3D打印：造福抑或造孽

杨冠宇

5月，致力于以3D打印技术制造枪支的分布式防御公司，新设计的“完全3D打印手枪”在奥斯汀首次进行了试射。

美国《华盛顿邮报》5月22日报道称，美国国家航空航天局（NASA）已选中总部位于得克萨斯州的系统和材料研究公司，向恩里科·迪尼（Enrico Dini）投资12，5万美元，为宇航员制造“营养可口”食品的3D打印机。根据设想，这种3D打印机将按照“数字菜谱”混合各种粉末，制造色香味俱全的食品，打印出一顿顿美餐。之前，恩里科·迪尼设计的神奇3D打印机，“打印”出整幢建筑，比常规建筑快四倍。

而5月初的另一件关于3D打印的事则引起空幻，美国一名大学生设计出世界上首个3D打印枪支，并将草图上传到网络，不少人争相下载、制造，打印出的手枪甚至被神不知鬼不觉地带上了列车，引发公众对枪支管制的热烈讨论。

3D Printer（3D打印），这项只有迄今为止不到30年历史的技术，被英国的《经济学人》评价为“与其他数字化生产模式一起，推动第三次工业革命的实现”，也被美国《时代》周刊列为“十大增长最快的工业”。3D打印技术在美国已经产业化，2011年3D打印市场规模有17.1亿美元，这一数字仅占全球制造市场的0.02%。行业预估，在制造商的推动下，到2016年，3D打印市场规模将达到31亿美元，2020年达到52亿美元。

3D打印能做什么？

这是一种快速成型的技术。它以数字模型文件为基础。运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。不再需要传统的刀具、夹具和机床就可以打造出任意形状，根据零件或物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型，过去多在工业设计，模具开发领域被用于制造模型。在使用3D打印机时，软件通过电脑辅助设计技术（CAD）完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成形，这与传统打印机最大的区别在于，3D打印机使用的“墨水”是实实在在的原材料。

如今，貌似神奇的这项技术，通过开源处理之后，逐渐走入日常生活，打印出各种千奇百怪的东西，未来，3D打印机的应用也将会更加广泛。珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支。这些模型打印可以涉及到的领域里，3D打印会先动谁的蛋糕呢？

3D打印技术可以简化普童人制作产品的流程，并降低制作成本。发明家只需几个小时即可将他们的最新设计变成实物，然后经过调整后再打印出来，而不必等待好门周由工厂生产原型产品。

工业领域虽然也拥有注压成型这样的技术，但却需要由工匠制作一个金属铸件，然后将加热后的塑料倒入其中，因此，这种方法只有在大规模生产时才能实现成本效率。而有了3D打印机，无论产量是1件还是100万件，平均成本都一样。“我要制作出独一无二的手机套也不会产生太大成本。”得克萨斯大学工程师瑞恩·维克（RyanWicker）说，“打印100件不同的产品的成本效率与打印100件相同的产品完全一样。”

恩里科·迪尼称，3D打印机应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。这也是这种打印机技术发展迅猛的主要原因之一。在消费电子业、航空业和汽车制造业，3D打印已经变得越来越流行。

一款被命名为“Urbee”的打印汽车已经亮相。这款打印汽车是由一个特制3D打印机层叠建造车身，不会在短时间内分解，至少可以使用30年。它采用汽油和电力混合发动机，仅使用类似大小普通汽车八分之一的能量，成为世界上最环保的汽车之一，却也能在高速公路上每加仑汽油行驶200英里。同时，汽车行业在进行安全性测试等工作时，会将一些非关键部件用3D打印的产品替代，在追求效率的同时降低成本。

如今类似的3D服务公司在世界各地蓬勃发展。除了最有名的shapeways，3D打印机的生产厂商之一3D Systems也设立了一家合资公司Mqast，这家公司的机器已可以支持用铝和不锈钢来打印。

有报道称，一位老爷车收藏者利用这种3D打印机打印出了收藏品中缺失的零件，终于让他收藏的老爷车得以重新启动。这种技术甚至可以制作单个的喷气式飞机上的空气动力导管，而不再需要工序麻烦地制作很多不同的元件去组装它。

人工太空餐

在NASAm项目经理、系统和材料研究公司工程师安詹·康特拉克特解释这—项目的灵感时说，他曾用3D打印机为妻子打印出巧克力。打印巧克力的试验促使系统和材料研究公司开始考虑，还有哪些食品可以打印生成。

系统和材料研究公司把比萨饼作为他们的第一个目标。之所以选择比萨饼，因为它包含多种营养和口味。同时，比萨饼的多层次构造，是使用3D打印技术的关键。比萨打印过程首先需要打印底层的面团，打印过程中会进行烘烤，随后加入番茄粉末、水和油完成番茄酱的打印，顶部还会有个蛋白质层。目前整个工程还处于初级阶段，未来如果真能成功，那将成为里程碑式的事件。

理论上，宇航员如果想家，甚至可以吃到根据妈妈的爱心菜谱做出的食品。打印机能够联系地球并接收个性化烹饪指导或菜谱。康特拉克特说：“妈妈可以在电脑中设计一款甜饼，把甜饼发送至航天飞机。她的儿子或女儿就可以在圣诞节打印出这款甜饼。”事实上，利用3D打印技术做饭也并非异想天开，2011年，康奈尔大学就设计出一款打印机，利用面团在器皿中的运动制作食品。

目前许多经济学家认为现在的食物供应不能满足世界上120亿人的口粮。打造这个3D打印机的工程师期待着哪天地球人的厨房里都有个3D打印机，用它打印食物来养活家人。

如果说，3D打印在食品领域的作用只是有趣的尝试的话，在医疗方面的运用就更加振奋人心。

日本的杉本博士自2011年以来一直使用3D打印机制作准备手术的病人的器官复制品。使用患者的CT和MRI图像，医生可以使用3D打印创建真人大小的复制器官。这些复制的器官模型外层是半透明的，医生可以从外面看到结构和骨骼，每个模型需要花费500至1500美元的费用。

比利时欧斯祖斯基大学的拉斐尔教授也在口腔颔面外科研究实验室，使用3D打印技术通过病人的骨骼结构建立物理模型。“时间是关键的，如果接受手术的患者，内部组织暴露时间过长，就存在更大的风险。外科医生采取CT或锥束CT扫描的病人并使用Maxilim软件导出骨部分，将3D文件转换成可打印的文件，打印出一个全尺寸的3D物理模型。手术前对模型的了解和研究，让我们可以很容易地为病人赢得一个小时，这对病人来说是一个重要的消息”，拉斐尔教授说。

两岁的Emma Lavelle患有先天性多发性关节挛缩症（AMC），这种病阻碍了她的肌肉和关节生长并使肌肉和关节变得僵硬。在治是AMC方法中，最具前景的一项治疗是WREX设备，这是一款身体铸件，搭配弹性绷带和假朕节，可帮助AMC患者抬举四肢。

研究人员塔里克·拉赫曼和设计师惠特尼·山姆珀尔用3D打印设备，打印出缩小版的WREX设计中的小部件给Emma。Emma现在可以自由移动手臂，可以像正常孩子一样玩玩具，自己吃饭。甚至不需要父母的帮助就可以拥抱父母。

2012年，美国麻省理工学院和宾夕法尼亚州大学的研究人员已经使用糖物质混合物和自制式3D打印机建立了一个完整的血管组织。令人震惊的是，通过这种技术“制造”出来的血管可以“生长”出类似于肌肉的组织。宾夕法尼亚大学的研究人员称，他们已经可以“生产”这种带有脉管组织的人造器官。其工作原理是将肉由内向外“打印”出来，这样便于先“打印”出脉管系统，从而使得肉可以围绕着这些脉管系统生长。

不久前，医学杂志《牙科材料》（Dental Materials）刊载利用3D打印机“制造”骨骼的论文，而且宣称该技术已经应用于临床。在实验室测试中，这种骨骼替代打印材料已经被证明可以支持人体骨骼细胞在其中生长，并且其有效性也已经在老鼠和兔子身上得到了验证。

现在，3D打印版的关节和骨头正在帮助大约3万名病人正常行走，而1000万人正使用3D打印版适合自己的助听器，在不远的将来，3D打印机还可以打印药物处方。

造出枪支怎么办？

如今的3D打印机体积越来越小，速度越来越快，价格越来越低，基础的3D打印机只有微波炉那么大，有了它，任何人都可以成为制造商。

现在人们可以在一些电子产品商店购买到这类打印机，工厂也在进行直接销售。一套3D打印机的价格从一般的750美元到上等质量的27000美元不等，再有10年或者20年时间，很多家庭都可以拥有一台3D打印机，只需要上网下载设计图，就可以随心所欲打印任何需要的物品。经历了互联网、网上购物、网络生活后，3D打印将成为下一个潮流。

不过，3D打印除了造福人类，它的另一方面也带来隐忧。

5月。—直致力于以3D打印技术制造枪支的分布式防御公司，新设计的“完全3D打印手枪”在得克萨斯州奥斯汀首次进行了试射，这支枪包括枪管、弹簧等在内的重要部件均以民用3D打印机制作，材质为塑料，发射22LR口径的枪弹，可以在2米距离内有一定杀伤力。“分布式防御”的创始人科迪·威尔逊称这种枪为“维基武器”。英国BBC记者在现场见证了这次试射。BBC记者称，美国烟草酒精和枪支管理局的相关负责人说，美国法律规定“个人有权制造仅供自己使用的枪支”，因此这支3D打印枪支在美国是完全合法的。

此前，“分布式防御”公司为代表的许多企业、组织和个人都进行过3D打印枪支的实践，但一般限于用3D打印制造下机匣、弹匣等非主要受力部件。而这次试射的3D打印枪支中包括枪管、弹簧等均为的3D打印方式成型的工程塑料部件。

全枪仅有击针和子弹不是3D打印方式制作，这是因为如果用塑料制造击针，它的硬度将无法击发子弹的底火。据了解，用工业级大型3D打印机制造金属材料的枪械其实并不困难，只是价格异常昂贵，不过这一技术已经在部分西方枪械公司研制样枪时使用。而“分布式防御”等组织和个人又直试图进行的是使用家用级3D打印机制造塑料材质的枪械，其中的主要困难在于塑料部件的强度不足。

由于是全塑料制品，这种3D打印强制可以轻松躲过安检，它所产生的持有枪支，以及携带枪支等一系列问题，都有待于认定并规范。