《科学大众》
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3D打印，打印出一个不一样的世界
2013-06-19 16:44:473D打印，打印出一个不一样的世界
文/ 青 云
如果足不出户，在家里就能打印出一只愤怒的小鸟玩偶，这可能吗？
随着3D 打印机的出现，我们的梦想逐步变为现实。如今，3D 打印不但可以用于人造器官、无人机这样的尖端制造项目，还逐渐进入人们的日常生活，帮助我们打印出各种生活用品。在不久的将来，3D 打印机很可能改变人们的购物模式，引发第三次工业革命。
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打印如同蚕织茧
什么是3D 打印？简单地说，3D 打印就像我们平时所用的打印一样，是把电脑中的文档打印出来。只不过，我们平常所用的打印机是把文字和图像打印在纸张或其他介质上，是一种平面的打印过程。而3D 打印是把电脑中的立体图像直接打印成一个真实的物品。比如说，你可以把电脑里的芭比娃娃和愤怒的小鸟从打印机里打印出真实的玩偶。
3D 打印机不用纸或墨，而是通过计算机辅助设计、远程数据传输、激光扫描、材料熔融等一系列技术，使塑料粒、金属粉、陶瓷粉等材料熔化，并按照3D 电脑图像的结构，将材料一层层叠加起来，最终把电脑图像变成实物。
3D 打印的原理和蚕织茧有些类似，蚕吐出很细的丝，一层一层把自己包裹起来，就形成了一个“立体”的茧。虽然目前材料和工艺不一样，但3D 打印的基本原理都是根据要打印的物体形状，通过一层层地堆积而成一个立体的物品。
传统制造业制造物品往往是做减法，就是把一些材料通过截断、裁剪、打磨等方法来获得制造物品所需的尺寸，制造的过程中免不了浪费原材料，还会带来一定程度的污染。然而，3D 打印物品则做的是加法，就是将粉末、液体、片状等细碎材料逐层堆积成一个物品，就好像一层层打印上去一样。因此， 3D 打印又被专业人士称为“增材制造”。
就像普通打印机打印文字和图像需要有电脑文档一样，3D
打印也需要有相应的3D 文档。一般先在电脑中用专业的3D 设计软件进行产品建模，再将建成的3D 模型“分区”成逐层的截面，再转换为打印格式，输入到3D 打印机进行打印。
3D打印技术可把电脑中的3D图像打印成真实的物品
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打印尖端零件
目前，3D 打印技术已经广泛应用在尖端制造业。在我国神舟九号飞船中，3 位宇航员的坐垫就是天津市快速成型技术工程中心利用3D 打印机制造出来的。
为什么尖端制造需要3D 打印技术？这是因为3D 打印不走样。研究人员怎么设计的，3D 打印机就可以一模一样地打印出来。因此，航空航天领域中一些精密度要求高、结构复杂且需求量少的零配件，有时则需要3D 打印来完成。
3D打印月球基地
3D 打印最初叫“快速成型”技术，表明它具有快速制造的优势。2009 年，我国在制造客机C919 主风挡窗框时，当时要从国外订购至少需要两年时间，模具费要1 300 万元；而用3D 打印技术，两个月就做出来了，成本费还不足模具费的1/10。
利用3D 技术打印一些个性化专业产品也独具优势。比如，传统的假肢厂生产出来的假肢像服装一样是有尺码的，残疾患者只能选择一个比较接近自己需求的尺寸，有时会因为尺码不完全合适而很痛苦。有了3D 打印，符合残疾患者个性化需求的假肢就可以生产出来了。
3D 打印甚至有望打印出具有生物活性的人造器官。美国康奈尔大学研究人员詹森·斯佩克特等人打印出“以假乱真”的人造耳朵。他们在3D 打印模架中注入胶原蛋白凝胶，其中有生物活性的成骨细胞，3 月之内这些柔韧的人造耳朵中“长出”软骨组织。
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打印走进生活
3D 打印走进我们生活的脚步，将越来越快。食物、玩具、服饰、艺术品、人造假体、交通工具、房子，都可以是它的杰作。
在未来，人人都可以是设计师，利用3D 打印技术在家里制造出各种各样属于我们自己的个性化用品。有人预测，未来的家具生产商将不再需要设计千篇一律、缺乏新意的产品，而是由顾客提供自行设计的产品图。购物网站可能只需提供产品设计图，由顾客在家自行打印成品，从而大幅减少运费。家里来客人了，缺一把椅子，通过打印机随手就可以打印出来。
如果家里有一台3D 打印机，孩子想要一个玩具，在3D 设计模型平台上选好自己喜欢的风格，重新定义尺寸之后点击打印。20 分钟后，玩具就已经在孩子手中了。
3D打印照相馆
美国一家工作室开始了3D 打印鞋的服务，他们打印出来的第一双鞋子是结构复杂的凉鞋，是按照公司一位女职员的脚部尺寸完成的，那位女职员穿上之后连称“没有任何夹脚的感觉”。日本一家公司已经推出世界上第一家 3D 打印照相馆，而我国也出现了好几家3D 照相馆，第一家在西安。整个制造过程分为三个阶段：拍照、建模、打印。15 分钟后，和顾客一模一样的小人偶就打印出来了。
首个3D打印耳朵
由于3D 打印机现在还比较贵，每家买一个还很不现实。因此，美国一家公司开发出3D 打印自动售货机。你可以把自己设计的产品，或者从网络上下载的3D 模型，通过电子邮件发送给3D 打印服务公司的自动服务系统。然后，你到离家最近的3D 打印自动售货机，输入打印密码，你需要的物品就自动打印出来了。
3D打印自行车
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打印引发工业革命
美国《时代》周刊曾将3D 打印列为“美国十大增长最快的工业”之一。有专家预测，到2015 年，桌面型3D 打印机及专属材料实现产业化。到2020 年，工业商用型3D 打印机实现规模产业化。
英国《经济学人》杂志2012 年发表文章称，3D 打印采用“增材”制造，相对传统的“减材”制造是一种颠覆性的变革，可能引发一场工业革命。第一次工业革命时，制造业的特点是单机分散式生产；第二次工业革命时，制造业的特点是流水集约式生产。
3D打印人偶
工业革命不会因为3D打印技术的出现而立刻发生，但是当3D 打印给工业生产和经济组织模式带来颠覆式的改变时，工业革命就不远了。
