看過法國時裝大師Jean Paul Gaultier的設計秀很多天了，最讓筆者一直忘不掉的，不是他為麥當娜、Lady Gaga、電影“吾棲吾膚”和名牌香水瓶等創作的驚艷至暈的設計，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《侏羅紀公園》、《阿凡達》、《鋼鐵俠》以及《復仇者聯盟》中已有應用。

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？

原理并不復雜

最簡單地說來，3D打印技術原理并不復雜。說到底，它是添加劑制造技術的一種形式，只不過與傳統制造業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行一系列數字切片，并將切片信息傳送到打印機，打印噴頭立刻啟動，根據切片信息，一層層極薄地堆疊出立體物件，形成產品。

使用的打印材料——添加劑是其中關鍵。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，使它們依照事先設計的形狀，通過打印機打印，一層一層地堆疊，直到產品最后定型。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、學術雜志，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”，英國《經濟學人》雜志則認為它將“與其他數字化生產模式一起推動實現第三次工業革命”。

或許正因為此，美國總統奧巴馬最近撥款3000萬美元，在曾經的美國制造業中心俄亥俄州建立了美國國家級3D打印添加劑工業研究中心，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不繼續流失到中國和印度。他除了希望科學家們打印人體器官等幫助醫學進步，也要求打印士兵機器人之類保家衛國。美國《外交政策》雜志甚至宣稱，制造業的未來在美國而不在中國，因為“3D技術進步，將使中國的制造業像過去20年里美國制造業那樣迅速衰落”。

打印走進生活

 
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3D打印設備的公司，所采用的技術被稱為立體光刻技術，利用紫外線照射可將樹脂凝固成形，以此來制造物體。1988年，該公司開始生產第一臺3D打印機SLA-250，1992年，賣出第一臺商業化產品。

目前，這家公司已經和Stratasys公司一起，成為了全球最知名的3D打印機兩巨頭。前者已經在納斯達克掛牌，并在2012年初收購另兩家3D打印機品牌。后者也已經在納斯達克上市，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軟件進行圖像設計，更多人買不起價格百萬的3D打印機，怎么辦？

根據《福布斯》雜志的報道，普通人可以把產品創意上傳到Shapeways公司網站，網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，產品出來你就可以在網上賣了。該公司CEO稱，2011年，他們已經印制了75萬種產品，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打印設計學習班。

還有些公司將3D建模軟件分享到互聯網，你可以用它把一張iPhone照片轉換成3D圖像數據。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數據，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打印機也早就進口中國市場，目前有的牙科醫院可以用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。

奇跡已經發生

3D打印，真有這么神奇嗎？還是先讓我們看一看那些已經發生的故事吧。

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《福布斯》雜志的報道，此架飛機80米長，曲面機身由透明材質制成，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，而空客公司生產的軍用飛機“臺風”式戰斗機，之前也使用了3D打印的空調系統。空客的對手波音公司，也已經利用3D打印技術制造了大約300種不同的飛機零部件，包括將冷空氣導入電子設備的導管。

2011年7月，英國南安普頓大學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打印的汽車現身加拿大溫尼伯市……

而在美國，維克·弗里斯特再生醫學研究所所長、外科醫生安東尼·阿塔拉，曾在演講中當眾捧出了一個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、杯子、鞋子等就更多了。

未來并非坦途

今年8月，美國南加州大學工業與系統工程系教授比洛克·霍什內維斯透露，他們正在開展一項研究，目標是在不到20小時的時間內打印出一幢面積2500平方英尺的建筑。該項目目前已經獲得美國宇航局和美國軍方的支持和資助。目前教授和學生已經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，該校工程與應用科學院的科學家已把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日在美國計算機協會大會上做了詳細展示。研究得到了美國國家科學基金會、皮史斯動畫工作室和約翰·西門·古根海姆紀念基金會的支持。加入的團隊還有德國柏林大學及美國康奈爾大學。

倫敦奧運會后，耐克官網宣布，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模化生產很遠。

為此，Shapeways公司正在努力為用戶提供更多的3D打印材質，如蠟、鈦、金等高端金屬，甚至木材也在考慮之列。另外，Xerox PARC公司正在研發傳感器、晶體管等電子產品的打印材料，這就意味著消費者可以根據自己設計打印手機或者MP3之類。

第二個限制是價格。3D打印產品不管是打印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打印技術的第三個挑戰，是知識產權如何保護。一旦所有物品能用數字文件來描述，它們就會變得更容易復制和傳播，盜版的風險相當大。而如果盜版成風，就沒有人愿意花重金去突破關鍵技術。