在英國，技術人員通過掃描奧運短跑運動員的腳和腳踝，把數據輸入計算機，經過計算機幾步簡單的計算後，技術人員就能夠3D打印出專(zhuan) 屬每個(ge) 運動員的新鞋，這雙鞋符合運動員的體(ti) 形、體(ti) 重、步態和偏好。

　　在世界的另一端，美國國家航空航天局在亞(ya) 利桑那州的沙漠中測試了一艘火星飛船，飛船甲板上裝有定製的3D打印金屬部件。這些部件大多形狀複雜，有許多曲線和鏤空，除了3D打印機，其他任何設備都生產(chan) 不出來。

　　在日本，一位準媽媽想要紀念其首次超聲波檢測，她的醫生編輯她的超聲圖像，並3D打印出栩栩如生的胎兒(er) 模型。結果，一個(ge) 透明硬塑料(10170,-60.00,-0.59%)塊中就出現了一個(ge) 前衛的3D打印微小胎兒(er) 塑料模型。

　　這些製造奇跡不斷發生。在不遠的將來，人們(men) 將3D打印出活體(ti) 組織、富含營養(yang) 的食品及完全組裝好的電子元件成品。

　　3D打印開辟了新的前沿領域。隨著普通民眾(zhong) 也能夠設計和生產(chan) 電動工具，製造業(ye) 和商業(ye) 模式將發生巨大變革，知識產(chan) 權法將徹底失效。

　　“我手裏握著製造業(ye) 的未來！”

　　有些人清楚地記得自己是在什麽(me) 地方觀看的人類首次登月，還有些人對柏林牆轟然倒塌後幾周裏的混亂(luan) 狀況記憶猶新，我卻記得我第一次聽到3D打印時的情景。

　　那是20世紀80年代末在一場乏味的製造工程研討會(hui) 上。教室裏很暖和，不幸的是教授的聲音低沉、單調而舒緩，我和同學們(men) 昏昏欲睡。

　　教室的門“砰”的一聲打開，打破了這個(ge) 下午講座上昏昏欲睡的平靜。一名陌生男子衝(chong) 進了教室，這位奇怪的闖入者聲稱他是庫比特係統公司的推銷員。我們(men) 以前從(cong) 來沒有聽說過這家公司，而這家公司卻是當時世界上僅(jin) 有的銷售3D打印機的兩(liang) 家公司之一。

　　這名一頭亂(luan) 發的推銷員不斷地晃動著一個(ge) 塑料物體(ti) ，並聲稱一場製造業(ye) 革命正在醞釀之中。“我手裏握著製造業(ye) 的未來！”他大聲叫道，“這個(ge) 塑料物體(ti) 是由一種能夠‘打印’塑料的激光打印出來的。”

　　出於(yu) 好奇，我和同學們(men) 湊過去想知道他為(wei) 什麽(me) 會(hui) 來我們(men) 班上。我們(men) 的教授察覺到了我們(men) 的興(xing) 趣，明智地將課堂交給了這位活躍的闖入者。後來我們(men) 才知道，庫比特推銷員是我們(men) 教授邀請的客座講師。

　　我們(men) 彼此低聲問道：“他剛才是說他用激光打印出了那個(ge) 東(dong) 西嗎？”我們(men) 試圖弄明白這一意想不到的表演是怎麽(me) 發生的。

　　當推銷員曝出另一條爆炸性消息時，我們(men) 變得更加困惑了。

　　他說：“你們(men) 這裏所看到的所有齒輪、把手、旋鈕都不是組裝出來的，它們(men) 都是按照一個(ge) 個(ge) 單獨的、預裝配的不同部件一起有序打印出來的。”

　　當這位精力充沛的闖入者要愉快地結束他的演講時，教室裏混亂(luan) 的“嗡嗡”聲變得越來越大，他甩出了最後的數據觀點：一台計算機，而不是一個(ge) 人，可以在整個(ge) 生產(chan) 過程中充當一雙“手”操控這台神奇的機器。

　　庫比特係統公司推銷員笑著問我們(men) 是否有問題要問，我們(men) 都精神起來，爭(zheng) 先恐後地向他發問。

　　他說他用激光“打印”出了所有的塑料部件，這是什麽(me) 意思呢？什麽(me) 樣的製造設備能夠將部件一次性生產(chan) 出來，而不需要進行組裝呢？它能打印塑料以外的其他材料嗎？還有，當然了，個(ge) 人購買(mai) 這樣一台設備要花多少錢？

　　傳(chuan) 統製造感覺瞬間過時。

　　我仍然記得那一天，這位客座講師的熱情演說使我確信，這種神奇的設備確實會(hui) 引發一場產(chan) 品製造和設計的革命。我從(cong) 來沒有見過物體(ti) 的軟件設計與(yu) 其實體(ti) 表現之間聯係如此緊密。

　　那一天是20年前，我們(men) 預料的革命沒有如期迅速爆發。幾年後，庫比特係統公司停業(ye) 了。如同許多開創性技術一樣，庫比特係統公司的3D打印工藝過於(yu) 複雜和低效，機器設備昂貴，利潤率敏感的製造企業(ye) 難以接受。

　　但普通民眾(zhong) 能夠像編輯數碼照片一樣毫不費力地撕裂、混合並打造實體(ti) 物體(ti) ，這隻是時間問題。

　　哈利·波特的魔杖複活了

　　如同童話故事裏的魔杖，3D打印能讓我們(men) 掌控物理世界。3D打印賦予了普通人強大新穎的設計和生產(chan) 工具，人們(men) 可以獲得專(zhuan) 業(ye) 設計師和製造業(ye) 大企業(ye) 所獨有的設計和製造能力。

　　在未來的3D打印世界裏，無論何時何地，人們(men) 需要什麽(me) 就可以打印什麽(me) 。

　　當然，技術雖然好，也要看人們(men) 怎樣應用。有人可能會(hui) 用來製造武器或不受監管地生產(chan) 出甚至有毒的新藥。我們(men) 的環境也可能很快被滿足各種需求的打印塑料產(chan) 品垃圾所充斥。生物打印帶來的倫(lun) 理挑戰將比幹細胞引發的爭(zheng) 議更複雜。黑市商人則會(hui) 受到利益驅使，通過製造和銷售有故障的機器零件來快速賺取黑心利潤，那些豆腐渣工程在關(guan) 鍵時刻往往會(hui) 出問題。

　　大多數人第一次聽到3D打印時，他們(men) 就想到了那些老式的、常見的桌麵打印機。噴墨打印機和3D打印機最大的區別是維度問題，桌麵打印機是二維打印的，在平麵紙張上噴塗彩色墨水，而3D打印機可以製造拿在手上的三維物體(ti) 。

　　3D打印機依據計算機指令，通過層層堆積原材料製造產(chan) 品。在人類曆史的大部分時間裏，我們(men) 通過切割原料或通過模具成型製造新的實體(ti) 物品。

　　3D打印的技術名稱是“增材製造”，這是對實際打印過程比較貼切的描述。3D打印獨特的製造技術讓我們(men) 能夠生產(chan) 前所未有的各種形狀的物品。

　　3D打印不是一種新技術，3D打印機已在製造機加工車間默默地工作了幾十年。在過去的幾年裏，由於(yu) 受到計算能力、新型設計軟件、新材料、創新推動及互聯網進步的推動，3D打印技術發展迅速。

　　計算機在3D打印過程中發揮關(guan) 鍵作用，沒有計算機發出的指令，3D打印機就會(hui) 癱瘓。3D打印機正常運作的前提是要輸入一個(ge) 設計好的電子藍圖或設計文件，它們(men) 負責告訴3D打印機在哪裏放置原材料。事實上，沒有連接計算機及設計文件的3D打印機是沒有用處的，就像沒有存儲(chu) 音樂(le) 的ipods。

　　3D打印過程如下：3D打印機在設計文件指令的導引下，先噴出固體(ti) 粉末或熔融的液態材料，使其固化為(wei) 一個(ge) 特殊的平麵薄層。第一層固化後，3D打印機打印頭返回，在第一層外部形成另一薄層。第二層固化後，打印頭再次返回，並在第二層外部形成另一薄層。如此往複，最終薄層累積成為(wei) 三維物體(ti) 。#p#分頁標題#e#

　　3D打印機不像傳(chuan) 統製造機器那樣通過切割或模具塑造製造物品。通過層層堆積形成實體(ti) 物品的方法從(cong) 物理的角度擴大了數字概念的範圍。對於(yu) 要求具有精確的內(nei) 部凹陷或互鎖部分的形狀設計， 3D打印機是首選的加工設備，它可以將這樣的設計在實體(ti) 世界中實現。

　　3D打印部件和產(chan) 品正在蔓延到日常生活中。你的汽車儀(yi) 表盤的設計就借助了3D打印原型，確保各部件緊密地配合在一起。如果你戴助聽器，3D打印可以使用光學掃描數據，捕捉你內(nei) 耳的精確形狀，實現定製生產(chan) 。

　　牙科診所借助X射線不到一個(ge) 小時就可以打印定製的牙冠。在體(ti) 內(nei) 安裝用鈦和陶瓷打印的假膝蓋已經風靡世界。如果你有幸乘坐波音公司[微博]的新型飛機---波音787夢想飛機，你已經將生命托付給至少32種3D打印的部件。

　　3D打印技術的秘密可以概括如下：就將複雜設計變成實體(ti) 物品而言，3D打印機比其他生產(chan) 模式(如人工生產(chan) 或機器生產(chan) )更精確、更通用，可以將一個(ge) 複雜的設計通過組合不同的原材料以過去不可能的方式製造成實物。

　　如今，一般家用3D打印機可以製造鞋盒大小的塑料物品。工業(ye) 領域的3D打印機可以製造大到汽車、小到肉眼幾乎無法看到的針頭等物品。有些研究人員開始嚐試用3D打印機打印小型房屋大小的混凝土結構。而在微觀的角度，另外一些研究人員已經打印出肉眼幾乎看不到細節的物體(ti) 。

　　跨越虛擬世界和實體(ti) 世界的鴻溝

　　20世紀90年代中期，電子商務和數字媒體(ti) 還處於(yu) 起步階段。在充滿奇妙預測的1995年暢銷書(shu) 《數字化生存》中，作者尼古拉斯·尼葛洛龐帝預測道：“娛樂(le) 原子”正在消亡。在數字媒體(ti) 粉墨登場的幾年前，尼葛洛龐帝準確預測了娛樂(le) 傳(chuan) 媒的實體(ti) 形態(傳(chuan) 統的圖書(shu) 出版、光碟租賃和大型電視網絡)將麵臨(lin) 與(yu) 恐龍同樣的命運。

　　集中控製的大眾(zhong) 媒體(ti) 和圖書(shu) 出版的消亡隻是開始。20世紀末，信息開始走向數字化。21世紀，虛擬世界將與(yu) 實體(ti) 世界更緊密地聯係在一起。

　　虛擬世界是一個(ge) 可以在其中自由選擇的地方。在視頻遊戲裏，人物可以跨越建築物、長出新的手臂、變身成為(wei) 不同的實體(ti) 形狀。虛擬世界也很容易編輯和修訂。雖然改變一棵真樹的樹皮顏色是不可能的事，但在數碼照片中改變樹的顏色卻很簡單。虛擬世界的行為(wei) 可以被編程。如果實體(ti) 對象的詳細信息可以通過設計文件捕捉，設計的數字“原料”就可以模塊化，由屏幕上微小的離散光點或像素構成。

　　3D打印技術將跨越虛擬世界與(yu) 實體(ti) 世界的鴻溝。當然，懷疑論者會(hui) 立即指出，數字世界和實體(ti) 世界已經有了一些交匯點。畢竟設計和製造工藝已經由計算機驅動了數十年，現在大規模生產(chan) 幾乎實現了完全自動化(除了最後一步，即勞動密集型裝配流水線)。

　　虛擬世界和實體(ti) 世界的融合將是一個(ge) 緩慢而微妙的過程，這一過程具有階段性。首先，我們(men) 要獲取實體(ti) 物品的形狀；其次，我們(men) 上升到新階段，控製其材料組成；最後，我們(men) 要控製實體(ti) 物品的行為(wei) 。

　　製造現實中不可能的形態

　　3D打印機可以詳細闡釋數字化設計文件，帶我們(men) 到接近充滿豐(feng) 富的創造力和自由的虛擬世界。如果你看動畫片，顯然，屏幕上的畫麵就是用計算機設計的：恐龍在現代化的地鐵站裏漫步，狀如禿鷹的飛行機器戰士用致命激光掃射所經之處。

　　如果影片在動畫和現實之間來回切換，對觀眾(zhong) 來說，在計算機繪製的充滿豐(feng) 富想象的多彩世界和現實生活中顯然有一個(ge) 明確的界限。欣賞3D打印的前景和風險的方法之一是思考掌控材料世界的鐵律。由於(yu) 3D打印機分層形成物品，它們(men) 可以塑造過去隻有在自然界存在的形狀，曲線、鏤空與(yu) 複雜的內(nei) 腔製造將成為(wei) 可能。

　　目前的挑戰是原子以不可預知的方式走到了一起。數字設計在計算機屏幕上令人震驚，但理論上被製造出來後隨時會(hui) 坍塌，因為(wei) 它不能突破重力和材料限製。相比之下，數字世界讓我們(men) 放飛想象的翅膀，自由創造。數字世界急需製造出現實生活中不可能的形態。

　　在融合的第二階段，3D打印會(hui) 給我們(men) 帶來對物質構成和材料構成的精確控製。多材料3D打印機將為(wei) 新產(chan) 品的生產(chan) 打開大門，這種新產(chan) 品由嚴(yan) 格控製的原材料構成，其整體(ti) 性能將大於(yu) 部分之和。

　　試想，在一個(ge) 水彩調色盤中，將藍色和黃色混合，可以形成無數深淺不同的綠色。在自然界中，22種氨基酸以不同的方式組合，創造出可以形成驚人物種的蛋白質。配備精確的設計文件的多材料3D打印機，可以將熟悉的原材料混合成全新的組合。

　　隨著3D打印技術的不斷發展，我們(men) 將看到很多由當前不可行的材料混合製成的物體(ti) 。我們(men) 將看到可以自我修複的機器部件，或者看到可以將其長度延伸近10倍的無線網格。醫療設備將對特定病人的血型作出回應，或檢測其體(ti) 溫變化。

　　控製材料組成的第二個(ge) 渠道與(yu) 第一個(ge) 稍有不同。有一天3D打印機會(hui) 製造出可控的材料。

　　在虛擬世界中，所有的信息無論多麽(me) 複雜，最終都可歸結為(wei) 它的本質，那就是兩(liang) 個(ge) 基本單位：1或0；相反，實體(ti) 物品由豐(feng) 富的、非模塊化的螺旋結構的原材料製成，它的基本單位是原子，不那麽(me) 規則且難以控製。由於(yu) 材料在實體(ti) 世界具有多樣性，很難有意義(yi) 地捕捉數字形式的“模擬”材料。結果是，模擬材料很難被精確地複製、控製和編程。

　　不兼容的原子是製造商的噩夢。誠然，3D打印機不能粉碎開放的原子，使它們(men) 更具可塑性。但是，3D打印機可以做的是將一度不能兼容的原材料巧妙地結合在一起，打印成單一的物品。

　　“請把我的鞋子傳(chuan) 真過來”

　　當我們(men) 毫不費力地對實體(ti) 和虛擬形態進行移形，並且實體(ti) 物品順利地在比特和原子間轉換時，最終的融合就到來了。在線文檔也可以以同樣的方式打印在紙上、掃描然後再打印，總有一天，實體(ti) 物品會(hui) 轉換為(wei) 比特和原子然後再轉換回來。

　　在《數字化生存》一書(shu) 中，尼葛洛龐帝提到，實體(ti) 世界不容易轉換成數字格式。原子很重，運費較高。實體(ti) 存儲(chu) 占用空間。原子按照預先定義(yi) 的方式牢牢結合在一起。

　　尼葛洛龐帝寫(xie) 道：“如果你製作毛衣或中餐，我們(men) 將它們(men) 轉換成比特需要很長的時間。‘將我傳(chuan) 上去，斯科蒂！’雖然這是一個(ge) 美好的夢想，但幾個(ge) 世紀內(nei) 都不可能成真。在此之前你隻能依賴聯邦快遞、自行車、運動鞋將你的原子從(cong) 一個(ge) 地方運到另一個(ge) 地方。”

　　可能有一天，3D打印機會(hui) 成為(wei) 最重要的傳(chuan) 真機。如果虛擬世界和實體(ti) 世界真的不相互排斥，我們(men) 可以毫不費力地將物品從(cong) 一個(ge) 地方傳(chuan) 到另一個(ge) 地方。#p#分頁標題#e#

　　現在，我們(men) 可以“傳(chuan) 真”簡單的實體(ti) 物品。我曾和一個(ge) 同事(考古學教授)一起開展一個(ge) 研究項目，他從(cong) 事幾千年前楔形文字的譯解研究。為(wei) 了開展研究，他經常前往中東(dong) 各國的考古遺址。

　　最近我的這位同事從(cong) 國外歸來，一直為(wei) 不能將珍貴信息帶回家困擾。古楔形文字是寶貴文物，發現者會(hui) 及時交給所在國政府。考古學家們(men) 試圖通過拍照或精心刻畫字符的形狀捕捉一些信息，遺憾的是真實的東(dong) 西不能帶回。

　　我和我的同事決(jue) 定做一個(ge) 實驗，看看我們(men) 能否將寶貴的楔形文字從(cong) 一個(ge) 地方傳(chuan) 真到另一個(ge) 地方。我們(men) 認為(wei) 可以用CT掃描他收集的幾個(ge) 楔形文字，然後將掃描數據轉換成設計文件，並通過3D打印機創建楔形文字的副本。

　　我們(men) 認為(wei) 如果實驗成功，下次我同事去國外時可以說服地方當局讓他用CT掃描當地的寶貴文物，然後他可以將設計信息發送到附近(或遠處)的3D打印機上與(yu) 其他人分享。他可以為(wei) 文物所屬國家提供寶貴的保存服務，因為(wei) 他們(men) 也可以存儲(chu) 楔形文字CT掃描件和3D打印副本的數據。

　　我們(men) 發現，“傳(chuan) 真”楔形文字相當簡單：首先，我們(men) 將CT掃描數據轉換成設計文件；其次，我們(men) 3D打印出楔形文字的不同尺寸、不同材料的複製品。

　　最重要的是，在楔形文字傳(chuan) 真實驗過程中我們(men) 獲得了一個(ge) 意想不到的收獲，即CT掃描可以捕捉楔形文字字樣的外部和內(nei) 部。幾百年前，研究人員就已經了解到許多楔形文字以鏤空的方式書(shu) 寫(xie) ，但到現在為(wei) 止，看到內(nei) 部結構的唯一方法是打碎它。CT掃描和3D打印楔形文字副本的一個(ge) 好處是，你可以愉快地將複製品敲碎讀出內(nei) 部書(shu) 寫(xie) 的內(nei) 容。