3D打印：从想象到现实

　　本期对话人

　　
《3D打印，从想象到现实》作者利普森教授、库曼教授与《中国信息化周报》总编姜洪军

　　作者简介：

　　胡迪·利普森，康奈尔大学机械工程与计算机科学技术教授，自称从小着迷于机械人的世界，目前还私人拥有一个创新机器实验室，也是最早投入3D打印研究的美国学者之一;他说现在最大的心愿，是能用3D打印技术，打印出一个心目中理想的机械人。他出版过200多本读物，发表过100多场演讲。他在3D打印领域的研究成果，发表在了《自然》、《科学》、《纽约时报》、《发现》等多家杂志和其他媒体上。

　　梅尔芭·库曼，在微软和康奈尔大学有着15年的产品和研发经历，她还是一家创新公司的总裁，主要从事创新技术的市场营销分析工作。

　　3D打印风靡全球，第三次工业革命的序幕拉开了!3D打印的新技术，正在重塑全球制造业竞争格局。美国《时代》周刊将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”，英国《经济学人》杂志则认为它将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”。虽然中国目前并非3D打印的主市场，但已有不少嗅觉敏锐的掘金者，而这个群体正不断扩大。

　　在过去一年多的时间里，3D打印业界进入了高度活跃期，随着3D打印新进展的报道如雨后春笋般的涌现，3D打印的概念也频频出现在公众的视野中，越来越多的人开始了解3D打印。

　　传统制造技术是“减材制造技术”，3D打印则是“增材制造技术”，其核心是数字化、智能化制造与材料科学的结合。它具有制造成本低、生产周期短等明显优势，被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。

　　当前，全球进入技术创新，产业变革的新高潮，其特征是制造业数字化、智能化，新能源新材料技术突破，将引发新一轮科技革命，增材制造技术是典型的数字技术，利用计算机数据，生产三维实体，增材制造技术将对制造业产生重要影响。我国正处于工业转型升级的关键时期，代表蓬勃发展，对我国既是重大机遇，又带来严重挑战。

　　3D打印是大势所趋

　　中国信息化周报：什么是3D打印技术?它是如何兴起的?

　　库曼教授：3D打印是增材制造的俗称，其核心是数字化、智能化制造与材料科学的结合。其实它是设计的3D模型切成很多薄片，然后层层叠加，堆积起来实现的制造的技术。相比传统制造工艺，3D打印技术有两个优点。一是节省原材料和人工，它的用料只有原来的1/3到1/2。同时因省去了生产线和一部分组装过程，可降低人工成本。第二个优点是可以制作结构复杂、形态各异的物品。理论上，只要电脑可以设计出的造型，3D打印机都可以打印出来。

　　利普森教授： 这项技术不是打印三维立体画，而是打印三维实物3D建模，可以推动制造业转型升级。虽然3D打印正在兴起，但这项技术距离真正意义的“工业革命”还有很长的距离，人们的预期和打印机的真实能力有着很大的差距。

　　3D打印近期的发展源于上世纪70年代的3D辅助计算机设计。当时，工厂创造一个鞋模，从设计师设计图纸到实物大约需要7天时间。1994年，美国麻省理工学院的科研专家发明了一种名为三维打印(Three DimensionalPrinting，简称“3DP”)的技术，并申请了专利。

　　1997年，工业化生产的3D打印机器开始应用。2005年，英国巴恩大学的AdrainBowyer教授设计出一种3D打印机，并将自己的科研成果在网络上开源公布。一代又一代的科学家投入到3D打印的研究之中，将该技术不断向前推广，实用性也不断增强。现在，有些3D打印机已经越来越便宜，有些甚至已经走入家庭，成为科技爱好者的新玩物。据不完全统计，中国国内现有近千台3D打印机，已形成超过千万的产业规模。去年6月，美国总统奥巴马也宣布向3D打印产业支出5亿美元，以帮助美国发展制造业。

　　3D打印的另一个重大突破是在建筑领域。意大利人Enrico Dini继承了意大利发明家的光荣传统，从高迪教堂的建筑中汲取灵感，将3D打印技术进一步带入到现实生活。2004年11月，他发明的第一台建筑打印机的概念机面世。经过改进，2007年4月正式完工。同年，Dini在伦敦成立了一家主营3D建筑打印的公司。2010年，他发明了一种大型3D打印机，名为“地斜坡”(D-Shape)，竟能用沙子和黏合剂打印出一整栋房子。大致方法是先喷一层沙子，再喷一层黏合剂，再喷沙子，再喷黏合剂……。这样完全不需要工人和脚手架，速度比普通的方法快了4倍，原料成本只是普通水泥的1/3到1/2，并且生产过程中的废料极少。

　　中国信息化周报：本书介绍说，你需要一把功能强大的锤子，精致无比的鞋子，孩子的玩具，精美的晚餐，只管打印出来就行了。现在可以打印出多种材质的组合物吗?3D打印技术的工作原理是什么?

　　库曼教授：多种材料3D打印技术目前还属于前瞻性前沿技术，还没有发展到成熟阶段。你刚提到的多种材料的3D打印理论上是可以的，现在也有些设备是可以做两种材料，但是还不能说所有的材料组合都能做，目前还处于技术研发阶段。

　　3D打印的原理很简单，首先将一项设计物品转化为3D数据，根据这些数据进行逐层分切打印。简单的说，3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描把某个东西“切”成无数叠加的片，3D打印则是一片一片地打印，然后叠加到一起，成为立体物体。3D打印机使用的打印材料是特制的粉末。这些粉末在打印过程中会被一种特制的胶水逐层黏合、固化，并不断叠加，最终形成一个完整的立体物品。
(本文不涉密)
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