒有一個人成功瘦身，因為他們每天都有吃不完的“廢品煎餅”！

“總之，各種需要修改的、之前沒想到的細節問題太多了。”吳一黎回憶說，他們進行了大大小小一兩百處改動。2015年夏天，團隊成員終于研制出了“3D煎餅打印機”！

這臺高科技“美食神器”長50厘米、寬60厘米、高40厘米，上面有一個A4紙大小的烤盤，下面鋪了一排加熱管。烤盤上方有一個固定面漿瓶的架子，可以前后左右移動。它使用的是擠出式3D打印技術，打印機噴頭可以在X軸和Y軸兩個方向移動，在Z軸方向無法移動，所以只能在平面上打印一定厚度的東西。用戶只要在電腦、平板或手機上輸入文字或圖片，與這臺“美食神器”聯機后，就可以打印出人像、建筑、卡通人物等各種形狀的煎餅！

施侃樂和吳一黎為這臺打印機命名為“三弟畫餅”，之所以叫三弟，不僅和3D諧音，而且頗具文化內涵——據歷史記載，在1800年前的三國時期，有一次諸葛亮所率部隊在被曹兵追殺中炊具盡失，發現伙夫那里僅剩些白面，足智多謀的孔明先生，就讓伙夫在張飛部下一名士兵的銅鑼上發明出了煎餅，且至今受到億萬中國人的喜愛。雖然這對清華兄弟使用3D打印技術，第一次把煎餅這種古老食品的制作由人工變成了機器，但為了紀念諸葛亮和張飛，也為了賦予自家的高利技煎餅一定的文史內涵，他們選擇了“三弟畫餅”這個有趣的名字。

2015年8月21日，吳一黎等人帶著他們的煎餅打印機到西單美食節做展示，并以每張10元的價格售賣“文藝煎餅”，半小時就賣出了147張。“我要小黃人圖案的！”“我要我們夫妻的合影！”“我寫的一首小詩可以打印到煎餅上嗎？”……當天，圍觀者興致高昂，無論男女老幼，都爭相定制個性煎餅。

除了裝上料筒，在平板電腦上選擇好圖案，2分鐘就能打出圖案的、香噴噴的3D煎餅打印機，還有一家公司生產了一種專業無門檻的巧克力3D打印機，可以讓每一個人成為巧克力3D打印美食家。據介紹，這樣的3D打印機是智能化的，“甚至三歲小孩都能用”。通過SD卡連接或U盤與平板、電腦連接，成品可達到彩色的效果，打印的速度也可調節，面漿、蛋漿、巧克力漿、奶油、芝士等都可以作為原料。

可以想象將來的廚房會是另一番景象：不再油煙滾滾，烹飪可以別出心裁——我們可以借由3D打印技術，盡情發揮自己的想象力和創造力，讓廚房成為創意的美食工廠。

這些電影大片中的3D打印，你看出來幾個？

看過《十二生肖》的小伙伴們，可還記得片中成龍大哥3D打印鼠首的情節——帶著手套在北京掃描，而在巴黎進行3D打印獸首。雖然片中帶有科幻色彩，目前還不能這么快速復制，但卻完美的展示了3D打印的全流程。3D打印技術已經在電影道具制作方面大顯身手，比如電影《鋼鐵俠》《阿凡達》的部分銀幕角色就使用了3D打印技術，電影《鬼媽媽》劇中主角20萬個生動表情都是3D打印實現等等。

“電影人物的盔甲，手工制作需要很長時間。現在下班前把3D模型輸入打印機，第二天上班就可以拿到成品。這至少節省了50%的時間，當然也降低了成本。”好萊塢特效公司Legacy首席系統工程師洛佩斯說。

確實，3D打印技術的應用可以大大減少這項開支在整個電影制作成本所占的比例。有媒體報道《星球大戰：原力覺醒》拍攝現場也配備了工業級的3D 打印機，C-3PO 的所有部件的制作就是由它來完成。Anthony Daniels 現年69 歲，回憶起當年扮演 C-3PO 的時候，每次穿上重達30 磅的C-3PO 都需要花費差不多 2 個小時，光是頭部就要折騰半個小時。C-3PO 是由塑膠和玻璃纖維組成，就以當時的技術條件來說，打造一套C-3PO 要30 萬美元，如果道具在拍攝過程中不小心破損，修復的成本也非常高。因此，導演J.J. Abrahams 決定劃撥出一定的資金用來購買3D 打印設備顯然是明智的。在電影拍攝的過程中，3D 打印的C-3PO 穿戴起來很方便，只需要8 秒即可將頭部戴好，即便某些部位穿起來不合身也沒關系，只要調整一下打印參數再做一個就好了。可能有人會覺得為什么不直接用特效來代替真人扮演，按照 Anthony Daniels 的話來說，特效永遠無法取代真人扮演所傳遞出來的真實感。

使用3D打印技術，不只節省成本，還可以將電影道具細節精加工，這在電影道具的制作周期上具有很大優勢。大部分的電影特效造型都是通過三維軟件建模制作完成，通過轉換文件格式可直接由3D打印設備完成制作，后期通過噴漆工藝達到仿真的效果。這種模型往往是很多傳統工藝所不能達到的。除了電影，國內部分動漫公司也在使用3D打印技術，在這種技術的推動下，未來娛樂行業的3D效果會越來越豐富。

說到3D打印與影視產業之間的聯系，兩年前已呈現出愈演愈烈的趨勢。2014年10月，德國知名3D打印機制造商voxeljet公司宣布完全收購Propshop所有已發行股票，而 Propshop是英國一家從事3D建模和電影道具制作的公司，與之合作過的客戶有華納兄弟、環球影業、索尼電影、迪斯尼和BBC等，而參與過的知名大片也有不少，比如《007之大破天幕殺機》和《蝙蝠俠：黑暗騎士崛起》等等。

還有，亞特蘭大的電影設備租賃公司曾經需要為“歷史頻道”打造一款有著復雜雕刻的墓碑，以往情況下，他們會找一個手工藝人進行手工制作，這是相當費時且昂貴的事。如今他們利用3D掃描儀簡單收集墓碑上的雕刻內容，使用3D打印技術打印出一個復制品出來，完美重現該墓碑的所有細節。

眼下，像迪士尼那樣直接購買3D 打印設備或是聘請御用3D打印工作室的電影廠商也有很多，比如《霍比特人》的官方道具制作商維塔工作室，“The Key of Erebor”就是通過3D 打印制作一系列人物飾品、武器等等。

值得一提的是，3D 打印也逐漸成為了拉近電影與觀眾距離的一個重要紐帶。最鮮明例子就是《安德的游戲》，當中所有道具全部由3D打印機制作完成，負責3D打印工作的Sandboxr公司還開發出一個與《安德的游戲》相關的創作APP，粉絲們可以利用它創建自己喜愛的戰艦，然后付出一定的費用將3D打印出來的成果帶回家。以電影IP 來推廣3D 打印產品的廠商越來越多，相比官方推出的特定形態的周邊產品，3D打印賦予了消費者更多選擇和創造性，這也將成為未來電影產業中相當重要的一環。

3D 打印技術的商業價值已經十分凸顯，除了一些電影廠商御用的工作室外，民間企業也開始搶食3D 打印市場，此前被媒體關注的加拿大華裔大學畢業生張京一早在2013 年就成立了一間名為Corbel 3D 的公司，該公司所涉及的業務也包含電影道具制作。

從越來越逼真，越來越精美的3D 打印道具身上除了看到商機之外，當然也存在著一些“危機”。此前一直很吃香的道具師是否會因為3D 打印的出現而讓職業生涯受到沖擊？不過以當前的形勢來看，道具師們除了額外學習3D 打印技術之外，似乎也沒有更好的辦法來抵擋這股浪潮了。

有了3D打印，我們連搬磚的機會都沒有了

一天打印，七天拎包入住，讓建房像搭積木一樣簡單，這不是吹牛，這就是3D打印。3D打印跨越了虛擬與現實的鴻溝，正在掀起一場產品制造的革命。這場革命也蔓延到了建筑業，一場對房地產業的“顛覆”已經在醞釀之中了。

舉個例子，盈創科技早前在蘇州“打印”的一幢六層高樓，只用了11天左右就完成了。沒有了工人們加班加點忙碌的場面，只有3D打印機打印建筑模塊，拼接組裝的場面，殺手锏就是建筑3D打印機。采用這種機器，可節約建筑材料30%到60%，工期縮短50%到70%，節約人工50%到80%，整體建筑成本至少節省50%以上。

事實上，2014年8月，10幢 3D打印建筑在上海張江高新青浦園區內正式交付使用，作為當地動遷工程的辦公用房。這些“打印”出來的建筑墻體是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”，按照電腦設計的圖紙和方案，經一臺大型的3D打印機層層疊加噴繪而成，10幢小屋的建筑過程僅花費24小時。這些新奇建筑據稱壽命可達三五十年。

怎么做到的？3D建筑打印機，其實和常見的FDM打印機原理類似，只不過擠出來的是“建筑油墨”，也是打印機根據電腦CAD模型，層層疊加“油墨”逐漸累積成立體建筑物，之后再組裝，加固就行了。它使用的“油墨”主要是建筑垃圾、工業垃圾和礦山尾礦等，當然也有水泥和鋼筋，被人們形象的稱為“吃進去城市建筑垃圾或沙漠，吐出來美麗的房子”。

3D打印出來的房子牢固耐用嗎？相信很多人都有這樣的疑問，然而用3D打印出來的墻體和房屋，強度是傳統普通工藝的3倍。更重要的是，傳統的房屋，千百個零部件靠水泥粘結，而用3D打印出來的房屋，一層只有一個零部件，結構會更靠譜。

從荷蘭建筑師耗時3年3D打印的水岸房屋，到盈創科技在蘇州3D打印的別墅和公寓，再到土豪迪拜即將打造的3D打印未來博物館……毫不夸張的說，建筑業正在使用3D打印技術改變著世界。那么3D打印在建造房屋、橋梁領域中的爆點到底是什么？

其實答案并不神秘，正是由于3D打印自由造型的特點，才打開了其在建筑領域應用的神奇之旅，實現傳統制造技術難以實現的從力學到聲學再到美學的綜合。比如，3D打印技術可以為建筑物外墻添加更多的隔熱材料，或者為樓梯間添加更多增強材料；使用3D打印技術建造房屋，還可以在打印建筑物結構時直接將水管、電路等管線直接預留出來……

3D打印建筑會成為未來的發展方向嗎？很多專家認為尚需論證。因為3D打印建筑不僅外在狀態不夠美觀，其內部結構、強度也有待權威部門檢測。在美國知名3D打印公司Stratasys中國區總經理汪祥艮看來，雖然大規模打印房屋目前并不現實，但在房屋設計中，3D打印早已得到應用。“比如一些復雜的建筑結構設計，單看圖紙并不直觀，可以用3D打印機把實物模型做出來。3D打印和房屋建模能形成很好的互補。”可以預見，要實現建筑3D技術的普及還有不少的挑戰要克服，但這一發展趨勢已不可阻擋。荷蘭MX3D公司正通過軟件驅動3D打印機器人的技術打印出一塊完整的建筑結構。他們將在2017年3D打印工業機器人在運河的兩端向中間一次性打印完成一座橋梁。這項技術可以用來緊急修復災區受損的橋梁，為救災搶險爭取寶貴的時間。

你所不知道的3D打印市場，“痛”并“快樂”著

與所有的新興產業一樣，3D打印剛剛從導入期步入成長期，并無任何成熟的商業模式可借鑒。云南首家3D打印體驗店遇冷，就體現出人們對3D打印的期望遠遠高于現實各項水平。事實上人們對3D打印產品的認知度非常低，好奇心比消費欲更為強烈些，這也造成當前3D打印市場如此“痛苦”的局面，歸根結底就是產業化初期，技術上的不成熟，裝備、材料、工藝等方面都非常稚嫩與單薄，成本難以降低，造成實用性不強。

曾經的傳統家電，到后來的電子產品，都經歷了一個從售后無序到服務周全的階段。目前，3D打印的硬件市場正處在售后服務的莽荒年代，很多廠商的機器在出售后，沒有完善的售后保障措施，這對于3D打印的行業形象是百害而無一利的。造成這樣的現象也有其時代原因，3D打印在我國還屬于新興行業，擁有專業技術的人員不充足，很多售后服務人員并不具備專業知識；同時很多愛好者經驗尚淺，在使用過程中并不了解機器，導致了很多的售后問題。

眾所周知，3D打印技術的優勢顯而易見，它具備與現有的各個行業相結合的特點，可以用于優化和改造現在的傳統行業，不僅是模具、軍工、醫療，在教學、餐飲、智能硬件上，3D打印也正在逐步滲透。以教育行業為例來說，目前國內不少地方從源頭抓起，給下一代人普及3D打印技術，通過動手、動腦等教學方式，培養孩子們的創意思維、動手能力，而這其中也蘊藏著巨大的商機。

有商機就有“侵入者”，微軟、蘋果、谷歌等IT科技巨頭公司紛紛推出自己的3D打印相關項目和研發計劃，導致全球更多的資源和人才流入到3D打印領域，給行業帶來革命性的變化和創新。知名市場研究公司IDC一份最新報告顯示，到 2019年，美國 3D打印市場年均增長約30%，而中國將緊追其后。

國內敏感的資本、大型國有企業以及政府機構均已嗅到了其中即將發酵的市場效應，未來3-5年，隨著更多資金的注入，國內3D打印有望在機器、材料、軟件配套、現實應用等方面全面開花。

對于正處于培育推廣階段的中國3D產業而言，政府的重視與政策扶持顯得尤為重要。目前國內已有多省市成立了地方3D打印產業聯盟，并在相關政策中提及要重點發展3D產業。同時，各地也涌現了包括小不點極客社區、新車間在內的創客組織，在玩的過程中，更廣泛地普及3D打印技術。2015年出臺的《國家增材制造發展推進計劃（2016-2022年）》將進一步明確產業的發展方向，并在政策上給予更多的支持，這將成為推動3D打印產業發展的重要力量，進一步引爆中國的3D打印市場。

有著“中國3D打印教父”之稱的中國工程院院士盧秉恒曾評價說：3D打印市場是“熱在今天，造就明天”。3D打印技術在國內以飛快速度進入人們的視線，其廣泛的應用令人對它未來的市場空間產生無限聯想，甚至被譽為是引領第三次工業革命的新興技術。喬·埃里森在《3D打印即將給制造業帶來的影響》一文寫道：“今天，3D打印仍被看作一個技術解決方案，但未來的3D打印將是一個商業解決方案。”