小到人造耳朵，大到波音飛機(jī)，近到食物與玩具，遠(yuǎn)到月球基地，未來生活里的一切或許真的都可以用3D打印機(jī)“打印”出來。在昨晚的第155期新民科學(xué)咖啡館里，兩位主講嘉賓精彩講演、與本報(bào)讀者的熱烈互動(dòng)，讓我們意識(shí)到：3D打印這一看似前沿的名詞早已不知不覺地惠及日常生活，并且會(huì)在不久的將來帶來方方面面的改變。
上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院戴尅戎院士說，3D打印是第三次工業(yè)革命的標(biāo)志之一，也是我國有史以來第一次有機(jī)會(huì)參與新一次工業(yè)革命的興起。
假如明天可以“打印”，我們做好準(zhǔn)備了嗎？
做“加法”降低耗材成本
三維快速打印制造技術(shù)，即通常所說的“3D打印”，在本世紀(jì)初的實(shí)現(xiàn)，極大地改變了生產(chǎn)加工產(chǎn)品的方式。上海交大數(shù)字醫(yī)學(xué)臨床轉(zhuǎn)化教育部工程研究中心王成燾教授指出，傳統(tǒng)制造工藝是利用鑄造或鍛造獲取機(jī)械零件的毛坯，然后再通過切削加工技術(shù)制造機(jī)械零件，這種工藝是對(duì)材料做“減法”，即減材制造，而3D打印卻是一種增材制造技術(shù)。“其實(shí)它也沒有那么神奇，和蛋糕師傅裱奶油是相通的道理，就是一層一層做‘加法’，假如這個(gè)奶油裱花嘴里裝的是某種工業(yè)材料的粉末，那么蛋糕師傅一定是位3D打印高手。”據(jù)介紹，現(xiàn)在常見的3D打印技術(shù)通常有立體印刷術(shù)、分層實(shí)體制造、熔化沉積制造、選擇性激光燒結(jié)、金屬選擇性激光燒結(jié)等，也就是做加法的途徑各有不同。
戴尅戎表示，從減材到增材，3D打印技術(shù)可使得材料的利用率提高到90%以上，降低了生產(chǎn)和創(chuàng)意的成本——生產(chǎn)一件產(chǎn)品和生產(chǎn)大量同樣產(chǎn)品的單價(jià)相同，個(gè)性化了還不多花錢。3D打印的流程包括：CAD設(shè)計(jì)、橫切面重建、逐層打印。“其核心是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。一個(gè)有發(fā)明渴望的人，加上一臺(tái)筆記本電腦、一臺(tái)3D打印機(jī)就能把創(chuàng)意‘打印’成樣品。”據(jù)戴尅戎預(yù)測，未來，塑料的3D打印機(jī)會(huì)越來越便宜，完全有可能走進(jìn)老百姓的家里。
月球基地也能“打印”
3D打印技術(shù)已悄然出現(xiàn)在人類的生活和各行各業(yè)中，包括食品業(yè)，建筑業(yè)，自行車、汽車、飛機(jī)制造業(yè)，服裝設(shè)計(jì)，藝術(shù)品和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)等。
王成燾說，以往新產(chǎn)品的創(chuàng)意設(shè)計(jì)只能在電腦上看模擬效果，而今卻能用一些輕工材料快速“打印”出一個(gè)1：1的產(chǎn)品模型來征求意見。“一看產(chǎn)品外觀是否美觀，二來可以體驗(yàn)產(chǎn)品造型是否符合人體工效學(xué)設(shè)計(jì)。”
在國外，按照1：1比例“打印”的自行車和汽車已經(jīng)問世，首輛3D打印車身的賽車也已上路。據(jù)王成燾展望，將來產(chǎn)品可能將變得更加個(gè)性化，比如，自行車廠會(huì)根據(jù)你的喜好“打印”你喜歡的車型。“建筑也可以‘打印’，荷蘭和英國都已開展相關(guān)工作。不遠(yuǎn)的未來，人們的住宅也能定制‘打印’。”上月，歐洲航天局公布了利用3D打印技術(shù)在月球構(gòu)建基地的設(shè)想：把3D打印機(jī)發(fā)射到月球上，在月球就地取材，以月壤為原材料，“打印”月球基地。
在醫(yī)療領(lǐng)域，美國科學(xué)家已能利用牛耳細(xì)胞在3D打印機(jī)中“打印”出人造耳朵，可用于先天畸形兒童的器官移植。戴尅戎介紹說，“這種生物3D打印技術(shù)結(jié)合了組織工程技術(shù)，不過目前，如此‘打印’出來的人體結(jié)構(gòu)或組織，雖然具備外形或擁有部分力學(xué)性能的特點(diǎn)，但并不具備新陳代謝、造血等器官功能，如外耳可‘打印’得非常逼真，決定人是否聽得見的內(nèi)耳還無法‘打印’。”
流水線生產(chǎn)可能消亡
3D打印帶來更多更深層次的改變，不僅發(fā)生在生產(chǎn)制造領(lǐng)域。戴尅戎反復(fù)強(qiáng)調(diào)說，這需要社會(huì)科學(xué)家一起來研究。
3D打印技術(shù)無疑將給傳統(tǒng)制造模式帶來極大沖擊，未來極有可能會(huì)終結(jié)流水線制造模式，各類產(chǎn)品的制造可能會(huì)由現(xiàn)在的集中生產(chǎn)、全球分銷變成了分散生產(chǎn)、就地銷售，據(jù)估算，生產(chǎn)交易和流通成本有可能降到傳統(tǒng)方式的十分之一。“未來，每個(gè)人或小區(qū)都可能擁有工廠，制造活動(dòng)也不一定得在城市。只要有3D打印設(shè)備，偏遠(yuǎn)地區(qū)也可以根據(jù)圖紙自制零件和產(chǎn)品。”
人類的生活方式也隨之悄然改變。戴尅戎預(yù)測，反城市化趨勢也不是沒有可能——只要人們能自給自足“打印”個(gè)性化產(chǎn)品，就將不再執(zhí)著于城市生活，轉(zhuǎn)而搬到郊區(qū)、農(nóng)村居住，“可能會(huì)導(dǎo)致社會(huì)的重新布局”。
科技發(fā)展永遠(yuǎn)是把雙刃劍。3D打印技術(shù)也會(huì)“打印”不安。據(jù)王成燾介紹說，萬能鑰匙會(huì)令房門甚至手銬成為“擺設(shè)”，而更危險(xiǎn)的是槍支等殺傷性武器的仿制。而3D打印這種萬能的拷貝功能也可能會(huì)讓靠創(chuàng)意吃飯的人士倍感焦慮，創(chuàng)意“克隆”或許并不再是難事。戴尅戎贊同一位現(xiàn)場讀者的提議，相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)體系應(yīng)及早提上議事日程。
兩位主講嘉賓認(rèn)為，在高端3D打印設(shè)備的國產(chǎn)化方面，上海最有條件取得突破，應(yīng)盡早整合力量。
