3D打印重塑世界
《西遊記》是我們從小就耳熟能詳的故事,孫悟空七十二般變化的本事,我們都很向往。下面是孫悟空大戰哪吒三太子的場景(圖1-1),你一定很熟悉。
哪吒三太子與悟空各騁神威,鬥了個三十回合。那三太子六般兵器,變做千千萬萬;孫悟空金箍棒,變作萬萬千千。半空中似雨點流星,不分勝負。原來悟空手疾眼快,正在那混亂之時,他拔下一根毫毛,叫聲“變!”就變做他的本相,手挺著棒,攆著哪吒;他的真身,卻一縱,趕至哪吒腦後,著左膊上一棒打來。哪吒正使法間,聽得棒頭風響,急躲閃時,不能措手,被他著了一下,負痛逃走;收了法,把六件兵器,依舊歸身,敗陣而回。
這段故事我們都很熟悉,可是原材料“猴毛”變成生命體,在現實生活中,誰能做到呢?別急,3D打印可以幫助我們實現夢想。下面是我們未來的生活,處處離不開3D打印技術。
李平(假設名)一起床,就先來到了數字廚房,將昨天老媽給自己的食譜和原材料輸進了食品打印機,轉身去洗漱。再次來到廚房時,香噴噴、熱騰騰的糖油粑粑和豆漿已經按照老媽給的食譜打印出來了,好久沒吃過老家小吃的李平急不可待地糖油粑粑塞進了自己的口中,燙的他直唆氣,可那來自兒時記憶的味道卻讓他舍不得把糖油粑粑吐出來。
吃完早餐,李平來到衣櫥換上制服,剛要出門,突然想起下班後還要去接女朋友看電影。他馬上轉身回到衣櫥旁,從抽屜中取出一條精致的領帶系上。這條領帶是李平和女朋友購買的,由知名設計師精心為他倆設計的個性化3D打印領帶,上面有李平和女友的照片及誓言。
上班途中,他習慣性地拿出手機,浏覽當天的信息。突然一條信息引起了他的註意,“中國發射的火星4號航空器已成功著陸並開始工作”。該航空器有一條特殊的機械手臂用於打印“火星牌3D打印機”,“火星牌3D打印機”則是利用火星的物質打印中國在火星上的空間站。而火星4號航空器的這條機械手臂恰恰是由李平所在的“雲端技術公司”設計制造,並擁有全部知識產權。看到這兒,李平不由自主地想起當初研發時度過的緊張歲月。那時候,大家讨論得最激烈、也是最有挑戰性的問題:如何有效利用火星物質,打印出3D打印機,然後打印出空間站所需的一切!李平清楚地記得,當自己的博士導師提出這個設想時,幾乎所有的人都一致反對,認為這簡直是不可能完成的任務,最後導師排除異議,表示願意承擔一切後果和費用,才得到公司的支持並派出一小部分科研人員進行研發,李平就是其中之一。在此之前,公司的設想是發射航空器到火星,把材料從地球帶過去建立空間站,但是這種做法需要同時發射許多航空器,風險大、成本高。
到公司後,李平開始一天的工作,李平所在的“雲端技術公司”主要研發和生產3D打印機,公司會根據客戶要求為其私人定制一切合法的東西。
快下班時,李平意外發現一封來自公司競争對手—“宇宙3D打印公司”發來的郵件。原來“宇宙3D打印公司”與“雲端技術公司”都推出了款式和技術幾乎一致的私人定制手機,目前“宇宙3D打印公司”準備起訴,但是希望兩家公司能夠有和解的可能。
目前,隨著3D打印機日益普及,盜版現象越發猖獗。雖然中國相關法律法規對此有嚴格規定,但是在商業競争中追究起來還是困難重重。行業内曾經的兩大巨頭“快捷3D打印”和“如家3D打印”就曾因專利問題對簿公堂,接下來是無休止的庭下調查和庭上對質,這兩家公司也無暇發展技術,結果雙雙被行業後起之秀趕超了。
李平把郵件内容和個人處理意見報告給上級之後,離開公司去接女朋友下班回家了。到家之後,李平把從網上買的食譜程序還有食材一股腦地放進數字廚房,跑到客廳跟女朋友一起看3D電影,直到一個緊急電話打破了兩人之間的愉快氛圍。電話是李平的爸爸打過來的,說李平的奶奶心髒出現嚴重問題,需要更換健康的心髒。後天李平爸爸帶著奶奶從老家過來,畢竟李平生活的地方是首都,醫院的儀器更先進,條件也更加便利。李平馬上給醫院打了電話,預約3D打印的心髒,並預約醫生做手術移植,很快將一切都安排好了。
李平看著牆上3D版全家福,每一個人臉上的笑容是如此栩栩如生。還記得照相的那天,其實就是一個月前過年的時候,奶奶還是那麼的健康,怎麼會一下子查出來心髒出了問題呢?不過還好,現在的醫學技術已經相當發達了,器官的移植也不需要到處去找匹配者然後還有經歷痛苦的免疫排斥觀察期。
送完女朋友,李平躺在床上拿出為女朋友準備的世界上獨一無二的戒指,這也是由世界知名珠寶設計師的傑作,不過也是由社區打印店打印出來的。他想起小時候,他爸爸向他媽媽求婚的時候,這樣一枚由世界知名設計師設計的戒指可是天價啊,而且還得等很久才能拿到,哪有現在這樣方便啊。想著想著,李平進入了夢鄉。
魯班在世
2014年4月,10幢3D打印建築在上海張江高新青浦園區内揭開神秘面紗。這些建築的牆體是用建築垃圾制成的特殊““油墨”,依據電腦設計的圖紙和方案,經一台大型的3D打印機層層疊加噴繪而成(如圖1-2),據介紹,10幢小屋的建築過程僅花費24小時。
外媒2014年1月22日報道,“輪廓工藝”3D打印技術已經問世,該技術由美國航天局(NASA)出資與美國南加州大學合作研發。大約232平米的兩層樓,“輪廓工藝”3D打印技術24小時内就可以印出,只需一個按鍵就可以操控機械打印出房子。“輪廓工藝”3D打印技術可以顯著節約建築成本和建築時間,假設人類移居月球或火星,該技術可以就地取材,“外星屋”則能批量且快速打印出。
根據南加州大學教授比赫洛克·霍什内維斯即“輪廓工藝”項目負責人介紹,“輪廓工藝”外形猶如一台懸停在建築物之上的橋式起重機,中間的橫梁是“打印頭”,兩邊是軌道,橫梁進行X軸和Y軸的打印工作,可以上下前後移動,將房子逐層的打印出來。
目前,基於設計圖的預先設計,以水泥混凝土為材料,高密度和高性能的混凝土由3D打印機噴嘴噴出,“輪廓工藝”3D打印技術一層層打印出裝飾、隔間和牆壁等,整座房屋的基本架構由機械手臂完成,電腦程序操控全程。根據相關介紹,“輪廓工藝”機器人打印的房屋非常節省建築材料。空心的牆壁可以打印出來,質量雖然更輕,但強度系數達到10000psi,也就是說每平方英寸可以支撐10000磅的壓力,節儉了25%-30%的材料和20%-25%的資金,強度超過傳統房屋牆壁很多。利用3D打印機,“輪廓工藝”可以消耗更少的能源,節省45%-55%的人力,減少二氧化碳的排放,明顯降低了成本,顯著提高了效率,而且“輪廓工藝”最大的節儉是節省了人工。
據聯合國估計,2050年全球人口將達到史無前例的96億人,地球居住空間將更為擁擠,荷蘭非營利組織“火星一號”從20萬報名者中挑出1058人,參加移民火星訓練,預計將挑選出24位移民者,2024年分成6個梯次依序升空到火星居住。而人類未來若要移居其他星球,解決住宅問題可謂首要任務。
所以說,隨著人工成本價格日益猛增,及機械工業大量耗費能源等缺點,3D打印技術一旦開始進入建築行業,必將帶來翻天覆地的變化。
本文摘自《3生萬物》
3D打印是什麼?在《西遊記》中有個故事,唐僧師徒來到車遲國,與鹿力大仙賭“隔闆猜枚”。孫悟空鑽將進去,見一個紅漆丹盤,内放一套宮衣,乃是山河社稷襖,乾坤地理裙。用手拿起來,抖亂了,咬破舌尖上,一口血哨噴將去,叫聲“變”!即變作一件“破爛流丢一口鐘”。 “一件宮衣”突然間沒了,出現了一件叫做 “一口鐘”的破舊衣服,這是一個看起來不可能的神話故事,但是現代的3D打印技術卻可以完成這項不可能完成的任務,用特定材料“無中生有”地“打印”出你所需要的東西,包括“破爛流丢一口鐘”。
2014年6月3日,習近平總書記在2014年國際工程科技大會上的主旨演講中指出,“一項工程科技創新,可以催生一個產業,可以影響乃至改變世界。”“3D打印技術”正是這樣一項工程科技創新。2012年,英國《經濟學家》雜志將“第三次工業革命”作為封面文章,全面地掀起了新一輪的3D打印浪潮。對於傳統工業來說3D打印是一次革命,在這次新的革命中,每個國家、每個人都面臨挑戰和機遇,以及無限的發展可能、財富機遇。您可知曉?