“注意別眨眼睛，一、二、三！”8月8日，記者走進一間特殊的“照相館”拍照留影，數(shù)碼相機采集的圖像信息很快被傳輸至電腦當中。除了輸出照片的打印機模樣有些奇怪之外，整個過程看似與普通照相無異。  

 

　　“接下來，就是見證奇跡的時刻。”“攝影師”田超一邊處理電腦中的數(shù)據(jù)，一邊同記者開著玩笑。彩色照片在電腦軟件中轉(zhuǎn)化為由上萬個小點組成的立體圖形數(shù)據(jù)，被輸入那部奇怪的打印機中，打印機屏幕顯示：“氣泡約18000個，耗時1分54秒。”不一會兒，一個在水晶內(nèi)用氣泡雕刻的記者三維頭像從這部打印機中“打印”出來。  

 

　　“這部3D打印機雖然算不上高端，卻可以頗有趣味地演示3D打印效果。”田超是秦皇島天秦三維數(shù)字化技術有限公司的技術人員，“照相館”則是快速制造國家工程研究中心建于該公司的3D打印推廣基地生產(chǎn)車間。  

 

　　從電影《十二生肖》中成龍輕撫獸首遠程打印出以假亂真的復制品，到北醫(yī)三院打印“人造骨骼”進入臨床觀察階段；從為“神十”宇航員量身打印專屬座椅，到各地3D照相館相繼開業(yè)……3D打印一次次將人們的幻想變成現(xiàn)實。在河北省首個3D打印推廣基地內(nèi)，記者近距離端詳這一堪稱“革命性”的制造技術，感受“有可能革新我們制造一切東西的新方式”。  

 

　　和一般個人用桌面3D打印機采用的熔融層積成型技術(FDM)不同，天秦公司總經(jīng)理趙子東引領記者走進他們的光固化成型(SLA)技術實驗室。他指著一臺雙門冰箱大小的機器說：“這臺SPS250J是目前國內(nèi)精度最高的3D打印設備，可以精確至±0.08mm，分層厚度最薄可設定至0.04mm，比頭發(fā)絲的直徑還要小，已接近國際先進水平。”  

 

　　以雪花模型為例，技術人員李敬龍演示了3D打印的全過程。按照已確定的數(shù)字模型，工作平臺液態(tài)樹脂中一個確定的深度，藍紫色光斑在液面上飛快地逐點掃描，當一層掃描完成后，掃描點固化，未被照射的地方仍是液態(tài)樹脂，從而得到該截面輪廓的樹脂薄片；然后升降臺帶動平臺下降一層高度，重復掃描固化作用形成又一層液態(tài)樹脂，依次疊加。大約20分鐘過后，平臺升起，一個半徑大約15厘米、厚2厘米的精美六角形雪花模型浮出液面。“3D打印就是將三維數(shù)據(jù)通過分層轉(zhuǎn)化為二維圖形，再根據(jù)各層的二維圖形對原材料進行疊加打印。”趙子東說，“它類似于地理學中利用等高線切割地形再組合的過程：等高線越密集，地形的還原精度越高。”雖然原理并不復雜，但是3D打印技術卻需要數(shù)字建模、機電控制、信息技術、材料科學與化學等諸多技術的配合與銜接才能實現(xiàn)。“其中，3D打印材料一直是國內(nèi)3D打印業(yè)發(fā)展的一塊心病。”趙子東表示，從3D打印技術登陸中國開始，材料需要進口，材料價格昂貴，材料研發(fā)困難的問題一直困擾著3D打印業(yè)的發(fā)展。“某種程度上，材料決定工藝，也決定著3D打印市場的寬廣度。”  

 

　　據(jù)介紹，一般桌面3D打印機采用的熔融層積成型技術，是以連接塑料管為原料，利用噴頭高溫融化塑料后“吐出”細絲，再由模型數(shù)據(jù)指揮逐層堆積，就像一個技術高超的蛋糕師制出成品。“但是其通常使用廉價的ABS或PLA材料，打印精度較差。”趙子東說，這類產(chǎn)品優(yōu)勢在體積較小，價格在1萬元以內(nèi)，今后有可能走進普通辦公室和家庭。  

 

　　“我們采用光固化成型(SLA)技術，得益于自主研發(fā)的液態(tài)光敏樹脂材料。”快速制造國家工程研究中心技術人員王啟說，它在快速成型、上色、強度、伸縮性等各項性能方面都達到了國際先進水平，且對人體無毒無害，在3D打印設備中有著廣泛應用。  

 

　　越復雜越自由  

 

　　“最突出的優(yōu)勢就在于越復雜越自由，可以大大降低大批量制造前端的設計、研發(fā)周期和成本。”趙子東說，3D打印作為新興的智能化制造技術，最主要特征是數(shù)據(jù)模型和生產(chǎn)設備直接相連，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程數(shù)字化。  

 

　　趙子東向記者展示了一個長約10厘米，直徑約為一個硬幣大小的透明小管。“你別看這根細管不起眼，以前要想制作出來可能需要大量試驗，好幾個月的時間，花費幾十萬元！”  

 

　　小管的內(nèi)壁上布滿了一條條像方便面一樣曲折的小管，趙子東說：“這是防堵滴灌管，由于我國水質(zhì)含沙量較高，因此開發(fā)過程的關鍵便是滴灌管線內(nèi)部流道的防堵設計。這些小管就是現(xiàn)代精準農(nóng)業(yè)的核心通道。”  

 

　　據(jù)了解，現(xiàn)代精準農(nóng)業(yè)以節(jié)水、精準施肥為主要方向，傳統(tǒng)方法以設計、開模、注塑、裝配等為一個周期。試驗不合格需修改，然后再重復上一周期，單循環(huán)時間為3-5個月，成本為3-5萬元。“如今利用3D技術與西安交通大學精準農(nóng)業(yè)研究室的合作成果，在開模之前可通過對大量數(shù)據(jù)模擬試驗在軟件中反復歸納、修改數(shù)字模型，從而提高模型成功率，并利用3D打印設備實現(xiàn)無?？焖僦圃臁?rdquo;趙子東表示，這樣單循環(huán)開發(fā)周期只需要4天左右，時間大大縮短，成本不到2000元，減少至原來的十分之一。  

 

　　由于3D打印是直接成型，機械加工余量大大減少，避免了材料浪費，趙子東認為，3D打印技術會在制造業(yè)中占有一定地位，并為傳統(tǒng)制造業(yè)注入新活力。“此外，由于3D打印利用數(shù)據(jù)直接制造，因此客戶可以通過網(wǎng)絡直接傳輸數(shù)據(jù)，我們隨即制造出來寄給客戶。”趙子東說，這種低碳、高效的分布式生產(chǎn)方式也是現(xiàn)代物流和制造業(yè)革命的重要概念。 

 

　　激發(fā)打印無限可能 

 

　　近日，杭州電子科技大學生物醫(yī)學工程與儀器研究所教授徐銘恩及其團隊研究的“生物3D打印機開發(fā)”項目攻克了活細胞打印技術。“近幾年，3D打印技術與生物醫(yī)藥的結(jié)合得到了各國的普遍重視。”在趙子東看來，3D打印技術在生物假體與組織工程上，有著巨大的應用潛力。“這也是3D打印最有可能影響人類未來的一個尖端技術。” 

 

　　趙子東指著一個有缺口的頭骨模型說：“這位病人患有頭骨缺失，現(xiàn)在可以在術前根據(jù)CT掃描的三維數(shù)據(jù)，3D打印出精確的缺失頭骨模型，方便了醫(yī)生進行術前實體研究，提高了手術的可預見性。前段時間，白求恩和平醫(yī)院就是利用3D打印技術，預先制作出精確的鈦合金顱骨，在手術中成功植入了患者頭部。” 

 

　　目前，3D打印技術在工業(yè)和制造業(yè)領域備受青睞，可應用于航空航天、生物醫(yī)藥、機械制造、日用產(chǎn)品、交通工具、文物考古、房屋建筑、文化創(chuàng)意等多種領域。其中，在醫(yī)學上，國內(nèi)已有幾所高校從事生物3D打印設備和材料研究，已實現(xiàn)用3D打印技術打印骨頭、血管、膽管等簡單的人體組織器官；在航空制造領域，3D打印技術已廣泛應用于新機設計試制過程。 

 

　　3D打印方興，ND前景無限。今年年初，洛杉磯舉行的TED大會上，麻省理工學院自組裝實驗室的研究人員展示了首款4D打印物體，可以隨著時間變化自由組裝。“4D打印就像曾經(jīng)的‘記憶合金’，就是先打印好，然后隨著時間、溫度改變，圖案會變形，變形后會出現(xiàn)一種新的結(jié)構。”天秦公司的一位技術人員解釋，不管是4D打印，或者將來的5D打印甚至ND打印，都說明3D打印“想到就做到”的夢想，給了大家一個想象的空間，給了無限可能性。 

 

　　“目前來說，3D打印技術尚未發(fā)展成熟，但已魅力初顯。”趙子東說，至于它會給世界帶來什么，現(xiàn)在還難以給出答案。我們只能說，想象飛翔多遠，3D打印就能走多遠。