3D打印是快速成型技術的一種，又稱增材製造，以數字三位CAD模型設計文件為(wei) 基礎，運用高能束源或其他方式，直接構造出物體(ti) 的技術。被稱為(wei) “一項正在改變世界的浪潮，一個(ge) 革命性的技術”。
 
3D打印有什麽(me) 作用？
 
總的來說，第一是可以打印任何材料。傳(chuan) 統的機械加工，隻能用鋼、鐵、銅，隻能用金屬，但3D打印機現在任何材料都可以打印，塑料、木材、玻璃、生物材料、彩色石膏、金屬、陶瓷、食品材料、建築材料如水泥，現在都已經不是問題。
 
第二是可以塑造任何產(chan) 品，武器、食物（巧克力、肉）服飾甚至房子、橋梁。汽車和飛機以前隻能打印外殼，現在，很多內(nei) 部部件也可以打印，不久的將來，或許就可以一次性打印出整台汽車。所以我說3D打印可以製造任何產(chan) 品。
 
第三是它可以應用到任何領域。有人認為(wei) 3D打印主要用於(yu) 製造業(ye) ，但實際不是這樣。比如在醫療領域，現在的技術不僅(jin) 可以模擬人體(ti) 的骨骼、肌肉和器官，還可以進行生物打印。在科學研究方麵，可以用3D打印出虛擬太空用於(yu) 空間研究；在考古活動中，用3D打印史前物體(ti) 模型；現在提琴、吉他和笛子這些樂(le) 器都可以打印出來。甚至梵高的畫，原來是平麵的，現在我們(men) 用3D打印把它變成立體(ti) 的。所以，它的應用絕不僅(jin) 僅(jin) 是製造工業(ye) 產(chan) 品。
 

 
第四是任何人群都可以使用3D打印，它改變的是整個(ge) 社會(hui) ，而不僅(jin) 僅(jin) 是製造業(ye) 。在以往，技術革命隻和工程師、企業(ye) 有關(guan) 。但現在，任何人，不管男女老少，都可以接觸3D打印。這個(ge) 技術的發明者美國人xxx把它的整個(ge) 技術公開放在網上，這叫做開源。任何人都可以下載，自己購買(mai) 零件來組裝。現在的小學生都在使用3D打印機上課了。美國總統奧巴馬2012年在美國國務卿會(hui) 議上說3D打印將來要改變世界，改變美國的經濟，他要求把人力、精力、資金用到3D打印上來。在那之後，中國現在也掀起了3D打印的熱潮。
 
一台最簡單的3D打印機，20年前在美國可能要賣到幾十萬(wan) 美元，但現在隻需要幾千元人民幣， 開始進入人們(men) 的家庭。未來，每個(ge) 家庭都可能擁有一台甚至幾台3D打印機，用於(yu) 打印食品、服裝、玩具。而未來的工廠又是什麽(me) 樣子？實際上可能已經不再需要其他機器，不需要各種各樣的模具，3D打印機可以用分層堆疊的方式，從(cong) 二維一層一層地變成三維，作出任何形狀的物體(ti) 來，所見即所得，而傳(chuan) 統注模方法形狀稍微複雜一點，就很難實現。
 
醫療實際上是3D打印最有前途的領域。人和物品不同，每個(ge) 人的身體(ti) 都不同，要實現真正的個(ge) 性化醫療，首先要了解病人的身體(ti) 結構，我們(men) 用X光或CT為(wei) 病人做了透視之後，根據成像用3D打印模擬出病人生病位置或器官的模型，有了這樣的實體(ti) 醫療模型，醫生就可以非常直觀地進行測量、分析，對症醫治。
 
一個(ge) 患上氣管萎縮的孩子，或者麵部骨骼受損的孩子，可以使用3D打印的方法做出人工的氣管和骨骼，使損傷(shang) 得到修複。3D打印可以解決(jue) 大量類似的問題，很多金屬或塑料材料的植入物與(yu) 人體(ti) 相斥，采用可生物降解的高分子材料打印的植入物則可以在功能完成後，在體(ti) 內(nei) 自動降解，不會(hui) 造成副作用。緩解老年人心血管堵塞的心髒支架就可以用到這樣的技術。目前醫療領域最具創新性的研究是器官打印。
 
在機械加工領域，目前最好的3D打印機精度可以達到微米和納米級別。用一台納米打印機打印的埃菲爾鐵塔，直徑隻有100個(ge) 微米，而且細節都要打印得很準確。
 
3D打印前沿速覽
 
3D打印在美國出現的時候，我剛剛在美國取得博士學位，於(yu) 是就開始研究3D打印。1996年時，我和團隊發明了用快速成型技術進行模具製造的方法，論文發表在1998年的美國眾(zhong) 多學術期刊和會(hui) 議中，到了2003年4月，專(zhuan) 利得到批準。簡單的說，快速成型技術進行模具製造，就是用電腦上的CAD軟件設計一個(ge) 模型，之後將模型用3D打印機打印出真實的立體(ti) 模型，用金屬粉末將實體(ti) 模型包裹之後，再把模型抽去，留下腔體(ti) ，經過高溫燒製、拋光，金屬粉末融合為(wei) 整體(ti) ，就變成了模具。把這個(ge) 模具安裝在工業(ye) 注塑機上，就可以大規模地生產(chan) 同樣形狀的產(chan) 品了。
 
我們(men) 的第二個(ge) 重要成果，是利用多排多陣列3D打印機技術複雜生物組織的微孔反模快速成型製造，2003年在美國提出來的。多排多陣列3D打印機技術包含多個(ge) 控製矩陣陣列噴頭，可以直接與(yu) 電腦連接，設計打印多個(ge) 複雜結構。例如肝髒，毛細血管等複雜生物結構時候，先製作反模，再澆築有機物，通過去掉反模，快速得到需要的結構。順便提一下，生物打印材料也很關(guan) 鍵，因為(wei) 現成可用於(yu) 3D打印的材料不存在，而且要與(yu) 人體(ti) 想匹配，最終能夠降解，我主要做生物3D打印，所以材料都要自己設計。
 
目前一個(ge) 更具創新性的3D打印項目得到了美國自然科學基金的大量資助，我稱之為(wei) 人工光合作用係統的製造過程。這個(ge) 項目的想法最初來源於(yu) 全球能源問題。太陽能是很好的資源，但用太陽能板發電，轉換率很低，製造過程還會(hui) 對環境產(chan) 生影響。但植物光合作用隻需要光、水和空氣，光合作用之後形成的生物能源，稍加變化就是燃料。所以，我們(men) 希望利用3D打印構造出樹葉的結構，模擬光合作用。但其實，3D打印完全可以很好地做到。隻要噴頭設計的足夠精細，就可以把每一層打印的很細密，模擬出樹葉的管道和分層結構，利用特殊的生物材料，讓太陽光、水和二氧化碳在這些結構中進行光合作用，合成人類需要的能量。
 
現在已經有人專(zhuan) 注在做4D打印，簡單說一下4D打印的原理，就是3D打印出來的物體(ti) ，利用其材料特殊性，在被施加一種能量——可以是水、光、電——刺激後，就會(hui) 發生形狀變化。即在三維之上，在時間位移這個(ge) 第四維上，發生了性狀的變化。用3D打印出的薄薄的紙片，澆上水後就變成了搖擺的椅子；一個(ge) 簡單的環形項鏈，加上能量之後，就出現了漂亮的花紋；一件婚紗太大太複雜，可以把它的形狀和褶皺都設計在一個(ge) 特殊的結構中，3D打印出來隻有體(ti) 積很小，需要用時，用光或電作用一下，就可以展開成為(wei) 完整的婚紗。這就是4D打印。
 

 
結束之前，跟大家講一個(ge) 3D打印領域更加令人震驚的革命，那就是CLIP技術，它的問世，可令3D打印速度提升100倍。——傳(chuan) 統3D打印技術使用液態樹脂逐層堆疊，一層固化後再進行下一層，具有速度慢，表麵粗糙等特點。CLIP（Continuous Liquid Interface Production）技術即“連續液界麵生產(chan) 工藝”，利用光和氧氣連續地從(cong) 樹脂材料中逐出模型，而非傳(chuan) 統的逐層打印。利用這種技術，一個(ge) 原本要用10個(ge) 小時打印的物體(ti) ，可能隻需幾分鍾就能完成。所以現在這個(ge) 技術拿到了很多投資，很多大的製造廠家對此都欣喜如狂。