神奇的“打印”技术

雄伟庞大的建筑物，可以在工地“打印”建造；翱翔在蓝天的飞机，能够在流水线上“打印”生产；长在人身体上的器官，随时在机器上“打印”复制；你说，这有多神奇!

　　

　　打印建造新型建筑

　　

　　2008年，国外一家高科技公司成功开发了专门用于建筑业的巨型3D立体喷绘打印机，可以将建筑设计师的作品按实际尺寸直接“打印”在工地上。

　　在打印过程中，事先要在预定区段的地上铺好一层砂石材料。机头的移动和喷绘则由计算机设计软件全程操纵，打印流程连续进行。计算机读取的3D设计数据输入到控制软件之后，喷嘴就会将类似“墨水”的黏结剂浇洒到数据对应的区域。粘上黏结剂的地方，砂石材料便在24小时内完成黏结固化，形成坚固的人造整体砂岩。测试表明，它的强度和牵拉力都优于硅酸盐水泥凝集。而且，固化过程不需要使用任何措施来增加结构强度。建筑物打印建造的施工过程，是从底部开始逐层往上，每次升高5～10毫米。每一层进入固化阶段后，就可以在其上添加新的一层，无须等到完全固化。

　　据报道，施工人员利用巨型3D打印机，现已完成了“放射虫大帐篷”仿生形态建筑的缩小模型。这是一个长宽高各3米的独立砂石结构，而最终的帐篷式建筑物有10米高，将于2010年在意大利的彭特德拉建成。

　　建筑专用巨型3D打印机尽管尺寸庞大，整体结构却非常简单。2名工人在几小时内便可以安装或拆除完毕，进行运送和装配十分方便。这种打印建筑新工艺的问世，使得将来更易出现更多的自由构思和自然模拟建筑。

　　

　　造飞机如同打印文稿

　　

　　美国洛克希德马丁公司生产的“臭鼬”无人驾驶飞机，制造流程一反常态。它并不是以传统的方式组装而成，而是在流水线上以“打印”的方式制造，堪称世界上第一架“打印”飞机。

　　这架翼展为28米的“打印飞机”，整个制造过程就和我们在电脑中储存文稿，然后连接打印机进行打印一样。飞机设计师首先在电脑里设计出稿样，然后将高分子聚合物材料当作“墨水”填入。这些高分子聚合物和加入的金属成分，被一层一层地黏和、定型，形成整架飞机的结构或零部件，并进行最后组装。

　　这种全新的飞机制造方法，流程大大简化，90％以上的部分都可以采用自动化操作。此外，采用这种新型设计制造方式，还可以为用户定制不同要求的个性化飞机，或是根据需要改变飞机的局部设计，尽最大可能满足各种需要。

　　

　　在太空生产零部件

　　

　　科学家发明的“电子束直接成型技术”，是一种“打印”生产金属部件的新工艺。电子柬将金属材料熔化，并按照要生成物件的详尽图纸使熔化的金属逐层成型。这个过程持续进行，从图纸到可使用的零件一步完成。

　　美国宇航局的科学家认为，未来在月球基地上，考察队员如果需要零部件或工具，完全可以使用“电子束直接成型技术”在月球上自行生产，而不再从38万千米外的地球订货，更无需用火箭或登月舱运送。至于材料，可以将登月后废弃的飞行器熔掉，也可以从月壤中挖矿取材。目前，在地面上试验使用的电子束直接成型设备体积比较庞大，运送到太空困难很多。为此，美国宇航局的研究人员将按比例缩小，生产出一种能够在太空使用的灵巧设备。并计划在宇航局的喷气式飞机上进行无重力试验后，送到国际空间站测试。

　　

　　新奇的“骨骼打印机”

　　

　　加拿大科学家研发的“骨骼打印机”，利用类似喷墨打印机的原理，以人造骨粉及某种酸性液体为“油墨”，以一层类似陶瓷粉末的薄层为“纸张”，“打印”出与患者缺损骨骼相一致的立体人造骨骼。医生在治疗时，将这种人造骨植入患者体内，可以起到替代作用。这种技术一经推出，立即轰动了国际医学界。

　　在操作中，科学家通过扫描仪构造出受损骨头应有的形状，以3D影像传送至特制的一台与“骨骼打印机”相连的电脑上。电脑发出指令到“骨骼打印机”，将“墨盒”里储存的“油墨”喷洒到“纸张”。因为两者发生化学反应，导致厚为0.01厘米的“纸张”自然变硬。在这样往来重复的过程中，可以根据需要设定不同高度，将一层层纸进行叠加，随心所欲地制造出不同规格的立体人造骨骼。通常，“打印”出一块与缺损骨骼一模一样精密的立体人造骨骼仅需10分钟左右的时间。

　　骨骼打印技术在骨科、脑系科、口腔科等多种治疗中都有用武之地。不过，“骨骼打印机”打印出来的人造骨骼在人体内是否会有排异性；可能会达到什么程度；能不能在人体内完全无害的自然消解；如何能有效地刺激新骨骼和血管再生等等一些问题，需要更多翔实的资料和进一步的医学实践来判断，还要在动物身上实验以及进行人体临床的研究。

　　

　　“打印”复制皮肤

　　

　　打印复制皮肤是科学家研究人类皮肤结构所取得的重要进展。这种方法能够革新皮肤创伤的治疗手段，即将应用于临床医疗。

　　在复制中，技术人员首先要把患者创伤的各项数据输入电脑。然后，从供给者的身体上取得皮肤细胞，在类似墨汁一样的营养液中培育，再把培育出来的皮肤细胞通过“打印”方式复制在一个出来的皮肤支架上。这个支架不但会在新生皮肤的生长过程中为其定型，还能增加皮肤的稳定性。在新生皮肤用于患者身体的创口时，这个支架也可以帮助新生皮肤与创口完美地契合，让皮肤固定在创口处，直到它能够稳定下来。就像做外科手术时用的缝合线一样，这个支架也会随着时间的推移慢慢地自然溶解。与现在进行皮肤移植手术的程序相比，患者不需要服用免疫抑制剂。