3D打印:有什么不可能?



   东京。某天,野比康夫对小静说:“在这个世界上,我们要和好朋友哆啦A梦留个身影!”。哆啦A梦想了想,从它的口袋里掏出了小小的他们两人,当然还有它自己。这些20cm的“塑像”,头发、表情和衣服的质感都跟他们一模一样。“dangdang!这就是3D打印!”

  现在,没有“哆啦A梦”的人们也能打印出自己。2012年11月24日在东京涩谷开幕的OMOTE 3D写真馆,使用预约服务可以帮你完成梦想。用模型的方式记录自己的成长历程更酷也更有趣。要制作这样一个“自己”一般需要三个步骤,首先要到店里由专业的工作人员使用3D摄像机拍摄你,不过需要15分钟的静止状态,因此婴幼儿和宠物都还不适用这项服务。接下来,工作人员使用拍摄下来的素材,制作打印所需要的数据,将衣服的颜色、头发的质感等全身的细微之处进行数据修正,最后以修正好的数据为基础通过3D打印机打印模型出来。你只要在家静候快递上门送货就可以啦!不过,这只是3D打印华丽商业应用的开始,更酷的还在后面。

  只有想不到

  3D打印令很多稀奇古怪的念头都走向了现实,不过另一个有望走向商业用途的是3D食品打印机,比如“打印”点最近价格暴涨的牛肉。这不是开玩笑,硅谷的一家创业公司Modern Meadow已经使用3D打印技术打印出了“鲜肉”。实际上,打印出的“鲜肉”是利用实验室培养出来的细胞介质生成一种类似鲜肉的替代物质,这种物质同样能提供人体所需的蛋白质。

  和把大象放进冰箱一样,打印“鲜肉”也是分步骤的——活体穿刺,采集皮肤、肌肉细胞作为样本;胰酶处理,破坏细胞粘连,将组织分散为单个细胞,扩增培养;将细胞按片层状整合到一起,在随后的生物聚合过程中将细胞粘合到一起;将整合好的细胞层置于体外反应器皿中,继续成熟;数周后,终止细胞的营养供给,收集细胞用于加工成品。由于细胞体外培养技术已经相当成熟,因此技术难度不大。公司创始人Andras Forgacs甚至这样评论:“我们对所用到的技术都很有信心。这无关科学风险,更多的是工程挑战。”

  虽然如此豪言壮语,但在实际操作中这还是个“技术活儿”。各项细节都有待琢磨和提升,因为对于食物而言一点条件的改变都会让味道“谬之千里”。细胞密度、流速、温度都可能会影响到肉类的口感和质地。比如说,要是温度过高会使细胞失水,打印出来的肉口感偏老。Modern Meadow公司认为全球范围内,人们每年消费约 3 亿吨肉类食品,到 2050 年,这个数字有望突破 5 亿吨;在美国,平均每人每年消费的肉总量大约为 270 磅,相当于 1000 个汉堡。这样的肉类需求在人类越来越注重环保的需求之下,10年内有望进行大规模进入市场。

  另一项应用显然更近在咫尺。使用可食用性原料“墨水”,如巧克力汁、面糊、奶酪等。一旦你在电脑上画好食物的样式图并配好原料,系统便会显示出打印机的操作步骤,完成食物的“搭建”工程。这将大大简化食物的制作过程,当然也会让你轻松成为美食制作者。据媒体报道,美国伊利诺伊州芝加哥市莫托餐厅名厨坎图已利用食物打印机制作出寿司。如果这项技术被用于远洋航线上,将减少航船所需要运载的蔬菜水果——带着原料和3D打印机就可以了。

  另一个让人可能有点想不到的是打印动物皮革。与鲜肉相比,皮革在技术上更容易实现,Modern Meadow公司认为与鲜肉打印还要10年才能大规模市场商用相比,皮革只需要5年。不过,这家公司创始人Andras Forgacs之前创建的公司更加“重口味”——3D 打印生产医用人体器官。

  除了创业公司的奇思妙想,大公司也没有忽略3D打印,当然它们不是用这项技术“玩”。2012年11月,GE航空买下了一家叫莫利斯技术(Morris Technologies)的3D打印公司,后者将为短途飞机的引擎打印零件。打印零件的好处是节省原材料。过去制造组件都需要从固定的金属坯料而来,这意味着大量的材料都会被浪费。而且打印出的组件还可以比锻造组件更轻一些,还可以节省飞机燃料。

  美国军方也涉足了3D打印。要知道在交战过程中,如遇物质装备短缺,一直以来的解决方法都是靠空投,不过空投往往代价不菲。因此军方在计划使用无线遥控基地和营地使其实现自给自足,这对于在战争中要突入对方阵营的前沿部队而言意义重大。2012年的夏天,美军在阿富汗开始试点进行3D打印,阿富汗54度的高温常常令地面查找地雷的雷达系统失灵。因此当地的士兵使用3D打印机制造防护隔离罩,效果令他们非常满意。这个小分队写邮件反馈了良好的效果,这项应用有望在军方的其它武装单元中得以推广。除了防护隔离罩,士兵们还用3D打印设计制作拆除爆炸物装置上的钩子以及修复机器人的零件。虽然打印武器尚不在美军的日程中,但是3D打印会有可能被用作组装武器或者打印类似电池、太阳能面板之类的东西。

  美国麻省理工大学微观装备实验室(FabLab)的Sherry Lassiter认为这些案例可以用于自然灾害后重建工作——借助WiFi网络和装置就可以实现快速和简易打印所需物资。就连NASA也宣称将会在太空中使用3D打印协助完成宇航任务,也许有一天人类可以在月球或者火星表面打印出地球上的生物体,当然人类自然也可以在地球海底再建造一座“亚特兰蒂斯”。

  需要被改变的商业规则

  3D打印所开创的未来充满无限想象。也许有一天,你会用3D打印给自己打印一个理想配偶来,虽然现在听起来像是在开玩笑。不过要想实现3D打印的广泛商业应用,一些既有的商业规则必须被及时调整和改变。Spencer Thompson在英国《卫报》撰文称,有三点商业规则必须得到改变。首先,3D打印将挑战现有的专利制度。如果你想在家里打印一部智能手机,显然你需要的数据范围涉及从芯片到电池的诸多公司。现有的专利制度将使得你在打印一件东西时跟每一家公司进行昂贵的专利谈判。这显然违背了3D打印的初衷。

  第二点是管理挑战。要是你打印出来的头盔不合适,谁要为此负责?是设计者?还是负责打印的?还是原材料供应商?要是人们买了3D打印机,在家打印枪支和毒品怎么办?这些问题都需要决策者们迅速想出办法来,解决消费者和商家的合法权益。

  第三点是重塑新的基础架构。今日的制造业仰仗公路货车和轮船进行物资运输,3D打印产业需要什么呢?人们要如何选购用于3D打印的环保型原材料?确保未来的3D打印“工厂”不会出现在高速公路上。还要建立让供应商和数字设计使用者使用的全球数据基础设施。这些问题都需要政府发挥重要作用。

  革命性的技术天生就有着不确定性,人们只是尽可能地预测技术即将带来的改变。3D技术的商业用途离不开政策框架。人们还记得自己曾为在线版权和文件分享犯的错误,现在需要人们避免再次犯错,毕竟3D打印是全球制造业重新变革的大时代。

  从想象力出发

  3D打印产业的现状和半年前的热潮不同,人们开始冷静思考被冠以“颠覆制造业”、“引发下一次工业革命”的3D打印技术到底能承载多大的期望。在不是足够长的讨论中,审慎和怀疑成为新主流。

 3D打印:有什么不可能?
  事实也总是如此。一项新技术在达到足够成熟的产业生态和实践经验以前,被泼冷水是好事情。烧到灼热,然后淬火,大器始成。和比特不同,这是原子世界的生存法则。

  我刊记者采访了几家有代表性的公司。他们有来自国外,刚刚完成合并的行业领先者;也有来自国内,对桌面3D打印寄予美好期望的创新企业;为了说明数字建模对于3D打印的重要性,CAD软件开发商也在采访之列。

  希望通过这些企业的故事,从微观层面给3D打印做一个素描。每一家企业都有自己对于3D打印的理解和期望,带着各自的远大或现实的梦想上路了。

  3D打印也许和你的想象相符,也许不一样。你要相信,你从故事里看到什么,它就是什么。也许从遥远的未来而言,3D打印还是个孩子,人们都曾经是个孩子。从你的想象力出发吧!

  

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