1，现实中的“万能制造机” 

美国科幻作家罗伯特·希克利的小说《万能制造机》中，主角带着一台“万能制造机”飞往太空。这台奇特的大机器机身上杂乱的安装着刻度盘、小灯和各种指示表。主角之一阿诺尔德站在机器前，按下按钮，响亮而清楚地说：“我要硬铝螺帽，直径为4英寸。”接到指令，机器发出低沉的轰鸣声，灯火闪烁，闸板缓缓打开，他们眼前赫然出现了一颗闪光发亮，已经制好的螺帽。接着，这台机器就像神奇的阿拉丁神灯，为他们送来活蹦乱跳的大虾、矿泉水、手表和沙拉酱。 

然而在现实生活中，“想要什么就出产什么”还只是个梦想，远没有科幻小说里描绘的那般轻松随意。但如今，通过3D打印技术制造小零件、食物、自行车、建筑甚至人的皮肤、肾脏等都已不再是天方夜谭，称之为另一个意义上的“万能制造机”似乎并不为过。2012年英国《经济学人》杂志第一季度封面文章《3D printers》中，称3D打印机为改变未来世界新的创造性科技。文章介绍，3D打印机能够“打印”出实体3D物品，功能上与激光成型技能相同，采用分层加工、叠加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统车、铣、磨等减材制造技术完全不同。 

简单来说，3D打印是断层扫描的逆进程，断层扫描是把某个东西“切”成许多叠加的片，3D打印即是一片一片的打印，然后不断叠加成为一个立体物品。根据3D打印机的工作原理，只要电脑软件能设计出3D模型，或是对实物进行360度扫描，3D打印机就能够根据建好的3D模型将它制造出来。这种新的生产方法对每件物品进行独立加工，而不是每一道工序用一套模具。之所以称为“打印机”，是因为其参照了传统打印机的技术原理——其“打印”过程是分层加工的，与喷墨打印十分相似。

文章预测，在不久的将来，从鞋、眼镜到厨房用具等各种产品上，这种大规模定制化（mass customization）最终将超越传统的规模化生产方式(mass production)（即注塑模型的生产方式）。未来，制造业将彻底摆脱集中式管理模式，人们将不再需要工厂，生产线和装配线也会随之消失。

2，3D打印机的前世今生

3D打印的概念早在几十年前就已提出。上世纪70年代，随着3D辅助设计的兴起，设计师能在电脑软件中看到虚拟的三维物体，但要将这些物体用粘土、木头或是金属做成模型却非常不易，可以用费时费力费钱来形容。 

于是，“快速成型”机应运而生，这便是3D打印机的前身。在这个过程中，麻省理工学院的一项发明扮演了重要的角色。1994年，来自麻省理工学院的几名科研和技术专家发明了一种名为三维打印（Three Dimensional Printing，简称“3DP”）的技术，并申请了专利。这种技术的成型速度快，设备价格便宜，操作起来更简单，尽管精度不够高但做概念商品或模型绰绰有余。1997年，为了将3DP技术推向场，Z Corporation公司正式成立。Z Corporation也是最早提出把3D打印机当成办公用品的3D打印机生产厂商。

当前3D打印机的突破性发展离不开意大利发明家恩里科·迪尼（Enrico Dini）的贡献。当时恩里科正在麻省理工学院进行国际学术交流，在研讨会后，学院老友向他介绍3D快速成型相关技术，恩里科一边观察眼前的机器，一边翻阅技术资料。几分钟后，他转过身对老友说，为什么不用它来造房子呢？ 

几个月后，第一台建筑打印机概念机面世。经过改良，2007年4月正式竣工。同年，恩里科在伦敦创立了3D建筑打印公司Monolite UK Ltd.。2010年3月，恩里科又向媒体宣告，经过4年研发，他已成功研发出一款名为“D Shape”的大型3D打印机，它能够打印出一幢完整的建筑。 

“传统打印机只能打出很薄的一层，而这种机器经过改良，在厚度上有了突破。打印过程由一层薄薄的沙子开始，打印机从喷嘴处喷出以镁为主要原料的黏合胶，这些黏合胶跟沙子混合并在打印机对其施压后变成岩石。之后再放上一层薄薄的沙子，重复以上的操作，岩石层就会越来越厚，最终打印成设计中所需要的构造物形状。成品可以是一座雕塑或整个大教堂等等。”恩里科接受媒体采访时说，“使用这台机器打印出来的建筑物比传统方式要快4倍，原料成本只是普通水泥的1/2到1/3，打印过程中的废料极少。” 

3，广阔的应用空间 

过去3D 打印技术常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现在正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术直接生产的零部件。目前3D打印技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、航空航天、医疗产业、教育、武器制造以及其他领域都有所应用。

在建筑业，不仅仅是打印建筑模型，科学家们预测，在将来，锯切、钻孔和砌砖等建筑技术都将被3D打印所替代。恩里科称，他正与诺曼·福斯特建筑设计公司以及阿尔塔太空公司合作，研究设计一种可以使用月球尘埃打印的3D打印机，届时可以在月球上快速建造人类基地。 

在影视界，3D技术已在电影特效中使用。为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具，在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中都有应用。

3D打印机也将进入汽车领域与医疗领域。2014年，世界上第一款采用 3D打印零部件制造的电动汽车“Strati”亮相，整个制造过程仅用了44个小时。由美国亚利桑那州的Local Motors汽车公司打造。Strati只有40个零部件。除了动力传动系统、悬架、电池、轮胎、车轮、线路、电动马达和挡风玻璃外，包括底盘、仪表板、座椅和车身在内的余下部件均由3D打印机打印，所用材料为碳纤维增强热塑性塑料。

目前，3D打印牙齿、骨骼修复技术已经成熟，并在医院得到了快速普及；而3D打印细胞、软组织、器官等方面的技术目前仍处于继续研发阶段。当前3D打印在医疗领域主要有两类应用，第一是外置的医疗器械，包括康复辅具、假肢、医疗模型、诊疗器械等；第二是偏个性治疗的医用植入物，比如将3D打印的骨骼、软骨、关节、牙齿等产品，通过手术植入体内，不过后者应用程度偏低。 

4，瓶颈中的未来之光 

3D打印技术现如今也面临着一些问题。

第一，现在3D打印技术的精度约为0.1 毫米，而且打印机本身的售价偏高，不过，随着技术的进步和成本的降低，这个缺点会得到改善甚至会和普通的激光打印机成本一样。

第二，生物3D打印机也面临着诸多挑战，其中之一是其打印出的物体如何与身体其他器官尤其是大的组织更好地结合，因为任何打印出来的器官或身体组织都需要同身体的血管相连，而这可能非常难实现。一旦克服了这个技术障碍，在未来几十年内，生物打印技术将成为一项标准技术。

第三，社会公共安全问题。3D 打印技术即将走进寻常百姓家，只需要枪械的设计图纸，并用于一台3D 打印机，即可自行生产枪支。这将对社会治安带来很大的影响，所以未来是否会有相关的立法和限制措施来进行管控是影响3D 打印发展的一个重要因素。

第四，知识产权问题，3D打印机让资本和创作重组，这也必将涉及到知识产权问题。就像音乐作品一样，数据文件更容易仿制和扩散。新的设计设想一旦流入互联网，被盗版的几率大增，这将会严重损害原创设计师的权益。

但无论如何，3D打印带来的无穷影响将不容小觑。正如《经济学人》杂志就曾经评价：“伟大发明所能带来的影响，在当时那个年代都是难以预测的，1750年的蒸汽机如此，1450年的印刷术如此，1950年的晶体管也是如此。而今，我们仍然无法预测，3D打印将在漫长的时光里如何改变这个世界。”

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