3D打印技术未来，没有什么“打印”不了

□本刊记者石海芹张威



3D打印技术未来，没有什么“打印”不了

□本刊记者石海芹张威

披萨、汽车、楼房，甚至人体器官……你能想象这些东西都可以通过打印机打印出来吗？3D打印技术真正步入市场不过几年间的事，然而现在让越来越多的普通人感受到——3D打印，离日常生活越来越近。

4月25日，李克强总理来到大美四川考察，在参观成都创客空间的时候，驻足观看一台3D打印机，还花10元钱买了一只3D打印的镂空小熊。

为什么3D打印技术会受到李克强总理的关注？早在去年8月，他主持国务院专题讲座，讨论加快发展先进制造与3D打印等问题时说：“3D打印是制造业有代表性的颠覆性技术。它改变了传统制造的理念和模式，具有重大价值。”今年5月，国务院发布了《中国制造2025》规划，次月国务院成立国家制造强国建设领导小组，将打造制造强国提升到国家战略的高度。李克强总理认为工业制造是国民经济的重要支柱，是实现发展升级的“国之重器”。发展3D打印等前沿制造技术，是打造制造业强国、实现经济转型的重要一步。可见，对3D打印技术，李克强总理不只是关注，而是特别重视。

从1986年查克·赫尔发明第一台3D打印机到现在已经有30多年了，但3D打印成为人们耳熟能详的词却是近几年的事儿。虽然它还不够成熟，但已足以让很多人领略到它的神奇之处。

吃货注意，一大波儿3D打印美食正在靠近

大家可能还记得《云图》，这个电影为我们展现了食品3D打印机的独特魅力。在影片中，美女用手指在屏幕上划动两下，一个完整的食材展现在屏幕上，进而食品3D打印机开始打印工作。

现实生活中，在食品加工业，3D打印技术悄然带来了一场变革，改变着人们对加工食品的看法，颠覆着传统餐饮业。

早在2011年，3D打印技术的应用就扩展到食品加工领域。英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机，这是3D食物打印机的雏形。之后，西班牙的一家创业公司开发出名为Foodini的3D食品打印机，正式完善了3D食物打印机的功能。

中国在3D食物打印技术方面也是奋起直追。比如，让高大上的3D打印技术“爱”上中国煎饼的，是两位清华高材生。吴一黎今年34岁，是清华大学的高材生，毕业后曾先后供职于著名的甲骨文和IBM公司，薪资不菲。但在外企的高压工作，在带给他丰厚收入的同时，也让吴一黎“收获”了颈椎病和眼疾。“因为时常加班熬夜，对身体影响挺大，加上身边那些西方同事们的思维和处事方式，也令我感到不适。”于是，他和年薪50万元的妻子刘佳雪（清华硕士），以及他在甲骨文的同事冯伟一拍即合地辞职下海，在2014年创办了“食好运”煎饼店。

2015年春节期间的一次同学聚会上，吴一黎遇到了清华软件学院的同班同学施侃乐。对方在读到博士之后，去了法国从事3D打印研发工作。回国后，他和身边的一帮清华校友开始创业，成立了“清软海芯”科技有限公司，力争在3D打印上寻求突破。两个人见面各自介绍了情况后，吴一黎突发奇想说：“能不能用3D打印机打印煎饼呢？”身边几位同学立即笑喷了：“3D打印可是世界前沿科技，用它做煎饼，简直是用核导弹打蚊子啊？”

但施侃乐却饶有兴致地对老同学说：“你的设想很有意思，为什么不试试呢？”他一直期望把3D打印拉下高科技神坛，让其渗透进人们的日常生活。“3D打印机现在还只是专业人士的工具，不是普通人的‘玩具’。当年在清华念书时，老师就谆谆教诲，说做软件不能‘自嗨’，软件服务的对象应该是千家万户，你这个打印煎饼的想法，就很接地气啊！”施侃乐称赞吴一黎道。

就这样，两位清华同学找到了志同道合的梦想，研制全世界第一台煎饼打印机。2015年初，吴一黎和施侃乐共同出资成立了“小飞侠”科技有限公司。小飞侠彼得·潘，在童话故事里是一个永远长不大的小男孩，一如童心未泯的他们，敢用高大上的3D打印技术去“摊”煎饼。科技和美食，至此搭起了一座奇妙的合作桥梁。

“第一次打出来的煎饼，花纹挺好看。可是我们把煎饼翻过来一看，有些地方已经糊了，有些地方还没熟。”吴一黎说，他们只得修改了烤盘的底部结构，把加热方式由“热传导”改成“热辐射”，实现均匀加热。

而在软件程序上，他们更是调试了无数次参数，为了打印一个茶杯垫图形的煎饼，总共就打了超过一万根线条，最终才打出均匀的可控制的线条。仅仅融合煎饼打印的部分程序代码，就耗费他们团队小半年的时间。令人哭笑不得的是，尽管吴一黎等人在此期间每天都焦头烂额，但并没有一个人成功瘦身，因为他们每天都有吃不完的“废品煎饼”！

“总之，各种需要修改的、之前没想到的细节问题太多了。”吴一黎回忆说，他们进行了大大小小一两百处改动。2015年夏天，团队成员终于研制出了“3D煎饼打印机”！

这台高科技“美食神器”长50厘米、宽60厘米、高40厘米，上面有一个A4纸大小的烤盘，下面铺了一排加热管。烤盘上方有一个固定面浆瓶的架子，可以前后左右移动。它使用的是挤出式3D打印技术，打印机喷头可以在X轴和Y轴两个方向移动，在Z轴方向无法移动，所以只能在平面上打印一定厚度的东西。用户只要在电脑、平板或手机上输入文字或图片，与这台“美食神器”联机后，就可以打印出人像、建筑、卡通人物等各种形状的煎饼！

施侃乐和吴一黎为这台打印机命名为“三弟画饼”，之所以叫三弟，不仅和3D谐音，而且颇具文化内涵——据历史记载，在1800年前的三国时期，有一次诸葛亮所率部队在被曹兵追杀中炊具尽失，发现伙夫那里仅剩些白面，足智多谋的孔明先生，就让伙夫在张飞部下一名士兵的铜锣上发明出了煎饼，且至今受到亿万中国人的喜爱。虽然这对清华兄弟使用3D打印技术，第一次把煎饼这种古老食品的制作由人工变成了机器，但为了纪念诸葛亮和张飞，也为了赋予自家的高利技煎饼一定的文史内涵，他们选择了“三弟画饼”这个有趣的名字。

2015年8月21日，吴一黎等人带着他们的煎饼打印机到西单美食节做展示，并以每张10元的价格售卖“文艺煎饼”，半小时就卖出了147张。“我要小黄人图案的！”“我要我们夫妻的合影！”“我写的一首小诗可以打印到煎饼上吗？”……当天，围观者兴致高昂，无论男女老幼，都争相定制个性煎饼。

除了装上料筒，在平板电脑上选择好图案，2分钟就能打出图案的、香喷喷的3D煎饼打印机，还有一家公司生产了一种专业无门槛的巧克力3D打印机，可以让每一个人成为巧克力3D打印美食家。据介绍，这样的3D打印机是智能化的，“甚至三岁小孩都能用”。通过SD卡连接或U盘与平板、电脑连接，成品可达到彩色的效果，打印的速度也可调节，面浆、蛋浆、巧克力浆、奶油、芝士等都可以作为原料。

可以想象将来的厨房会是另一番景象：不再油烟滚滚，烹饪可以别出心裁——我们可以借由3D打印技术，尽情发挥自己的想象力和创造力，让厨房成为创意的美食工厂。

这些电影大片中的3D打印，你看出来几个？

看过《十二生肖》的小伙伴们，可还记得片中成龙大哥3D打印鼠首的情节——带着手套在北京扫描，而在巴黎进行3D打印兽首。虽然片中带有科幻色彩，目前还不能这么快速复制，但却完美的展示了3D打印的全流程。3D打印技术已经在电影道具制作方面大显身手，比如电影《钢铁侠》《阿凡达》的部分银幕角色就使用了3D打印技术，电影《鬼妈妈》剧中主角20万个生动表情都是3D打印实现等等。

“电影人物的盔甲，手工制作需要很长时间。现在下班前把3D模型输入打印机，第二天上班就可以拿到成品。这至少节省了50%的时间，当然也降低了成本。”好莱坞特效公司Legacy首席系统工程师洛佩斯说。

确实，3D打印技术的应用可以大大减少这项开支在整个电影制作成本所占的比例。有媒体报道《星球大战：原力觉醒》拍摄现场也配备了工业级的3D 打印机，C-3PO 的所有部件的制作就是由它来完成。Anthony Daniels 现年69 岁，回忆起当年扮演 C-3PO 的时候，每次穿上重达30 磅的C-3PO 都需要花费差不多 2 个小时，光是头部就要折腾半个小时。C-3PO 是由塑胶和玻璃纤维组成，就以当时的技术条件来说，打造一套C-3PO 要30 万美元，如果道具在拍摄过程中不小心破损，修复的成本也非常高。因此，导演J.J. Abrahams 决定划拨出一定的资金用来购买3D 打印设备显然是明智的。在电影拍摄的过程中，3D 打印的C-3PO 穿戴起来很方便，只需要8 秒即可将头部戴好，即便某些部位穿起来不合身也没关系，只要调整一下打印参数再做一个就好了。可能有人会觉得为什么不直接用特效来代替真人扮演，按照 Anthony Daniels 的话来说，特效永远无法取代真人扮演所传递出来的真实感。

使用3D打印技术，不只节省成本，还可以将电影道具细节精加工，这在电影道具的制作周期上具有很大优势。大部分的电影特效造型都是通过三维软件建模制作完成，通过转换文件格式可直接由3D打印设备完成制作，后期通过喷漆工艺达到仿真的效果。这种模型往往是很多传统工艺所不能达到的。除了电影，国内部分动漫公司也在使用3D打印技术，在这种技术的推动下，未来娱乐行业的3D效果会越来越丰富。

说到3D打印与影视产业之间的联系，两年前已呈现出愈演愈烈的趋势。2014年10月，德国知名3D打印机制造商voxeljet公司宣布完全收购Propshop所有已发行股票，而 Propshop是英国一家从事3D建模和电影道具制作的公司，与之合作过的客户有华纳兄弟、环球影业、索尼电影、迪斯尼和BBC等，而参与过的知名大片也有不少，比如《007之大破天幕杀机》和《蝙蝠侠：黑暗骑士崛起》等等。

还有，亚特兰大的电影设备租赁公司曾经需要为“历史频道”打造一款有着复杂雕刻的墓碑，以往情况下，他们会找一个手工艺人进行手工制作，这是相当费时且昂贵的事。如今他们利用3D扫描仪简单收集墓碑上的雕刻内容，使用3D打印技术打印出一个复制品出来，完美重现该墓碑的所有细节。

眼下，像迪士尼那样直接购买3D 打印设备或是聘请御用3D打印工作室的电影厂商也有很多，比如《霍比特人》的官方道具制作商维塔工作室，“The Key of Erebor”就是通过3D 打印制作一系列人物饰品、武器等等。

值得一提的是，3D 打印也逐渐成为了拉近电影与观众距离的一个重要纽带。最鲜明例子就是《安德的游戏》，当中所有道具全部由3D打印机制作完成，负责3D打印工作的Sandboxr公司还开发出一个与《安德的游戏》相关的创作APP，粉丝们可以利用它创建自己喜爱的战舰，然后付出一定的费用将3D打印出来的成果带回家。以电影IP 来推广3D 打印产品的厂商越来越多，相比官方推出的特定形态的周边产品，3D打印赋予了消费者更多选择和创造性，这也将成为未来电影产业中相当重要的一环。

3D 打印技术的商业价值已经十分凸显，除了一些电影厂商御用的工作室外，民间企业也开始抢食3D 打印市场，此前被媒体关注的加拿大华裔大学毕业生张京一早在2013 年就成立了一间名为Corbel 3D 的公司，该公司所涉及的业务也包含电影道具制作。

从越来越逼真，越来越精美的3D 打印道具身上除了看到商机之外，当然也存在着一些“危机”。此前一直很吃香的道具师是否会因为3D 打印的出现而让职业生涯受到冲击？不过以当前的形势来看，道具师们除了额外学习3D 打印技术之外，似乎也没有更好的办法来抵挡这股浪潮了。

有了3D打印，我们连搬砖的机会都没有了

一天打印，七天拎包入住，让建房像搭积木一样简单，这不是吹牛，这就是3D打印。3D打印跨越了虚拟与现实的鸿沟，正在掀起一场产品制造的革命。这场革命也蔓延到了建筑业，一场对房地产业的“颠覆”已经在酝酿之中了。

举个例子，盈创科技早前在苏州“打印”的一幢六层高楼，只用了11天左右就完成了。没有了工人们加班加点忙碌的场面，只有3D打印机打印建筑模块，拼接组装的场面，杀手锏就是建筑3D打印机。采用这种机器，可节约建筑材料30%到60%，工期缩短50%到70%，节约人工50%到80%，整体建筑成本至少节省50%以上。

事实上，2014年8月，10幢 3D打印建筑在上海张江高新青浦园区内正式交付使用，作为当地动迁工程的办公用房。这些“打印”出来的建筑墙体是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”，按照电脑设计的图纸和方案，经一台大型的3D打印机层层叠加喷绘而成，10幢小屋的建筑过程仅花费24小时。这些新奇建筑据称寿命可达三五十年。

怎么做到的？3D建筑打印机，其实和常见的FDM打印机原理类似，只不过挤出来的是“建筑油墨”，也是打印机根据电脑CAD模型，层层叠加“油墨”逐渐累积成立体建筑物，之后再组装，加固就行了。它使用的“油墨”主要是建筑垃圾、工业垃圾和矿山尾矿等，当然也有水泥和钢筋，被人们形象的称为“吃进去城市建筑垃圾或沙漠，吐出来美丽的房子”。

3D打印出来的房子牢固耐用吗？相信很多人都有这样的疑问，然而用3D打印出来的墙体和房屋，强度是传统普通工艺的3倍。更重要的是，传统的房屋，千百个零部件靠水泥粘结，而用3D打印出来的房屋，一层只有一个零部件，结构会更靠谱。

从荷兰建筑师耗时3年3D打印的水岸房屋，到盈创科技在苏州3D打印的别墅和公寓，再到土豪迪拜即将打造的3D打印未来博物馆……毫不夸张的说，建筑业正在使用3D打印技术改变着世界。那么3D打印在建造房屋、桥梁领域中的爆点到底是什么？

其实答案并不神秘，正是由于3D打印自由造型的特点，才打开了其在建筑领域应用的神奇之旅，实现传统制造技术难以实现的从力学到声学再到美学的综合。比如，3D打印技术可以为建筑物外墙添加更多的隔热材料，或者为楼梯间添加更多增强材料；使用3D打印技术建造房屋，还可以在打印建筑物结构时直接将水管、电路等管线直接预留出来……

3D打印建筑会成为未来的发展方向吗？很多专家认为尚需论证。因为3D打印建筑不仅外在状态不够美观，其内部结构、强度也有待权威部门检测。在美国知名3D打印公司Stratasys中国区总经理汪祥艮看来，虽然大规模打印房屋目前并不现实，但在房屋设计中，3D打印早已得到应用。“比如一些复杂的建筑结构设计，单看图纸并不直观，可以用3D打印机把实物模型做出来。3D打印和房屋建模能形成很好的互补。”可以预见，要实现建筑3D技术的普及还有不少的挑战要克服，但这一发展趋势已不可阻挡。荷兰MX3D公司正通过软件驱动3D打印机器人的技术打印出一块完整的建筑结构。他们将在2017年3D打印工业机器人在运河的两端向中间一次性打印完成一座桥梁。这项技术可以用来紧急修复灾区受损的桥梁，为救灾抢险争取宝贵的时间。

你所不知道的3D打印市场，“痛”并“快乐”着

与所有的新兴产业一样，3D打印刚刚从导入期步入成长期，并无任何成熟的商业模式可借鉴。云南首家3D打印体验店遇冷，就体现出人们对3D打印的期望远远高于现实各项水平。事实上人们对3D打印产品的认知度非常低，好奇心比消费欲更为强烈些，这也造成当前3D打印市场如此“痛苦”的局面，归根结底就是产业化初期，技术上的不成熟，装备、材料、工艺等方面都非常稚嫩与单薄，成本难以降低，造成实用性不强。

曾经的传统家电，到后来的电子产品，都经历了一个从售后无序到服务周全的阶段。目前，3D打印的硬件市场正处在售后服务的莽荒年代，很多厂商的机器在出售后，没有完善的售后保障措施，这对于3D打印的行业形象是百害而无一利的。造成这样的现象也有其时代原因，3D打印在我国还属于新兴行业，拥有专业技术的人员不充足，很多售后服务人员并不具备专业知识；同时很多爱好者经验尚浅，在使用过程中并不了解机器，导致了很多的售后问题。

众所周知，3D打印技术的优势显而易见，它具备与现有的各个行业相结合的特点，可以用于优化和改造现在的传统行业，不仅是模具、军工、医疗，在教学、餐饮、智能硬件上，3D打印也正在逐步渗透。以教育行业为例来说，目前国内不少地方从源头抓起，给下一代人普及3D打印技术，通过动手、动脑等教学方式，培养孩子们的创意思维、动手能力，而这其中也蕴藏着巨大的商机。

有商机就有“侵入者”，微软、苹果、谷歌等IT科技巨头公司纷纷推出自己的3D打印相关项目和研发计划，导致全球更多的资源和人才流入到3D打印领域，给行业带来革命性的变化和创新。知名市场研究公司IDC一份最新报告显示，到 2019年，美国 3D打印市场年均增长约30%，而中国将紧追其后。

国内敏感的资本、大型国有企业以及政府机构均已嗅到了其中即将发酵的市场效应，未来3-5年，随着更多资金的注入，国内3D打印有望在机器、材料、软件配套、现实应用等方面全面开花。

对于正处于培育推广阶段的中国3D产业而言，政府的重视与政策扶持显得尤为重要。目前国内已有多省市成立了地方3D打印产业联盟，并在相关政策中提及要重点发展3D产业。同时，各地也涌现了包括小不点极客社区、新车间在内的创客组织，在玩的过程中，更广泛地普及3D打印技术。2015年出台的《国家增材制造发展推进计划（2016-2022年）》将进一步明确产业的发展方向，并在政策上给予更多的支持，这将成为推动3D打印产业发展的重要力量，进一步引爆中国的3D打印市场。

有着“中国3D打印教父”之称的中国工程院院士卢秉恒曾评价说：3D打印市场是“热在今天，造就明天”。3D打印技术在国内以飞快速度进入人们的视线，其广泛的应用令人对它未来的市场空间产生无限联想，甚至被誉为是引领第三次工业革命的新兴技术。乔·埃里森在《3D打印即将给制造业带来的影响》一文写道：“今天，3D打印仍被看作一个技术解决方案，但未来的3D打印将是一个商业解决方案。”