“打”出新世界

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  对一只哈密瓜进行全方位扫描,再用石膏粉混合粘合剂为原料,一台名为“3D打印机”的神奇机器在很短的时间里就能复制出一只逼真的“石膏哈密瓜”,连表面的纹路都分毫不差,看上去难辨真假。
  当我三四年前从一档日本娱乐节目中第一次看到3D打印技术时,并没想到它会发展到如今这般炙手可热。近两年,关于3D打印技术的消息层出不穷,不断地挑战着人们的想象力。
  意大利发明家去年成功研制出一台大型3D打印机,它能“打印”出整个建筑物体,比普通建筑技术盖房子的速度快4倍,而且还能减少一半成本。欧洲宇航局甚至希望借助这种技术帮人类在月球上建造房子。
  美国康乃尔大学一位教授用3D打印技术打印出一块带草莓酱的巧克力蛋糕,而宾夕法尼亚大学的科学家们则打印出了鲜肉:这种利用糖、蛋白质、脂肪、肌肉细胞等原材料打印出的肉,有着真肉的口感和纹理,就连微细血管都清清楚楚。
  一位美国网民用3D打印机打印了一把点22机枪的部分组件,并结合真枪其他部件制成了一把手枪。据其自称“准头不错”,累计射击200余次依然完好无损,真是高手在民间。
  耳听为虚,眼见为实?其实我们早在不知不觉中目睹过3D打印产品的“芳容”。美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司,利用Objet 3D打印机为演员量身定制脸、颈部和头部的特型道具,用于《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》等电影的拍摄。
  何为3D打印?
  顾名思义,3D打印出的不是平面的图案,而是一个立体的物体。这个过程可以简单地分为两步。首先在计算机里建立一个3D模型,并把这个模型分解为若干层,逐层进行断层扫描。第二步是打印,就像喷墨打印机一样依次打印出第一层、第二层、第三层……如此叠加上去直到最后,与数字模型完全一致的真实物体就完成了。
  传统打印机使用墨水,3D打印机用的则是是可以固化的“真材实料”,这也是它的最大突破之处。1986年,发明家查尔斯·哈尔制造出的第一台3D打印机,利用树脂凝固成形来制造物体。随着3D打印技术的种类变多,3D打印机可选的原材料范围也在变广,从树脂到塑料到陶瓷,甚至金、银以及强度极高的钛,还有不锈钢。从某种意义上说,只要3D打印使用的耗材足够广泛,它就能创造无限可能。
  3D打印机的出现,一方面可以满足人们对个性化产品的追求欲,即使是量身定制、复杂精细的造型,3D打印机也表示毫无压力;而从整个行业角度来看,省略反复打造各种模具、摆脱传统的大规模机床、一体成型无需组装,都是非常诱人的前景。
  其实在欧美一些注重创新的发达国家,3D打印技术已经成功商用,尤其是消费电子业、航空业和汽车制造业。空客公司生产的军用战斗机上已经开始使用3D打印的空调系统,而计划在2050年前完成整架的3D打印飞机。投资虽然巨大,但绝不是赔本买卖。比如制作单个喷气式飞机上的空气动力导管,不再需要很多不同的元件来组装它,这使得3D打印飞机将比传统飞机在重量上减轻65%,并且成本大大降低。
  领军第三次工业革命
  想想也是,当你能够打印一件东西的时候,为什么还要费劲去制造它?但3D打印并不仅仅是一种新技术。著名的英国《经济学人》杂志将其定位为一种新型的生产方式,“将与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”。
  众所周知,第一次工业革命以蒸汽机的发明为标志,让制造业从原始的手工制造转为机械制造。而第二次工业革命以电力、无线电、钢铁和化学等领域的巨大发展为标志,制作业进入大规模生产时代。
  那么第三次工业革命与前两次工业革命相比,有何不同之处?《经济学人》指出,3D打印不需要巨大的机器、庞大的厂房,未来的制造业也许不再需要大规模、集中化,而转变为一种以3D打印机为基础的,更加灵活、所需要投入更少的生产方式。《经济学人》将这种趋势称之为“社会化制造(Social Manufacturing)”,即每个人都可以是一家工厂。
  由于无需经过制作模具这一步骤,客户能够节约时间,工厂能够节约成本,同时所制作出来的物体,也将和设计图纸一样精确。3D打印机还能够大幅减少原材料消耗,并且减少所需的人力,也是一种更加低耗能、低污染甚至无污染的生产方式。
  另外一个好消息就是,3D打印机的价格在不断下降。1999年3D Systems公司的一款打印机要价80万美元,而今年推出的新产品售价仅1299美元。最近创立的Soldoodle公司所生产的3D打印机更是低至499美元。照这样的发展趋势,3D打印机“走入寻常百姓家”的日子指日可待。
  无论如何,3D打印技术了一种可能:只要你有一台电脑一个想法,就可以造出自己想要的东西来。这有点类似美国科幻作家罗伯特·希克利在小说中描述过场景:以后人类去太空生活,不必携带2305件不同的物品,只要一台“万能制造机”就够了。听起来有点悬?但3D打印机未来的名字,说不定就是“万能制造机”。
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