3D打印機(jī)的造物功能有多大?理論上說(shuō)，它能夠打印出任何形狀的東西，飛機(jī)、汽車(chē)、樓房……如果這些都變成現(xiàn)實(shí)，3D打印機(jī)毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)成為新的“造物主”。——詳見(jiàn)B11版

造物神奇

一臺(tái)3D打印機(jī)正在工作

國(guó)內(nèi)3D打印機(jī)市場(chǎng)還處于培養(yǎng)階段，自主研發(fā)生產(chǎn)3D打印機(jī)的企業(yè)就更少。

■層疊堆積的打印原理

在北京太爾時(shí)代有限公司的辦公室里，堆滿了各式各樣的DIY玩具，有牛、馬、蟑螂、恐龍……這些全是通過(guò)小型個(gè)人3D打印機(jī)制作而成。

這類(lèi)打印機(jī)有x、y、z三個(gè)軸線，這可以看做是打印機(jī)的三維坐標(biāo)。頂部一般為噴頭，隨著x、y、z軸線坐標(biāo)的變化，噴頭噴出的原料能形成有規(guī)律的軌跡。在使用3D打印機(jī)前，用戶需要在專(zhuān)業(yè)畫(huà)圖軟件中設(shè)計(jì)好物品模型。

打印機(jī)開(kāi)始工作后，噴頭會(huì)不斷地噴出經(jīng)過(guò)加熱后的原料，在專(zhuān)業(yè)軟件的指揮下順著軌跡一層層地開(kāi)始堆疊，直到成品打印完成。因此仔細(xì)觀察的話，辦公室里的這些DIY用品都能看出層疊構(gòu)造。

這只是3D打印機(jī)中的一種。“我們的打印原料以塑料為主。”該公司渠道負(fù)責(zé)人石小姐告訴記者。這種塑料呈線條狀，直徑為1.75毫米，看上去和平時(shí)吃的米線差不多。石小姐表示，3D打印機(jī)的原料種類(lèi)很多，可以是塑料、粉末，也可以是巧克力、細(xì)胞。

■應(yīng)用于外觀功能測(cè)試

國(guó)內(nèi)3D打印機(jī)市場(chǎng)還處于萌芽狀態(tài)：普及程度低。產(chǎn)品主要分為兩大類(lèi)：個(gè)人3D打印機(jī)與工業(yè)級(jí)打印機(jī)。前者主要賣(mài)給一些設(shè)計(jì)公司，有設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)校也會(huì)有需求;后者則是各種各樣的企業(yè)，如工業(yè)設(shè)計(jì)、醫(yī)療、動(dòng)漫以及建筑等。

石小姐表示，目前3D打印機(jī)的用途主要還是停留在外觀功能驗(yàn)證上。“一些設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，為了測(cè)試其完美程度，會(huì)先將它打印出來(lái)，看看哪些地方還需要改進(jìn)。”而一些企業(yè)(如小家電、燈具企業(yè))在批量生產(chǎn)前，也會(huì)先將部分零件打印出來(lái)進(jìn)行修改完善。

在醫(yī)療行業(yè)，3D打印機(jī)的用途更特殊。“可以打印假牙、假肢、器官等。”太爾時(shí)代的郭先生表示，“一些醫(yī)院已經(jīng)普及這種假牙打印技術(shù)了，但其他的在國(guó)內(nèi)還很不成熟。”根據(jù)十幾年的銷(xiāo)售經(jīng)驗(yàn)，郭先生表示：“除此之外，還沒(méi)有醫(yī)院來(lái)專(zhuān)門(mén)買(mǎi)3D打印設(shè)備來(lái)治病。”

■批量化生產(chǎn)還不現(xiàn)實(shí)

“目前用3D打印機(jī)取代工廠的批量生產(chǎn)還不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)槌杀咎?，并且效率不高?rdquo;石小姐舉了個(gè)例子，公司生產(chǎn)的up!系列個(gè)人3D打印機(jī)價(jià)格為 9999元，打印一個(gè)小于12cm3的玩具可能需要3至4個(gè)小時(shí)，而市面上一些工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)就更貴，價(jià)格達(dá)到十幾萬(wàn)美元。同樣的產(chǎn)品拿到工廠開(kāi)模批量 化生產(chǎn)成本要低得多。

“3D打印機(jī)側(cè)重于個(gè)性化，工廠偏重批量化。”石小姐認(rèn)為。一些大型工業(yè)3D打印機(jī)主要應(yīng)用于批量化生產(chǎn)前的測(cè)試階段，之后才是批量化生產(chǎn)。醫(yī)療行業(yè)的3D打印機(jī)用途比較特殊，因?yàn)槊總€(gè)人的牙齒、骨骼、器官都不一樣，無(wú)法批量化生產(chǎn)。

個(gè)人3D打印機(jī)的用戶主要是設(shè)計(jì)師、學(xué)生以及各種DIY愛(ài)好者，這個(gè)市場(chǎng)在國(guó)外已經(jīng)很成熟。“美國(guó)有許多DIY工作者，他們工作之外閑暇時(shí)間比較多，自己畫(huà)一個(gè)東西然后打印出來(lái)，如耳環(huán)、項(xiàng)鏈。還有一些專(zhuān)門(mén)提供個(gè)性3D打印服務(wù)的企業(yè)，類(lèi)似于我們現(xiàn)在的復(fù)印店。”

■無(wú)所不能的3D打印

扳手、汽車(chē)、樓房……3D打印機(jī)的魔力已感染了越來(lái)越多的讀者，這些都是研究人員所做的一些嘗試。“從理論上說(shuō)，3D打印機(jī)能打印任何形狀的物體。”石小姐表示，只是在形狀細(xì)節(jié)上有限制。

一臺(tái)3D打印機(jī)的價(jià)格主要取決于兩個(gè)方面，一個(gè)是打印區(qū)域，區(qū)域越大就能打出更大體積的物品;一個(gè)是打印層厚，層厚越薄打印出來(lái)的物品越精致，如0.2mm、0.25mm。“物品形狀如果不符合打印機(jī)的參數(shù)就無(wú)法打印，比如說(shuō)一根直徑為25微米的頭發(fā)。”

另外一個(gè)限制就是原料，現(xiàn)在使用較為廣泛的是塑料。太爾時(shí)代使用的原料有ABS(一種樹(shù)脂)、PEA塑料(一種熱熔膠)。

在這個(gè)領(lǐng)域，世界上僅有兩家較典型的上市公司：Stratasys和3D Systems。兩家公司都在美國(guó)，2011年?duì)I業(yè)收入分別為1.7億美元和2.9億美元。國(guó)內(nèi)自主研發(fā)3D打印機(jī)的并不多，前段時(shí)間國(guó)內(nèi)幾家公司銀邦股 份、南風(fēng)股份、中航重機(jī)紛紛涉足，“3D打印熱”正在國(guó)內(nèi)興起。

點(diǎn)石成金

一把扳手，一個(gè)碗，一架飛機(jī)，一輛車(chē)，一棟房，幾塊豬肉，一支槍?zhuān)粭l胳膊，很多內(nèi)衣。

鏡頭對(duì)準(zhǔn)著一臺(tái)神奇的打印機(jī)。一分鐘過(guò)去，一把扳手誕生了，現(xiàn)場(chǎng)可以擰螺絲;20個(gè)小時(shí)過(guò)去，一棟房子誕生了，能住上5至10年……

這就是神奇的3D打印機(jī)，絕對(duì)的點(diǎn)石成金，吃進(jìn)去的是草，擠出來(lái)的是奶。

一把扳手

今年年初，美國(guó)理論物理學(xué)家大衛(wèi)·卡普蘭用3D打印機(jī)做了一個(gè)有趣的嘗試。他用3D掃描儀將扳手掃描了約20秒鐘后，電腦上出現(xiàn)了一個(gè)3D扳手 模型。幾分鐘過(guò)去，他打開(kāi)3D打印機(jī)，在一堆白色粉末中摸出了一把精致的“扳手”。他現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試了一下，居然把一顆螺絲給擰了下來(lái)。

一個(gè)碗

3D打印的成本高嗎?不高，用太陽(yáng)和泥沙就可以做原料。工業(yè)設(shè)計(jì)師Markus Kayser發(fā)明了一臺(tái)3D打印機(jī)，該打印機(jī)利用太陽(yáng)能熔化沙子，其移動(dòng)軌跡由一個(gè)攝像系統(tǒng)控制：由小到大地畫(huà)圓圈，圓圈經(jīng)過(guò)之處沙子會(huì)熔化凝結(jié)，每熔化 完一層Markus Kayser在上面撒一層沙，熔化的沙子就會(huì)越堆越高。這時(shí)候抹去其他未熔化的沙堆，一個(gè)神奇的碗就出現(xiàn)了。

一架飛機(jī)

去年，英國(guó)南安普敦大學(xué)工程師制造出了世界上第一架“3D打印”飛機(jī)“SULSA”，并且試飛成功。“SULSA”是一架小型無(wú)人駕駛飛機(jī)，最 高時(shí)速可達(dá)100英里。該飛機(jī)的機(jī)翼、整體控制面、艙門(mén)均由3D打印機(jī)單獨(dú)打印而成，整個(gè)組裝過(guò)程不過(guò)幾分鐘，且不需要任何工具。

一輛車(chē)

這輛車(chē)的名字為“Urbee”，外表看起來(lái)有點(diǎn)“走不動(dòng)路”，但實(shí)際上它每小時(shí)能跑上100公里。更讓人震驚的是，這輛車(chē)的橙色車(chē)身、三個(gè)輪 子、雙座位、底盤(pán)等所有外部組建都是由美國(guó)Stratasys公司的大型3D打印機(jī)生產(chǎn)。“Urbee”用電和汽油作為混合動(dòng)力，每一百公里耗油1.17 升，單缸發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)功率為8馬力。

一棟房

今年，輪廓工藝CEO Khoshnevis在TEDx上作了一個(gè)極富震撼力的演講，在其演示的視頻里，觀眾可以看到一臺(tái)3D打印機(jī)噴頭處正綿綿不絕地噴涌著水泥漿似的物質(zhì)，隨 著噴頭有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，地基、墻、天花板等隨之陸續(xù)地打印出來(lái)。Khoshnevis想建立一個(gè)3D打印機(jī)，可以在20小時(shí)內(nèi)打印出一套房子。據(jù)了解，用高 強(qiáng)度塑料打印出來(lái)的房可以住上5-10年。

幾塊豬肉

未來(lái)有了3D打印機(jī)，豬肉再也不用專(zhuān)靠豬生產(chǎn)了。近日，美國(guó)硅谷傳奇投資人Peter Thiel熱情地投資了一個(gè)新鮮項(xiàng)目：用3D打印機(jī)生產(chǎn)鮮豬肉。打印機(jī)采用的原料是一種類(lèi)似鮮肉的替代物質(zhì)，由實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)出來(lái)的細(xì)胞介質(zhì)形成，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與鮮肉相近。

一支槍

這個(gè)功能就有點(diǎn)唯恐天下不亂了：用3D打印機(jī)制作一把AR15自動(dòng)步槍。今年8月初，Cody Wilson和他的朋友成立了一個(gè)“分布式防御系統(tǒng)”，用戶下載他們的武器模型后，就能用3D打印機(jī)直接打印出來(lái)。當(dāng)然，用戶需要單個(gè)地打印AR15的部 件，接著打印該槍的子彈，組裝起來(lái)后才能使用。

一條胳膊

3D打印機(jī)在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用范例比較多。8月份，國(guó)外兩名研究人員塔里克·拉赫曼博士、惠特尼·山姆珀?duì)?，?D打印機(jī)為2歲的Emma制作了一個(gè)“魔法手臂”。Emma患有先天性多發(fā)性關(guān)節(jié)攣縮癥，肌肉關(guān)節(jié)變得僵硬，但“魔法手臂”讓她具備了維持日常生活的能力。

很多內(nèi)衣

至此，衣、食、住、行全部覆蓋，從這可以看出，已經(jīng)沒(méi)有什么能阻擋3D打印機(jī)前進(jìn)的腳步了。這款名為“尼龍12”的時(shí)尚比基尼內(nèi)衣由美國(guó) Continuum Fashion工作室設(shè)計(jì)，采用的原料是尼龍12，由3D打印機(jī)生產(chǎn)而來(lái)。這款比基尼使用薄彈簧來(lái)連接上千個(gè)圓板，最薄處僅為0.7毫米，質(zhì)地柔軟而且不 易破裂。