什么是3D打印机？

当3D技术以3D电影为先锋进入我们的眼帘时，我们身边已经出现了3D电视、3D游戏等以3D冠名的新鲜事物。如今“3D打印”技术也已取得惊人进展。

一台神奇的3D打印机，可以打印出立体的艺术雕塑、专业的医用骨骼，甚至是一幢完整的建筑。一位名为恩里科·迪尼的发明家甚至宣称，他希望有一天，可以用这种打印机在月球上轻松地建筑起一个基地。

原理简单，用材特殊

美国科幻作家罗伯特·希克利曾经在一个科幻故事中描述过一种“万能制造机”：它的机身上杂乱地安装着刻度盘、小灯和各种指示表，使用者只需要按下按钮，对着它大声说：“我要硬铝螺帽，直径为4英寸。”接到指令的机器很快就能按需求制造出一个真实的螺帽。在作家的描述中，这台机器就像神奇的阿拉丁神灯，可以神速地为使用者变出活蹦乱跳的大虾、矿泉水、手表和沙拉酱……这台“万能制造机”其实与今天已成为现实的“3D打印机”在原理上十分相似。

3D打印机和普通的复印机并无太大不同。3D打印的原理也很简单：首先将一项设计物品转化为3D数据，然后根据这些数据进行逐层分切打印。说得简单一点，3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“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，成为一个立体物体。

只是3D打印机使用的打印材料是特制的粉末而非普通的墨粉或墨汁。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。恩里科·迪尼发明的打印机使用的材料是沙子。当打印机开始工作时，它的上千个喷嘴会同时喷出沙子和一种镁基胶。这种特制的胶水会将沙子黏成像岩石一样坚固的固体，并形成特定的形状，然后只需要按照预先设定的形状，一层层喷上这种材料，最终就可以“打印”出一个完整的雕塑，甚至一座教堂建筑。恩里科·迪尼设想，如果这种打印机能使用月球尘土为材料，应该就可以在月球上使用这种打印机，快速地建造出人类的月球基地。

打印快速，无废弃物

“3D打印”的概念早在几十年前就已提出。上世纪70年代，随着3D软件的兴起，设计师们已能通过电脑制作出虚拟的三维物体，那时人们就开始设想，如何快速地把这些虚拟物体变成现实。这种理想的“快速成型”机，实际上就是“3D打印机”的前身。

1994年，麻省理工学院的几位科研人员发明了一种“三维打印”(简称“3DP”)的技术，并申请了专利。这种技术操作容易，成形速度快，设备价格便宜，只是精度还不够高。1997年，一家名为Z-corporation的公司把3DP技术推而广之，他们是最先提出把3D打印机当成办公用品的3D打印机生产厂商。

恩里科·迪尼的设计把这种概念进一步强化。据他介绍，这种3D打印机建筑实物比常规的建筑方法在速度上最少要快四倍，而且使用的原料也只有平常方法使用的三分之一到二分之一。更重要的是，这种打印过程中几乎不会产生任何废弃物。

2012年3月，来自维也纳科技大学的研究人员推出了“纳米级”3D打印机，它可以创建复杂的对象，比如微型F1赛车、维也纳圣史蒂芬大教堂和伦敦塔桥的微型模型等，它们甚至比一粒沙子还要小。这种打印机使用液态树脂，采用一种名为“双光子光刻”的高新技术，通过激光使树脂硬化成形。它的打印速度可说是创造了一个新的世界纪录———可达到5米/秒。

发展迅猛，应用广泛

恩里科·迪尼称，3D打印机应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。这也是这种打印机技术发展迅猛的主要原因之一。在消费电子业、航空业和汽车制造业，3D打印已经变得越来越流行。

如今类似的3D服务公司在世界各地蓬勃发展。除了最有名的Shapeways，3D打印机的生产厂商之一3D
Systems也设立了一家合资公司Mqast，这家公司的机器已可以支持用铝和不锈钢来打印。目前全球最先进的3D打印机，已可以用激光烧结直接制造复杂的塑料、金属和合金元件。它们不光可以离开传统的大规模机床来制造小数量的部件，而且可以用不同方法来制造不同材质的物品。有报道称，一位老爷车收藏者利用这种3D打印机打印出了收藏品中缺失的零件，终于让他收藏的老爷车得以重新启动。这种技术甚至可以制作单个的喷气式飞机上的空气动力导管，而不再需要工序麻烦地制作很多不同的元件去组装它。

据外媒报道，外科医生们还可以根据需要，在手术现场利用打印设备打印出各种尺寸的骨骼用于临床使用。目前这种3D打印机已经被制造出来了，用于替代真实人体骨骼的打印材料，也在紧锣密鼓地测试之中。

最重要的是，现在人们可以在一些电子产品商店购买到这类打印机，工厂也在进行直接销售。一套3D打印机的价格从一般的750美元到上等质量的27000美元不等。再有10年或者20年时间，很多家庭都可以拥有一台3D打印机，只需要上网下载设计图，就可以随心所欲打印任何需要的物品。