“神笔”成真

一支真实的“神笔”

对打印机你一定不陌生吧。或许你家里的电脑就连着一台喷墨打印机，按下“打印”按钮，一张你精心制作的小白兔的图案就打印出来了。你有没有想过,有那么一天，当你按下“打印”按钮后，最终打印出来的是一只可爱的小白兔玩具，或是一块美味的巧克力蛋糕。这是不是就像“神笔马良”故事中马良手中的那支神笔，画什么，什么东西就成了真的，小鸟会飞，鲤鱼会游，黄牛能耕地。你也许会以为那只是神话故事或科学幻想，其实不然，这是正在迅速发展的三维打印技术，那支真实的“神笔”就是“三维打印机”。所谓三维的就是立体的，简称3D，因此人们就叫那支“神笔”为“3D打印机”。

“减法”和“加法”

你有没有注意到，人们习以为常的传统的加工方法，做的多是“减法”。妈妈买了块好面料准备给你做件新衣裳，第一道工序就是裁剪，按照样板把面料中不需要的部分剪掉。工人用毛坯加工零件，也要通过一道一道的工序，把不需要保留的毛坯上的材料去除。但自然法则并没有禁止人们用“加法”来加工所需的产品。如果你看过母亲是如何为你织毛衣的，你就会发现她用的就是“加法”，随着两根编织针飞快地上下舞动，一圈又一圈的毛线层层叠加，最终织成了毛衣。你可以把一元的硬币一个一个叠起来，叠成一个圆柱体；在两个这样的圆柱体上放置一把小尺，就建成了一座小桥。在这个游戏中你用的也是“加法”。

小白兔诞生记

3D打印机就是用“加法”工作的。首先，你得使用电脑软件制作出你想打印的小白兔的三维效果图，并将它导入3D打印机。3D打印机会把这只立体的小白兔分解成许许多多个很薄很薄的“切片”，然后逐片打印，并在每两片之间喷上凝胶，将它们牢牢地粘合在一起，最终成为一个立体的实物。而每一“切片”的打印又分为两步：首先，在需要成型的区域喷洒一层特殊的胶水，每一滴胶水都很细很小，且不易扩散。然后，再均匀地喷洒一层特殊的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化粘结，而没有胶水的区域则仍保持松散状态。就这样在一层胶水一层粉末的交替下，你想要的小白兔玩具就被“打印”出来了。打印完毕后，只要清除那些可以继续利用的松散的粉末，一只可爱的小白兔玩具就到手了。

这种分层加工的方式与喷墨打印机的工作原理非常相似，只是打印的耗材不再是纸张、墨盒，而是胶水以及金属、塑料、陶瓷、巧克力、砂糖等材料的粉末。当然，这些胶水和粉末都是经过特殊处理的。目前的3D打印机已经能够实现与彩色照片相同的分辨率。由于每层“切片”的厚度只有0.01毫米，因此，即使你要的实物表面有文字或图案也能够清晰地打印出来。如果使用有色胶水，还能实现彩色打印，色彩的丰富程度与彩色电视相当。由于打印精度高，打印出来的产品质量就好。如果打印的是成套机械，其中的齿轮、轴承、拉杆等都可以正常活动。

打印笛和琴

好的乐器不论是笛是琴，都是手工制作的。不久前，美国的研究人员用3D打印机制作了一支功能齐全的长笛。这支长笛的笛身使用了一种较硬的材料，吹口则是另一种，另外还用了一种比较柔软的材质衔接和密封。经过15个小时的打印后，研究人员去掉了打印时用于支撑的材料，再加上了弹簧，最终，它的吹奏效果几乎和乐团中使用的长笛一模一样。

而德国的一家专业小提琴制作公司，则用3D打印技术制作了一把著名品牌的小提琴的复制品。它采用了更加复杂的技术，尽管它使用的原材料是工业聚合物而不是木材，但最终制作出的小提琴质量之高，依然是对传统手工业的一大挑战。

为胎儿塑像

最近，英国伦敦的超声中心利用3D打印机为尚未出生的胎儿“塑像”，让准妈妈提前看到肚子里宝宝的真容。他们先把胎儿的超声波扫描照片输入电脑，制作出胎儿的三维图像，并测量出影像的体积，然后用3D打印机打印出胎儿的模型，再根据这一模型制作出宝宝的铜像。孕妇可以在怀孕24周后制作胎儿塑像，因为那时的胎儿已经成形并开始增加体重。

“胎儿塑像”服务推出后广受欢迎。一位新生儿的母亲说，“给宝宝制作铜像是庆祝她出生的一种好方法，这种方法充满艺术气息。看过铜像后，再看到刚出生时的宝宝，你会感到很奇妙，就好像已经见过面一样。” 这项技术不仅可以给准父母带来欢乐，还能帮助医生提高有先天缺陷婴儿的存活率。医生可以利用这一技术制作出胎儿先天缺陷部位的精确模型加以研究，这对今后可能实施的手术大有裨益。还有一些胎儿有基因缺陷，这意味着他们可能无法存活，而留下的胎儿塑像可以帮助家长寄托哀思。

复制大拇指骨骼

最近，瑞士科学家使用特殊的3D打印机，首次打印出了人体拇指骨骼。他们首先为需要复制的骨骼拍摄三维相片，如果这一骨骼已经丢失或者严重受损，就对存在的相对应的“孪生骨骼”进行镜像拍照。例如：右手拇指骨骼受损严重，就对左手的拇指骨骼作镜像拍摄。所谓镜像，简单地说就是左右互换，就像在镜子中看到的自己与你是左右互换的。然后，将三维照片数据输入3D打印机，该打印机就用预选的材料打印每一层“切片”，直至形成一个完整的拇指骨骼结构。

预选材料中的磷酸三钙和聚乳酸，是人体中固有的结构原料。打印出来的骨骼结构起到的是再生骨骼的“脚手架”的作用；这个脚手架上包含着数以千计的微孔，用于放置骨骼细胞，骨骼细胞在微孔里生长，最终这个“脚手架”会完全生物分解；丢失或受损的拇指骨骼就复原了。这项技术的突破，为医生基于患者自身细胞培育替换骨骼铺平了道路。从理论上说，它可以复制出人体的任何骨骼结构。

打印整幢建筑

3D打印机在生产应用方面有着巨大的潜力。目前，珠宝首饰、汽车外壳、特殊足球靴、山地自行车、无线电遥控飞机等都已被成功地打印了出来。最令人叫绝的是一位美国研究人员，他居然用3D打印机一次性打印出了他祖父留下的一块挂表；虽然整块表都是塑料的，但挂到墙上后竟然真的滴答滴答地走动了起来。眼下，科学家正在考虑如何用3D打印机打印出整幢建筑；如何用生物细胞作材料，通过“3D生物打印机”，打印出皮肤、软骨、骨头和更为精细的心脏瓣膜。

尽管到目前为止，3D打印机的价格对普通家庭来说仍然很高，与喷墨打印机相比，打印的速度仍然很慢，但是随着三维打印技术的迅速发展，要不了多少年，更小、更快、更便宜的3D打印机就会进入寻常百姓家了。你只要想一想这些年来个人电脑、手机、数码相机的发展历程就会明白了。到那时，独具个性的牙刷、水杯、玩具、拖鞋、眼镜架、手机外壳等等都可以在家里打印出来。你既可以上网查找这些东西的描述文件和翔实图纸，也可以全部由自己独创。请相信，3D打印机正在一步一个脚印地向你走来。

也是一把双刃剑

三维打印技术也是一把双刃剑。它的发展，使得制造业的成功不再取决于生产规模，而取决于创意。而且，单靠创意还不够；一旦产品能用数字文件来描述，模仿者也能轻而易举地在市场上快速推出新产品。因此，首创者的竞争优势将前所未有地变得比以前更短。就连苹果公司用于防拆解的特制螺丝，在3D打印技术面前也显得很脆弱。在网上，很容易就能找到相关设计，只要把工具“打印”出来，拆解iPhone手机，分析其中的技术，就不再是数码达人们的专利了。因此，在发展三维打印技术的同时，需要加强知识产权保护。

更令人忧虑的是，甚至连法律上明令禁止普通人拥有的东西，也能通过3D打印机制造出来。例如，在美国，购买枪支及其部件需要办理相关手续，否则被视为非法，但却没有规定，如果用自己的3D打印机把枪支打印出来，该如何处理。