3D打印助力梦想

一个是冷冰冰的工业设计，一个是手术室中的抢救与移植，一个是前卫时尚的泳衣和眼镜，这些完全不相干的事件有什么相通之处吗？——答案是肯定的。最近，全新的3Ｄ打印技术为我们制造了诸多惊喜。可以预见在不久的将来，这一技术必将在不同领域引发革命性影响，甚至有人认为，该技术可能会像互联网一样改变我们的世界，尽管目前它仍处于起步阶段。
　　神秘之机
　　对于大多数人来说，3D打印听起来或许非常陌生。到底什么是3D打印呢？
　　其实3D打印跟普通打印过程非常类似，都是先在电脑上利用软件设计出产品的蓝图，然后再根据自己的喜好，调整尺寸、颜色等等，直到自己满意为止，最后，按下打印键，OK，剩下的交给机器就行了。只需要几分钟，伴随着一阵嘟嘟声，你刚才设计好的蓝图就变成了成品。说起来，3D打印与普通打印似乎并无二致，但别忘了，这是“3D打印”，因此，打印出的不是一张纸，而是一个立体物体。打印中，普通油墨被换成了各种材质，通过喷嘴喷出像是塑料、尼龙等原材料，就像是普通打印一样，先打印出一个层面，然后通过激光的热量或是胶水，将这些喷出的材料固化在一起，继而再打一层，和下面一层凝结成一体，如此层层叠加，一个3D立体产品就诞生了。
　　了解了3D打印的步骤，接下来让我们看看3D打印究竟可以帮助人们实现哪些创意。
　　3D打印泳衣
　　说起衣服，大家的第一印象肯定就是柔软轻便，由纺织服装企业完成服装的打样、裁剪、缝盘、印花、整理这些工序，但如果我告诉你这样的产品也可以打印出来。你相信吗？
　　前不久，美国时装设计师玛丽·黄与3D打印领域的专家詹娜·费瑟就将这一设想变为了现实——利用3D打印机“制造”了世界上首款3D打印的比基尼泳衣。
　　他们首先扫描了模特的体型，再通过一款3D计算机辅助设计软件在电脑上设计出泳衣的样图，然后通过机器为模特打印出合适的泳衣。泳衣的材质为尼龙，具有牢固、易弯曲、轻便等特点，泳衣厚度仅0.7毫米，而且这种材质经水浸泡后会更加柔软舒适，既是绝佳的打印材料，也是合适的制衣材料。这款泳衣因此也被命名为“尼龙12”。
　　为了保证泳衣的牢固耐用，费瑟还专门编写了一个计算机程序，以方便设计师计算并修改泳衣的样式，确保泳衣穿上后不会意外断裂。
　　对于爱美的女性来说，这样一件独一无二的泳衣无疑将成为夏日沙滩上吸引人们眼球的必杀装备，而且这样的泳衣已经在网上公开销售了；只是泳衣价格贵得有点离谱，两件套合计约4000元人民币。不过，随着3D打印技术的普及，泳衣价格有很大的下降空间。
　　3D打印太阳镜
　　在我们印象中，太阳镜生产的套路是先画设计草图，然后将修改过的模型送交制造商，再批量生产。时尚达人恐怕不会满足于戴一副不断“撞镜”的“街镜”出门，可是，太阳镜又不像时装，可以定制。利用现在的3D打印技术，时尚达人们可以量身定制个性太阳镜了。
　　前一段时间，青年设计师亚瑟·李维使用一台3D打印机制造成功了个性太阳镜。他没有按照传统方式先画草图，而是用黏土做出模型——就像我们小时候用橡皮泥捏模型一样，进而再采用计算机辅助设计程序按照他理想的样式一点点修改调整，然后将最终结果输入电脑中。几个小时后，3D打印机通过喷射熔融态ABS热塑性工程材料，一点一点打印出了他设计的太阳镜，整个太阳镜包括镜片在内全由塑料制成。与传统方式相比，这种制作方式更为高效迅速且非常经济。
　　在今年的纽约时装周上，李维现场演示了他的打印太阳镜，作为与Lady Gaga一路的前卫青年设计师，他的方案给现场嘉宾留下了深刻的印象，颠覆了人们以前对时尚产业的理解，几乎重新定义了时尚的概念和内涵。
　　3D打印飞机
　　很多人年少时都怀有一个翱翔蓝天的梦想，希望自己亲手设计并制造一架飞机，但在现实中真正实现这一梦想谈何容易。不过，英国南安普敦大学的工程师却让人们离这个梦想只有一步之遥——世界上第一架“打印”出来的飞机最近成功升空。
　　这款飞机从前到后——包括舱门、机翼、整体控制面等机身的5大模块——均是通过“打印”方式生产出来的，也就是先由设计人员设计出样本，利用尼龙激光烧结机层层打印出塑料或者金属结构，再将这些部件组合起来。只需要几分钟一架完整的飞机即可组装完成，而且不需要借助任何工具。这款名为“SULSA”的飞机，翼展长两米，最高时速接近100英里（约合每小时160千米），科研人员希望利用这架飞机进行勘探、邮递等任务。
　　虽然人们打印出的只是一架无人机，但整架飞机从提出设想到首次试飞成功仅花了几天时间，制造成本也只有5000英镑。在过去，采用常规的方法和材料制成这样一架飞机，恐怕需要几个月时间，而且费用高昂。因为不需要额外的安装工具，所以如果你想对飞机的外形、体积、材质做些改变，甚至是颠覆性的变化，都不是难事。
　　帮你实现这些的，就是最新的3D打印技术。
　　3D打印下颌骨
　　不久前，比利时一位83岁的老妇人下颚严重感染，需要进行摘除置换手术，但对如此高龄的患者，医院采用常规的显微重建手术显然不合适，因为患者要面临手术时间长、风险高等一系列问题。针对这一病例，科学家大胆使用了3D打印技术，并成功完成了摘除置换手术。
　　该手术由比利时哈瑟尔特大学的研究所负责实施，来自荷兰的外科医生全力进行配合。手术过程非常复杂，需要根据患者的情况预先设计好下巴，然后打印出来，就像我们常见的打印一样，其间利用计算机控制高精度激光加热钛粉颗粒，以保证这些颗粒准确地融合在一起。一层一层地打印之后，最终形成了一个由多层钛粉构成的完整立体下巴。1毫米大约有33层，一个立体的完整的下巴，将会有数千层之多。就下巴本身来看，不仅设计了酒窝，还留有一些小孔，以帮助肌肉附着在下巴上。另外，这个下巴上还有沟槽，可以引导血管和神经在沟槽当中再生。最后，在打印出的下巴上涂上生物陶瓷涂层，该涂层具有良好的生物相容性，可以防止患者身体出现排异反应。全部搞定之后，通过手术将下巴植入患者面部即可。手术历时4个小时，听起来似乎非常耗时，但要知道，常规摘除重建手术要耗时近20小时，还要用患者自身的口部器官。手术进行得很顺利，而且非常成功，病人麻醉清醒后不久就能开口说话，第二天就恢复了正常的说话和吞咽功能，仅过了4天，这位高龄手术患者就回家了。新下巴的重量为107克。如果一切正常，患者在后续手术中通过植入牙桥和假牙就完全康复了。这在以前，几乎是不能想象的，病人经历常规手术后至少需要留院观察2～4周。
　　该项手术小组的领导专家对这项技术相当看好，认为这种为患者量身定制的植入物将在未来被广泛使用。
　　3D打印巧克力
　　看够了那些冷冰冰的工业打印项目，现在让我们来看看能够调动起我们味蕾的美食吧。对于美食家而言，自己动手做出一道“色香味”俱佳的美食，是他们不懈的追求，但不少人往往窘于手艺有限，只有干瞪眼流口水的羡慕份儿。现在，借助3D打印技术，人人都可以成为大厨。
　　英国埃克塞特大学的研究人员近日开发出世界第一款“3D巧克力打印机”。他们使用的材料不是钢铁和尼龙等材料，而是液态巧克力。打印工作流程和前面提到的大同小异，只不过因为巧克力的特殊性，需要额外考虑到巧克力在输入和输出时的黏稠度以及温度，所以研发人员特别安装了一套保温及冷却系统，用来保证巧克力输入和输出的定型效果，以使打印过程能够顺利进行。当一层巧克力打印出来后，要稍待片刻，经过一个凝固过程之后，才能进行下一层的打印。最终得到一个层层堆叠而成的立体图像。
　　为了照顾“吃货”的兴趣，充分满足他们的动手欲望，3D巧克力打印机特别配备了一套在线控制软件，操作者尽可以按照自己的想法设计专属于自己的巧克力样式，并将其在线发送至打印现场，就可以静待专属于自己的巧克力了。甚至你还可以打印出巧克力服装，既可以穿在身上又可以随时吃掉。
　　由于创意新颖，3D巧克力打印机在试用阶段就广受好评，英国零售商对其市场前景颇为看好。
　　前景广阔
　　3D打印技术最吸引人的地方就是可以按照我们自己的想法生产物品，而不必在工厂里量产商品。在这样一个追求个性的时代，“独一无二”无疑具有巨大的吸引力，你大可不必担心和别人撞衫，也不必头疼千篇一律的礼品。
　　这项技术更为深远的意义则在于，自产自用的绿色和高效。我们只需要花费批量生产的成本就可以做出单件产品。更重要的是，对于一些构成复杂的产品，我们可以反复修改调整，不必像传统方案那样建立专门的生产线生产出样品后，再对样品反复修改，避免了传统生产方式对资源的浪费。正因为其对地球和环境的正面作用，3D打印机在国外也被称为快速成型机。
　　如今，3D打印机凭借其小巧、快捷、廉价、高效等特点在很多行业得到广泛应用。理论上，你见过的没见过的几乎所有物品都可以利用这项技术来进行生产。换言之，将来每一个人都是设计师和工程师，每一个家庭或办公室都是工厂，如此或将掀起一场新的产业革命。
　　【责任编辑】赵 菲