三维打印引领第三次工业革命

用打印机“打印”水杯、小提琴、首饰甚至汽车和飞机，这不是异想天开，而是已经可以轻松实现的技术。

　　近二十年来，三维打印技术在一些发达国家兴起。专家认为，这种技术代表制造业发展新趋势，它和其他一些数字化生产模式的涌现，将推动实现第三次工业革命。

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　　随心打印

　　每到周末，１４岁的赖利·刘易斯都会和好友一起迫不及待地钻进自家车库，找他们最喜欢的伙伴“饶舌男”——一台初级的组装版三维打印机。

　　孩子们先在电脑操作界面上完成设计，传输到打印机上，然后摁下打印键，等待“饶舌男”把他们的设计变为实物。

　　“饶舌男”开始工作。熔化的塑料是“墨”，从一个可灵活移动的喷嘴里均匀喷出。伴随着嗡嗡的电流声，喷嘴来回移动，一层超薄的塑料圆环在工作台上出现并定型。然后，喷嘴降低零点几毫米，喷出一层略小的塑料圆环。如此由上至下，层层圆环叠加起来，一个塑料杯制作完毕。

　　如果对这个杯子的简单造型不满意，想给它加个手柄或在杯身上刻上名字，只需提前在电脑程序里加以修改，“饶舌男”就能严格按照程序设计，制作出符合要求的成品。

　　刘易斯设计打印出一个“完美的”齿轮，得到伙伴们夸赞。一个名叫弗农的男孩想把论文打印在塑料上而不是纸上，因为这“肯定能把老师震住”。

　　刘易斯的爸爸戴维当初花１５００美元买来全套元件，父子俩一起用了３２小时组装。这款神奇机器迅速获得孩子们青睐，成了他们的大玩具。他们享受自己动手设计、想要什么就打印什么的乐趣。刘易斯家车库里已经摆满他们的作品：火箭模型、吉他、餐具。

　　相比微波炉大小的“饶舌男”，工业用的三维打印机个头更大，功能更强，售价也更高，从五千美元到一百万美元不等。可用于三维打印的“墨水”材质也更加丰富，包括各种颜色的塑料、金属、玻璃和陶瓷。

　　过去２５年间，三维打印技术已广泛应用于多个领域。奔驰、本田用它制造汽车模具和配件；波音、洛克希德－马丁公司用它打造航模和零件；微软公司用它设计电脑鼠标和键盘；医疗设备机构用它为用户定制助听器和牙套；建筑师用它复制建筑模型。美国研究人员甚至已研制出三维食物打印机，能用食材打印饼干、苹果派等。

　　美国“三维系统”公司首席执行官阿贝·雷琴塔尔说，利用三维打印技术，顾客可以买到绝对个性化的产品，“宝马公司能为你量身定制新车，车身自带你的姓名，坐椅贴合你的体型。（比利时知名巧克力）戈黛娃的巧克力糖造型将和你的容貌一模一样。”

　　“只有你想不到，没有它打印不了的，”他说。

　　市场潜力

　　行业咨询公司“沃勒斯协会”提供的数据显示，三维打印技术的市场销售额已达１７亿美元，且有望在２０１５年前升至３７亿美元。

　　作为三维打印技术的发明者和领头羊，“三维系统”公司去年收益２.３亿美元，比前年增长四成多。

　　公司设计的一款新型打印机“立方体”（Cube）定于今年五月上市，其工作原理和“饶舌男”类似，应用程序则借鉴苹果公司产品，更方便顾客操作。

　　它的自带程序里已预先装载大量物品设计图，比如棋子、首饰、厨具等，顾客无须学习复杂的三维设计软件，便可直接打印所需物品。

　　此外，“立方体”还支持无线网络链接，顾客能从网站付费下载更多物品设计图：一只玩具大象收费４.９９美元，一枚戒指１０美元，一把剃须刀１５美元。

　　总部设在纽约的Shapeways公司是“三维系统”的有力竞争对手。这家公司走的市场路线与购物网站“亚马逊”类似：顾客通过网站上传自己设计的产品图，或订购现有的设计图，公司则按图打印产品，送货上门。

　　在Shapeways的网站上，既有标价７６０美元的珊瑚造型台灯，也有只卖几美元的小饰品，还有一些仅三维打印技术才能制造出的稀奇玩意儿，例如类似俄罗斯套娃但不能打开的“套球”。

　　Shapeways公司首席执行官彼得·魏马尔肖森说，他们每个月售出大约１０万件产品，其中最受欢迎的是珠宝首饰、苹果手机套和玩具火车。

　　影响工业

　　三维打印技术如今的飞速发展和巨大市场潜力，或许是发明人查克·赫尔当初没有预料到的。

　　３０年前，赫尔在加利福尼亚州南部一家名为紫外产品公司的制造企业工作，开发用于家具保护涂层的紫外线固化树脂胶技术。身为工程师和物理学家，赫尔喜好动手实验，经常花好几个小时把一层层树脂堆积起来制作模型。

　　“那时，我已经当了２０年工程师，深知制造塑料模具有多麻烦。你得先绘出每个部件的设计图，然后找精密工具制造者为你加工。一旦设计有问题需要修改，一切都得重来。整个过程需要至少６个星期。因此，我很想能拥有一台机器自己制造模具，”现年７３岁的赫尔回忆说。

　　几经努力，在紫外产品公司办公楼的一间密室里，赫尔研制出第一台三维打印机。它使用树脂当墨，用一盏可移动的紫外线灯使树脂固化定型。赫尔满心欢喜向公司老板展示新发明，却得知公司快要倒闭，自己面临失业。

　　他于是向老板提议，自己提供新技术、公司提供资源，合作成立一家新公司，开发推广这种被他称为“立体印刷术”的新技术。

　　新公司被命名为“三维系统”。如今，赫尔依然供职于这家公司，身份是“首席技术官”，他的研究室里堆满了实验设备和样机。

　　在同行布雷·佩蒂斯眼里，赫尔的发明被怎么夸耀都不为过，因为它意味着单调大规模制造模式的终结。家具生产商将不再需要设计千篇一律、缺乏新意的产品，而是由顾客提供自行设计的产品图；亚马逊等购物网站则只需提供产品设计程序，由顾客在家自行打印成品，从而大幅减少运费。

　　英国《经济学家》周刊认为，尽管仍有待完善，但三维打印技术势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。这些突破将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具，改由更加灵巧的电脑软件主宰——这便是第三次工业革命的标志。

　　航空发动机巨头罗尔斯·罗伊斯公司工程和技术总监科林·史密斯说：“大工厂里人挤人的时代将一去不复返。”

　　相关链接：“打印”器官

　　用细胞取代墨水作为“打印”原料，日本国立富山大学教授中村真人发明出三维生物打印机，能每秒喷射数千个细胞，使细胞相互叠加，构成人体器官。

　　经过３年研究，中村真人已成功利用活细胞制成一条直径１毫米、含２种不同细胞的双壁管道，这类似人体血管的３层管壁结构。

　　他还造出只有头发丝粗细的单壁水凝胶管。

　　这种用来“打印”细胞的三维“喷墨”生物打印机可细致分辨细胞排列位置，每分钟制造１．５厘米长的管道。

　　中村真人说：“我希望最终能造出人体心脏。”