阿諾爾德走到一臺(tái)奇特的大機(jī)器前，按下按鈕，對(duì)它響亮而清楚地說：“我要硬鋁螺帽，直徑4英寸。”接到指令后，機(jī)器發(fā)出低沉的轟鳴聲，燈光閃爍，閘板緩緩打開，人們眼前赫然出現(xiàn)了一顆閃光發(fā)亮的螺帽。
有了這臺(tái)“萬能制造機(jī)”，制造出活蹦亂跳的大蝦、口香糖、手表、沙拉醬都不在話下。
這是美國科幻作家羅伯特·希克利描寫的關(guān)于“萬能制造機(jī)”的場(chǎng)景。人類去太空生活需要2305件不同的物品，但飛船的空間有限，只要一臺(tái)“萬能制造機(jī)器“，一切問題迎刃而解。
這也許并非天方夜譚，3D打印技術(shù)正在將科幻帶到現(xiàn)實(shí)。
今年7月，英國《每日郵報(bào)》報(bào)道稱，美國賓夕法尼亞大學(xué)宣布用改進(jìn)的3D打印技術(shù)打印出了鮮肉，這種利用糖、蛋白質(zhì)、脂肪、肌肉細(xì)胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉類相似的口感和紋理，就連肉里的微細(xì)血管都能打印出來。
多個(gè)領(lǐng)域已開始試水
簡(jiǎn)單來講，3D打印機(jī)是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的快速成型裝置。它與普通打印機(jī)工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有“打印材料”，通過成型設(shè)備把“打印材料”以疊加的方式制成實(shí)物模型。
世界上第一臺(tái)3D打印機(jī)誕生于1986 年，美國人 Charles Hull 發(fā)明，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來制造物體。1992年，該公司賣出第一臺(tái)商業(yè)化產(chǎn)品。
到現(xiàn)在，3D Systems已經(jīng)和Stratasys公司一起，成為了全球最知名的3D打印機(jī)兩巨頭，他們?nèi)ツ甑哪隊(duì)I業(yè)收入分別為2.9億美元和1.7億美元，產(chǎn)品覆蓋汽車、航空航天、消費(fèi)電子、娛樂、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域。
過去一年，從器官到鮮肉，再到房子、飛機(jī)，從某種意義上說，只要3D打印使用的耗材足夠廣泛，它就能創(chuàng)造無限可能。
美國《福布斯》雜志報(bào)道稱，歐洲飛機(jī)制造公司Airbus（空客）的設(shè)計(jì)師正計(jì)劃從飛機(jī)零部件開始，在2050前達(dá)成3D打印飛機(jī)的計(jì)劃。這一計(jì)劃耗資不菲，但相較于傳統(tǒng)飛機(jī)制造，3D技術(shù)造就的飛機(jī)重量輕了65%，大幅縮減操作成本。
該公司還稱今年年底，空客會(huì)在A380客艙里先使用3D打印的行李架，而其生產(chǎn)的軍用飛機(jī)“臺(tái)風(fēng)”式戰(zhàn)斗機(jī)，此前已經(jīng)使用了3D打印的空調(diào)系統(tǒng)。
還有一名自稱“HaveBlue”的美國人，在3D設(shè)計(jì)分享網(wǎng)站Thingiverse發(fā)文稱自己最近成功打印出手槍的部分組件，并結(jié)合真槍其他部件制作成一把槍。他曾在農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行了試槍，累計(jì)射擊200余次，槍身依然完好無損。
在醫(yī)療健康方面，3D打印技術(shù)已經(jīng)開始擁有更多實(shí)際的應(yīng)用。
今年2歲的艾瑪患先天性多關(guān)節(jié)攣縮癥，這種疾病的癥狀為四肢不能伸直，肌肉僵硬。通常成年患者會(huì)佩戴金屬機(jī)械臂以幫助手臂活動(dòng)，但剛滿兩歲的她由于太小，無法佩戴市面上生產(chǎn)的金屬機(jī)械臂。兩名美國科學(xué)家別出心裁地想到了3D打印機(jī)，他們將成人使用的機(jī)械臂按比例縮小，并將打印命令輸入3D打印機(jī)，3D打印機(jī)可以直接制作出輕快的機(jī)械臂，現(xiàn)在艾瑪可以戴著這種機(jī)械臂自由活動(dòng)雙手。
據(jù)悉，目前美國已有15名患先天性多關(guān)節(jié)攣縮癥的兒童戴上了這種機(jī)械臂。隨著他們的成長，這種機(jī)械臂可以不斷進(jìn)行更換。
第三次工業(yè)革命？
近日，美國國家增材制造創(chuàng)新學(xué)會(huì)開始投入了7000萬美元，希望能把3D打印技術(shù)推廣到過去未曾涉足的新領(lǐng)域。在電腦上調(diào)整設(shè)計(jì)稿之后，就能在無需重新整備機(jī)器、無需建設(shè)新工廠的情況下制造產(chǎn)品。
這種基礎(chǔ)研究的成果正是基于這一想法，當(dāng)你還能夠打印一件東西的時(shí)候，為什么還要費(fèi)勁去制造它？
現(xiàn)在，英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》已經(jīng)開始將它視作是“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動(dòng)實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命”。
《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》稱，以3D打印為代表的第三次工業(yè)革命，以數(shù)字化、人工智能化制造與新型材料的應(yīng)用為標(biāo)志。它的直接表現(xiàn)就是工控計(jì)算機(jī)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已進(jìn)入成熟階段，即成本明顯下降，性能明顯提高，工業(yè)機(jī)器人足以在很多方面替代流水線上的工人。
不過，要真正走入大眾主流的視野，3D打印還面臨至少三方面的考驗(yàn)：一是3D打印材料的可用性，二是成本居高不下，三是知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)問題。
相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年3D打印市場(chǎng)規(guī)模17.1億美元。盡管這一數(shù)字僅占全球制造市場(chǎng)的0.02%，但有業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，到2020年之前，3D打印機(jī)將可以從事小規(guī)模生產(chǎn)，制造過去的勞動(dòng)密集型工藝品和商品。
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