3D打印治沙：吃進(jìn)黃沙，變出大樓？

趙君鵬

目前，全球沙漠化日益嚴(yán)重，不斷吞噬著人們的良田，使得治沙成了一個世界性的難題。但在未來，也許沙漠中將會矗立起一座座城市，而這些城市所用的主要建材便是沙子。

這是怎么一回事兒呢？我們首先得從3D打印技術(shù)說起。其實(shí)，3D打印技術(shù)的原理和普通打印相似，都是先在電腦中設(shè)計好藍(lán)圖，然后通過打印機(jī)將藍(lán)圖變?yōu)閷?shí)物。只不過，普通打印的藍(lán)圖是平面的，打印機(jī)中裝的是油墨和紙；而3D打印的藍(lán)圖是立體的，打印機(jī)中裝的則是粉末狀的塑料、金屬等。3D打印機(jī)將粉末狀的原料經(jīng)過高溫熔化后，依據(jù)設(shè)計圖逐層掃描然后疊加，就將電腦上的設(shè)計圖變成了實(shí)物。3D打印技術(shù)從出現(xiàn)到如今不過三十年的時間，已取得了許多令人矚目的成就，人們可以用它打印建筑物、藝術(shù)品、機(jī)械部件、人造器官等。

3D打印技術(shù)和沙漠看似風(fēng)馬牛不相及，但也有人腦洞大開，把兩者聯(lián)系了起來。比如德國工業(yè)設(shè)計師馬庫斯·克賽爾。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，馬庫斯·克賽爾制造出了可以在沙漠中使用的“太陽能燒結(jié)機(jī)”。什么是燒結(jié)？燒結(jié)就是加熱粉末狀物質(zhì)，然后將其轉(zhuǎn)化為固體。這個機(jī)器采用了3D打印技術(shù)，所使用的能源是太陽能，原料是沙子。沙子的主要成分是二氧化硅，加熱到1710℃時開始熔化，它是制造玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料等物質(zhì)的原料之一。

太陽能燒結(jié)機(jī)工作時，工作人員通過傳送帶將沙子運(yùn)送到沙盒上，陽光通過透鏡把沙子加熱到足夠高的溫度，使沙子熔化。之后，機(jī)器依據(jù)電腦中設(shè)計的立體圖形，自動分層打印，然后層層疊加，打印出立體結(jié)構(gòu)。這臺機(jī)器還有一個光感器，能感受到太陽光的方位，并且可以據(jù)此指令調(diào)整位置，以保證太陽能充足。人們只需要根據(jù)設(shè)計意圖，將3D建模數(shù)據(jù)輸入電腦，然后按下開關(guān)，太陽能燒結(jié)機(jī)就可以自動打印各種形狀了。

無獨(dú)有偶，中國也有設(shè)計師運(yùn)用3D打印技術(shù)開發(fā)沙漠資源。清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計系教授邱松帶領(lǐng)自己的研究生設(shè)計出作品“通天沙塔”。這一作品在國際的摩天樓設(shè)計大賽中備受矚目。之所以叫“沙塔”，是因?yàn)樗脑O(shè)計材料就地取材，他們利用太陽能，通過3D打印技術(shù)直接將沙漠中的沙子轉(zhuǎn)化為建筑材料。

通天沙塔由地上部分、地表、地下部分組成。地上部分由許多獨(dú)立的單體建筑構(gòu)成，邱松采用了多組螺旋骨架結(jié)構(gòu)，設(shè)計靈感來自于沙漠中常見的龍卷風(fēng)和風(fēng)蝕蘑菇。建筑造型未來感十足，不僅保證了建筑內(nèi)部空氣的流動，還可以利用地表和高空的溫差，在建筑頂部形成冷凝水，為建筑中的人們提供寶貴的水源。它能為建筑提供太陽能、風(fēng)能等清潔能源，完全是零排碳。建筑群的地表與地下部分相互連接，既方便了不同建筑空間中人們的交流，又滿足了沙漠中固沙的需求。這個設(shè)計為人們治理沙漠、利用沙漠提供了新的思路。

要想更好地開發(fā)沙漠，人類就必須先走進(jìn)沙漠。可人不是駱駝，在沙漠中行走既費(fèi)時又費(fèi)力，該怎么辦呢？圣地亞哥大學(xué)的研究人員發(fā)明了能在沙地上行走的機(jī)器人。這種機(jī)器人長度僅為12厘米，它的頭部和尾部由3D打印機(jī)制造，材料均為塑料。機(jī)器人的體內(nèi)有電池和電機(jī)，如同魚在游動時魚尾起推進(jìn)和掌舵的作用。在沙地上行走時，電機(jī)會帶動機(jī)器人的尾部旋轉(zhuǎn)，推動它不斷前進(jìn)，而前進(jìn)時，機(jī)器人的頭部始終保持平衡。它的發(fā)明者表示，這種3D打印出來的機(jī)器人可能是未來更高級的螺旋行走機(jī)器人的初級版，它將會廣泛運(yùn)用于沙漠研究與開發(fā)等方面。

雖然，太陽能燒結(jié)機(jī)、通天沙塔、沙漠行走機(jī)器人這些設(shè)想，離大規(guī)模的應(yīng)用、推廣還有一段距離，但是，如同當(dāng)初人們質(zhì)疑斯蒂芬森發(fā)明火車機(jī)車、萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)一樣，誰能斷定3D打印技術(shù)在未來的沙漠治理和開發(fā)方面不會有杰出的貢獻(xiàn)呢？endprint