3D打印治沙：吃進黃沙，變出大樓？

趙君鵬

目前，全球沙漠化日益嚴重，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打印技術說起。其實，3D打印技術的原理和普通打印相似，都是先在電腦中設計好藍圖，然后通過打印機將藍圖變為實物。只不過，普通打印的藍圖是平面的，打印機中裝的是油墨和紙；而3D打印的藍圖是立體的，打印機中裝的則是粉末狀的塑料、金屬等。3D打印機將粉末狀的原料經過高溫熔化后，依據設計圖逐層掃描然后疊加，就將電腦上的設計圖變成了實物。3D打印技術從出現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、藝術品、機械部件、人造器官等。

3D打印技術和沙漠看似風馬牛不相及，但也有人腦洞大開，把兩者聯系了起來。比如德國工業設計師馬庫斯·克賽爾。經過反復試驗，馬庫斯·克賽爾制造出了可以在沙漠中使用的“太陽能燒結機”。什么是燒結？燒結就是加熱粉末狀物質，然后將其轉化為固體。這個機器采用了3D打印技術，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、耐火材料等物質的原料之一。

太陽能燒結機工作時，工作人員通過傳送帶將沙子運送到沙盒上，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，機器依據電腦中設計的立體圖形，自動分層打印，然后層層疊加，打印出立體結構。這臺機器還有一個光感器，能感受到太陽光的方位，并且可以據此指令調整位置，以保證太陽能充足。人們只需要根據設計意圖，將3D建模數據輸入電腦，然后按下開關，太陽能燒結機就可以自動打印各種形狀了。

無獨有偶，中國也有設計師運用3D打印技術開發沙漠資源。清華大學美術學院工業設計系教授邱松帶領自己的研究生設計出作品“通天沙塔”。這一作品在國際的摩天樓設計大賽中備受矚目。之所以叫“沙塔”，是因為它的設計材料就地取材，他們利用太陽能，通過3D打印技術直接將沙漠中的沙子轉化為建筑材料。

通天沙塔由地上部分、地表、地下部分組成。地上部分由許多獨立的單體建筑構成，邱松采用了多組螺旋骨架結構，設計靈感來自于沙漠中常見的龍卷風和風蝕蘑菇。建筑造型未來感十足，不僅保證了建筑內部空氣的流動，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。

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

雖然，太陽能燒結機、通天沙塔、沙漠行走機器人這些設想，離大規模的應用、推廣還有一段距離，但是，如同當初人們質疑斯蒂芬森發明火車機車、萊特兄弟發明飛機一樣，誰能斷定3D打印技術在未來的沙漠治理和開發方面不會有杰出的貢獻呢？endprint