看過法國時裝大師Jean Paul Gaultier的設(shè)計秀很多天了，最讓筆者一直忘不掉的，不是他為麥當(dāng)娜、Lady Gaga、電影“吾棲吾膚”和名牌香水瓶等創(chuàng)作的驚艷至?xí)灥脑O(shè)計，而是幾百個模特——他們到底是真人還是道具，這讓筆者和其他觀眾猜了半小時才確定，他們不是人。那，他們又是怎么制作出來的，怎么能這么栩栩如生？
Objet 260 Connex 3D打印機
直到這兩天，看到這條新聞，疑惑才完全解開——美國加利福尼亞的一家公司，利用Objet 3D打印機為電影制造3D模型和原型，為演員量身定制的，可以完全適合演員的臉、頸部和頭部的道具，在電影《侏羅紀(jì)公園》、《阿凡達(dá)》、《鋼鐵俠》以及《復(fù)仇者聯(lián)盟》中已有應(yīng)用。
原來，那幾百個模特是3D打印打出來的道具！原來，大到飛機、自行車、房子、汽車，小到茶杯、機械臂、玩具、衣服、蛋糕等等，也都可以被3D打印機打印出來。
這是一個怎樣的奇妙世界？
原理并不復(fù)雜
最簡單地說來，3D打印技術(shù)原理并不復(fù)雜。說到底，它是添加劑制造技術(shù)的一種形式，只不過與傳統(tǒng)制造業(yè)在材料上做減法不同，它奉行的是加法守則。
也就是說，要打印一個東西，首先要有一張3D立體圖，配套軟件把這張圖上的物體進(jìn)行一系列數(shù)字切片，并將切片信息傳送到打印機，打印噴頭立刻啟動，根據(jù)切片信息，一層層極薄地堆疊出立體物件，形成產(chǎn)品。
使用的打印材料——添加劑是其中關(guān)鍵。首先要將金屬(例如鈦、不銹鋼、鋁)、尼龍或碳纖維強化塑料等原料磨成粉末，再依電腦程式指引，用鐳射將粉末熔化，使它們依照事先設(shè)計的形狀，通過打印機打印，一層一層地堆疊，直到產(chǎn)品最后定型。不再依賴人工，沒有組裝流程，沒有邊角料，如此誘人的3D打印，重新定義工廠，就連那些鼎鼎大名的新聞周刊、學(xué)術(shù)雜志，也是絲毫不吝贊美之辭：美國《時代》周刊將3D打印列為“美國十大增長最快的工業(yè)”，英國《經(jīng)濟學(xué)人》雜志則認(rèn)為它將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動實現(xiàn)第三次工業(yè)革命”。
或許正因為此，美國總統(tǒng)奧巴馬最近撥款3000萬美元，在曾經(jīng)的美國制造業(yè)中心俄亥俄州建立了美國國家級3D打印添加劑工業(yè)研究中心，并計劃第一步投入5億美元用于3D打印，聲稱要確保美國制造業(yè)不繼續(xù)流失到中國和印度。他除了希望科學(xué)家們打印人體器官等幫助醫(yī)學(xué)進(jìn)步，也要求打印士兵機器人之類保家衛(wèi)國。美國《外交政策》雜志甚至宣稱，制造業(yè)的未來在美國而不在中國，因為“3D技術(shù)進(jìn)步，將使中國的制造業(yè)像過去20年里美國制造業(yè)那樣迅速衰落”。
打印走進(jìn)生活
3D Systems ProJet™ 5000 3D模型批量制作工具
世界上第一臺3D打印機誕生于1986年，是美國人查爾斯·胡爾研究的，他成立的3D Systems是世界上第一家生產(chǎn)3D打印設(shè)備的公司，所采用的技術(shù)被稱為立體光刻技術(shù)，利用紫外線照射可將樹脂凝固成形，以此來制造物體。1988年，該公司開始生產(chǎn)第一臺3D打印機SLA-250，1992年，賣出第一臺商業(yè)化產(chǎn)品。
目前，這家公司已經(jīng)和Stratasys公司一起，成為了全球最知名的3D打印機兩巨頭。前者已經(jīng)在納斯達(dá)克掛牌，并在2012年初收購另兩家3D打印機品牌。后者也已經(jīng)在納斯達(dá)克上市，剛收購了以色列一家名為Objet的3D打印機公司。眼下，這兩家公司每年都有近2億美元的市場營收。
很多人并不會使用3D軟件進(jìn)行圖像設(shè)計，更多人買不起價格百萬的3D打印機，怎么辦？
根據(jù)《福布斯》雜志的報道，普通人可以把產(chǎn)品創(chuàng)意上傳到Shapeways公司網(wǎng)站，網(wǎng)站給出各種材料的價格，你可以選擇購買，然后由公司幫你打印，產(chǎn)品出來你就可以在網(wǎng)上賣了。該公司CEO稱，2011年，他們已經(jīng)印制了75萬種產(chǎn)品，打印材料包括塑料、不銹鋼、銀、陶瓷、玻璃，還能套色打印。公司還開了類似蘋果的體驗店，讓更多的愛好者到店里參觀，定期舉辦3D打印設(shè)計學(xué)習(xí)班。
還有些公司將3D建模軟件分享到互聯(lián)網(wǎng)，你可以用它把一張iPhone照片轉(zhuǎn)換成3D圖像數(shù)據(jù)。一款名為Photofly的軟件，只要有一臺單反相機或者是普通卡片機，就可以將你自己的人像生成3D數(shù)據(jù)，然后上傳到3D打印機公司，他們就可幫你打印。
在中國，小型3D打印機也早就進(jìn)口中國市場，目前有的牙科醫(yī)院可以用3D打印機打印病人牙齒的模型，為病人安裝新牙齒決定尺寸。
奇跡已經(jīng)發(fā)生
3D打印，真有這么神奇嗎？還是先讓我們看一看那些已經(jīng)發(fā)生的故事吧。
2011年3月22日，歐洲航空國防集團推出世界第一輛打印自行車。這輛空中自行車由尼龍纖維等作為打印機的“墨水”打印出來，強度高于鋼或鋁。在打印“生長”過程中，同時加上輪子、軸承和車軸等零件。車身也可依駕駛者的體型量身打造。關(guān)鍵是，自行車可以騎。
歐航打印自行車不稀奇，它的子公司空中客車公司計劃在2050年左右用3D打印機打印出整架飛機。根據(jù)《福布斯》雜志的報道，此架飛機80米長，曲面機身由透明材質(zhì)制成，可讓乘客感覺翱翔在云端。今年年底，空客會在A380客艙里先使用3D打印的行李架，而空客公司生產(chǎn)的軍用飛機“臺風(fēng)”式戰(zhàn)斗機，之前也使用了3D打印的空調(diào)系統(tǒng)?？湛偷膶κ植ㄒ艄?，也已經(jīng)利用3D打印技術(shù)制造了大約300種不同的飛機零部件，包括將冷空氣導(dǎo)入電子設(shè)備的導(dǎo)管。
2011年7月，英國南安普頓大學(xué)一位教授和他的團隊，打印了一臺最高飛行時速100英里的電控飛行器，2米長的機翼、集成操縱面以及艙門，均由打印機制作而成；2011年9月，首輛3D打印的汽車現(xiàn)身加拿大溫尼伯市……
而在美國，維克·弗里斯特再生醫(yī)學(xué)研究所所長、外科醫(yī)生安東尼·阿塔拉，曾在演講中當(dāng)眾捧出了一個3D打印而成的腎臟！
其他被3D打印出來的，目前有服裝，打印“墨水”是錦綸，已在法國時裝設(shè)計展上展示；日本人則打印肚子里的胎兒，前提是母親把X光照片提交；其他如耳環(huán)、杯子、鞋子等就更多了。
未來并非坦途
今年8月，美國南加州大學(xué)工業(yè)與系統(tǒng)工程系教授比洛克·霍什內(nèi)維斯透露，他們正在開展一項研究，目標(biāo)是在不到20小時的時間內(nèi)打印出一幢面積2500平方英尺的建筑。該項目目前已經(jīng)獲得美國宇航局和美國軍方的支持和資助。目前教授和學(xué)生已經(jīng)做出了打印墻體的打印機，打印材料是混凝土。
至于哈佛大學(xué)，該校工程與應(yīng)用科學(xué)院的科學(xué)家已把3D印刷按鈕添加到動畫軟件里，動畫片里的虛擬物，打印出來就成了真實的。這個項目8月7日在美國計算機協(xié)會大會上做了詳細(xì)展示。研究得到了美國國家科學(xué)基金會、皮史斯動畫工作室和約翰·西門·古根海姆紀(jì)念基金會的支持。加入的團隊還有德國柏林大學(xué)及美國康奈爾大學(xué)。
倫敦奧運會后，耐克官網(wǎng)宣布，耐克要打印跑鞋，能提高運動員整體效能3.5%，而0.7%的提升就能顯著提升運動員的成績。以100米世界紀(jì)錄9秒58計算，理論上能提高成績0.3秒以上。要知道，人類100米短跑速度100年才提高了2秒而已。
然而，如此之多的好消息，并不意味著3D打印就將一路坦途。前途是光明的，道路是曲折的，這話用在3D打印身上，同樣如此。
首先，3D打印目前還存在打印材料方面的許多限制，3D打印機目前能使用材料的種類還離規(guī)?；a(chǎn)很遠(yuǎn)。
為此，Shapeways公司正在努力為用戶提供更多的3D打印材質(zhì)，如蠟、鈦、金等高端金屬，甚至木材也在考慮之列。另外，Xerox PARC公司正在研發(fā)傳感器、晶體管等電子產(chǎn)品的打印材料，這就意味著消費者可以根據(jù)自己設(shè)計打印手機或者M(jìn)P3之類。
第二個限制是價格。3D打印產(chǎn)品不管是打印1件還是100件，價格都相差無幾。不過，對軍隊來說，在后勤跟不上的時候，用打印機打印個武器是件好事。因此，美國國防部對3D打印最感興趣。
3D打印技術(shù)的第三個挑戰(zhàn)，是知識產(chǎn)權(quán)如何保護。一旦所有物品能用數(shù)字文件來描述，它們就會變得更容易復(fù)制和傳播，盜版的風(fēng)險相當(dāng)大。而如果盜版成風(fēng)，就沒有人愿意花重金去突破關(guān)鍵技術(shù)。
