中國第1家3D打印公司“銘展”：像做蛋糕那樣出產(chǎn)品 品

美國科幻作家羅伯特·希克利曾 寫過一個“全能 制造機”的故事，故事里的人們帶著一臺“全能 制造機”飛往太空。這是一臺獨特的年夜 機械 ，機身上混亂 地安裝著刻度盤、小燈和各類 唆使表。故事的主角之一阿諾爾德站在機械 前，按下按鈕，對它清脆 而清晰 地說：“我要硬鋁螺帽，直徑為4英寸。”接到指令，機械 發(fā)出消沉 的轟鳴聲，燈光閃灼 ，閘板徐徐 打開，面前 赫然泛起 了一顆閃光發(fā)亮已 制好的螺帽。接著，這臺機械 就像奇異 的阿拉丁神燈，為他們送來了活蹦亂跳的年夜 蝦、礦泉水、手表和沙拉醬。

　　雖然 ，“想要甚么 就臨盆 甚么 ”的實際 還遠沒有科幻小說描寫 的那般輕松隨便 ，但現(xiàn)在，經(jīng)由過程 3D打印手藝 臨盆 小零件、食品 、自行車、建筑乃至 人的皮膚、腎臟等都已不再是天方夜譚，稱之為“全能 制造機”其實不 為過。

　　3D打印到底有多奇異 ？與通俗 的打印有甚么 分歧 ？4月初，《外灘畫報》記者趕赴杭州，探訪中國第一家3D打印辦事 公司。3D 打印的道理 很簡單，起首 3D 打印機將物品轉(zhuǎn)化為 3D 數(shù)據(jù)，然后再逐層分切，針對分切的每一層構(gòu)建，分層打印。打印時，粉末會一層層地被非凡 的膠水粘合，依照 分歧 的橫截面圖案固化，一層層疊加，像做蛋糕那樣建立 三維實體，終究 一個完全 的物品就會在粉末槽里成型。

　　這類 手藝 的長處 在于它不需要一家工場 來運作，小件物品可以直接由小型 3D打印機打印建造 ；而稍年夜 的物品，好比 自行車車架、汽車板、飛機零件、建筑零件等，則需要更年夜 的3D打印機和更年夜 的空間。

　　《經(jīng)濟學(xué)人》雜志評價說：“偉年夜 發(fā)現(xiàn) 所能帶來的影響，在其時 誰人 年月 都是難以猜測 的，1750 年的蒸汽機如斯 ，1450年的印刷術(shù)如斯 ，1950 年的晶體管也是如斯 。而今，我們依然 沒法 猜測 ，3D 打印將在漫長的光陰里若何 改變這個世界。”

　　像做蛋糕那樣臨盆 物品

　　杭州銘展收集 科技有限公司是中國第一家 3D 打印辦事 公司。4 月初，在地處杭州的銘展收集 公司辦公室，記者看到，那邊 擺放著兩臺3D打印機和 一臺專門用于烘干的裝備 。從外不雅 上看，這兩臺機械 和通俗 的復(fù)印機并沒有 年夜 的分歧 ，獨一 的分歧 是它們打印時不消 紙而是粉末。

　　機械 的上半部份 是個半透明的罩子，有一排節(jié)制 按鈕。掀起罩子，左側(cè) 立著四盒分歧 色彩 的墨水，右側(cè) 的工作區(qū)擺放著平平整整一疊“白紙”。但是 ，輕輕用手一碰，那疊“紙”上卻輕易地留下了凹痕——本來 那其實不 是紙，倒是 粉末。公司的手藝 總監(jiān)金濤告知 記者，那是研磨得很細的石膏粉末。

　　工作時，這些粉末會一層層地被液態(tài)毗鄰 體也就是非凡 的膠水粘合，依照 分歧 的橫截面圖案固化，一層層疊加，像做蛋糕那樣建立 三維實體，一個完全 的物品就會在粉末槽里成型。打印完成后，工作人員要處置失落 物品四周沾滿的粉末，再涂上加強 硬度的膠水。金濤惡作劇說，“就像考古一樣。”

　　措辭 間，金濤在電腦中輸入一組經(jīng)由過程 3D軟件生成的模子 數(shù)據(jù)，毗鄰 至打印機。那是一個鏤空毛線團的模子 。電腦將這個10厘米高的毛線團以0.1毫米為基準(zhǔn)分為了1000層，每一層的界面數(shù)據(jù)都紛歧 樣。再將這組數(shù)據(jù)傳送給打印機。

　　響應(yīng)旌旗燈號 聲事后 ，透過誰人 半透明的罩子，記者清晰地看識趣 械 工作的場景：往返 移動的金屬桿上有噴頭，在鋪好的粉末材料上，一層一層依照 電腦的截面輪廓信息，有選擇性地噴射非凡 膠水使粉末粘結(jié)。一個水漬樣的毛線團底部截面輪廓清晰可見。經(jīng)由過程 逐層的疊加，毛線團的立體輪廓逐漸展現(xiàn) 出來。金濤告知 記者，打印如許 一個 10 厘米高的物體，年夜 約需要5小時。記者看到，在公司的展現(xiàn) 廳里，擺放著繪聲繪色的活動 鞋、造型獨特的概念自行車、各式建筑模子 及魔獸世界游戲人物模子 等，這些都是那兩臺3D打印機的作品。

　　據(jù)金濤介紹，今朝 撐持3D打印的材料許多 。簡單說，分歧 公司臨盆 的3D打印機遇 撐持分歧 的材料，樹脂、尼龍、石膏、塑料這些都是遍及 利用 的材料，跟著 業(yè)界研發(fā)的不竭提高 ，撐持鈦、不銹鋼或鋁、鐵金屬材料的打印機也已 泛起 。

　　“手藝 的成長 和那些粉末很有關(guān)系，將來 的趨向 是愈來愈 細，強度愈來愈 高。材料越細，每一層就更薄，做出來的器材精度就越高?，F(xiàn)在不管 利用 甚么 牌子的3D打印機，最薄的厚度約為0.025毫米。若是想完善 地展現(xiàn)頭發(fā)絲還是很堅苦的，可是做小零件、模子 等綽綽有余。” 金濤默示。

　　其實3D打印的概念早在幾十年前就已提出。上世紀(jì) 70 年月 ，跟著 3D 較量爭論 機輔助設(shè)計的鼓起 ，設(shè)計師能在電腦軟件中看到虛擬的三維物體，但要將這些物體用黏土 、木頭或是金屬做成模子 則是一個遲緩 而花錢 的進程 。哪怕是建造 一個鞋的鞋底模子 ，也會耗損 Timberland（美國著名的鞋業(yè)公司）一周的時候 ，費用年夜 概為1200美元。

　　因而 ，“快速成型”機應(yīng)運而生，這就是3D打印機的前身。

　　在這個進程 中，麻省理工學(xué)院的一項發(fā)現(xiàn) 飾演 了主要 的腳色 。1994年，幾名來自麻省理工學(xué)院的科研和手藝 專家發(fā)現(xiàn) 了一種名為三維打?。═hree Dimensional Printing，簡稱“3DP”）的手藝 ，并申請了專利。這類 手藝 成型的速度快，裝備 價錢 廉價 ，操作起來更輕易 ，雖然精度不敷 高但做概念產(chǎn)物 或模子 綽綽有余。1997年為了將3DP手藝 推向市場，Z-corporation公司正式成立。Z-corporation也是最早 提出把3D打印機當(dāng)做 辦公用品的3D打印機臨盆 廠商，這也是獨一 一家可以撐持彩色打印的公司。

　　據(jù)金濤介紹，“快速成型”也不止一種手藝 ，但它們的道理 都是截面的疊加分歧 的地方 只是每一層材料的凝聚 方式。有的材料是固體粉末，用液體粘合劑成型有的材料是液態(tài)的，用激光截面掃描成型“3D打印和快速成型從手藝 上來講 沒有太年夜 區(qū)分 ，3D打印更多的是概念上的提高 。本來 的快速成型裝備 粗笨 、體積很年夜 做一個器材花費的時候 相對也對照 久。在人們的概念里快速成型裝備 是擺在工場 的臨盆 裝備 ，而3D打印機則是一臺辦公裝備 可以放在辦公室里。和快速成型比擬 ，3D打印更重視 和設(shè)計師的溝通。”金濤默示。

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　　和設(shè)計師溝通的打印機

　　讀年夜 學(xué)時，金濤的研究標(biāo)的目的主如果 較量爭論 機圖形學(xué)。在噴鼻 港年夜 學(xué)從事圖形圖象 研究時，金濤接觸到3D打印的概念，他十分看好這項手藝 的前景，因而 摒棄 在噴鼻 港年夜 學(xué)讀博士的機遇 ，回到杭州介入 開辦 了這家面向公家 的3D打印辦事 公司。一入手下手，他們假想 公司的主要營業(yè) 是“打印魔獸世界”的人物腳色 模子 。金濤是一個魔獸迷，看到國外有網(wǎng)站可以打印本身 心愛的腳色 模子 ，他也很想在中國年夜 陸也弄 一個。他們花重金買來了裝備 ，但這項營業(yè) 由于 遲遲沒有獲得 暴雪公司的版權(quán)授權(quán)，在進行了一段時候 后不能不 擱淺。

　　就在他思慮 公司前途 時，一個偶爾的機遇 ，金濤在國外發(fā)現(xiàn)一家名為Shapeways 的公司。這家公司供應(yīng) 在線的 3D 打印辦事 ，網(wǎng)平易近 們不但 可以像鋼鐵俠中的男主角制造戰(zhàn)衣那樣，在屏幕上折疊、翻轉(zhuǎn)、點竄 本身 的虛擬設(shè)計 ；還可以將這些構(gòu)思 的虛擬的器材制造出來釀成 實際 ，并送到面前 。網(wǎng)站上展現(xiàn) 的設(shè)計希奇 奇異乖張 ，有鐘表、珠寶、奇異 的魔方等，有人用這項辦事 給本身 弄了個抽象雕塑，還有人做了本身 棲身 城市的微縮模子 。材料從不銹鋼到玻璃、塑料和沙石，顧客包孕 小我 和商鋪老板，許多 商鋪老板定制珠寶飾品、禮物 和小配件等在店里發(fā)賣 。

　　Shapeways 的一位 高管在公司剛開業(yè)時曾告知 媒體 ：“我們的網(wǎng)友在業(yè)余時候 里很是富有締造 性，他們往 YouTube上傳視頻片斷 、在社交收集 里玩弄 Profiles、撰寫各類 博客?，F(xiàn)在我們可以將他們本身 的設(shè)法主意 釀成 實際 。”

　　Shapeways 最早 由荷蘭公司飛利浦供應(yīng) 啟動資金，現(xiàn)在已 從飛利浦離散出來，成為一家自力 的公司。

　　金濤感覺 ，如許 的貿(mào)易 模式能最好地哄騙大眾 的締造 力，也能最年夜 地施展 3D打印機的價值。受此開導(dǎo) ，他們將公司釀成 中國第一家3D打印辦事 公司，只要用戶供應(yīng) 3D數(shù)據(jù)，選擇建造材料，他們便可 以將其設(shè)計釀成 實體。“我們的客戶許多 ，微軟在這里打印過他們的新產(chǎn)物 模子 ，建筑事務(wù)所、中國美院建筑系，還有一些工藝品公司、設(shè)計公司、文物研究所等，都在這里打印過。”金濤說。

　　現(xiàn)在 如許 的3D辦事 公司活著 界各地蓬勃成長 。除 最著名 的 shapeways，3D 打印機的臨盆 廠商之一 3D Systems也設(shè)立了一家合伙 公司 Mqast，這家公司撐持用鋁和不銹鋼來打印。

　　現(xiàn)在 全球最年夜 最貴的3D打印機，可以用激光燒結(jié)直接制造復(fù)雜的塑料、金屬和合金元件。在消費電子業(yè)、航空業(yè)和汽車制造業(yè)，3D打印已 變得愈來愈 風(fēng)行 。它們不但 可以分開傳統(tǒng)的年夜 范圍 機床來制造小數(shù)目 的部件，而且可以用分歧 方式 來制造，好比 單個建造 噴氣式飛機上的空氣動力導(dǎo)管，而不再需要許多 分歧 的元件來組裝它。

　　就像早年的激光打印機，一些3D打印機已 走入藝術(shù)家和脫手快樂喜愛 者們的工作間。美國人杰·勒農(nóng)為了讓本身 的一臺1907年臨盆 的老式流線型汽車?yán)^續(xù)行駛，采辦了一臺 3D 打印機。經(jīng)由過程 3D 打印機，他將沒法再買到的元件掃描進電腦，或 用草圖設(shè)計一個丟失的元件，打印出附件，在車上實驗 檢測設(shè)計是不是 公道 。多虧了3D打印機，他的這輛老爺車現(xiàn)在 已能繼續(xù)行駛。

　　3D 打印機加快 設(shè)計進程 的能力將會對家當(dāng) 發(fā)生 巨年夜 影響。“現(xiàn)在工程師可以如許 做：有了設(shè)法主意 ，打印出來，拿著它和他人 分享，然后點竄 并再打印一個。”以色列的3D打印機臨盆 商Objet公司首席履行 官年夜 衛(wèi)·賴斯在接管 《經(jīng)濟學(xué)人》雜志的專訪時默示：“忽然間，設(shè)計變得更具改革和締造 性。”

　　現(xiàn)在，設(shè)計師們可以用3D打印機做一些有趣的工作 ，好比 修補一個破玩具，耐克、阿迪達斯等公司用它們來打印新的活動 鞋模子 ，在福特、保時捷、摩托羅拉、諾基亞、惠普等公司的研發(fā)臨盆 線上，也能看到它們的身影。

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將事跡 帶回家

　　金濤最滿意的一個作品是幾尊佛像。“誰人 作品光打印就花了兩天，打印好了又處置了兩天”。

　　那幾尊佛像是天龍山石窟第 18 窟西壁的完全 回復(fù)復(fù)興 ，共有一佛二菩薩，頸飾項圈、手鐲、下垂的左腿，和 蓮座的細節(jié)都清晰可見。這是無盡藏非物資 文化與藝術(shù)遺產(chǎn)研究所要求打印的作品。

　　天龍山石窟以精辟、細膩而又富有情緒 的造型藝術(shù)而著名 于世，是中國釋教 造像的經(jīng)典之一，被譽為天龍山式樣。在20世紀(jì)初被盜嚴(yán)重，僅1924年一年，天龍山流失海外的佛像就有150多件，這些殘件至今仍漂泊 在海外。較小的佛像被整體盜走，年夜 部份 洞窟的頭像幾近 被割盜一空，乃至 連窟頂?shù)母〉裆徎ê惋w天也不放過。

　　2021 年春季 ，無盡藏非物資 文化與藝術(shù)遺產(chǎn)研究所創(chuàng)議了《法相肅靜 ——天龍山造像數(shù)字回復(fù)復(fù)興 研究》，進展 哄騙數(shù)字手藝 ，實現(xiàn)殘損造像的虛擬回復(fù)復(fù)興 和收集 展現(xiàn) ，再現(xiàn)其原本面貌 。該所所長李慶華在項目進行進程 中熟悉 了金濤，因而 籌算 輸出他們的研究功效 。

　　“從3D掃描到3D打印，數(shù)字化珍愛 的意義和邏輯就更顯著 了。這會推翻 之前 考古的郊野考查 的工作方式，人們可以把事跡 放在辦公桌上來研究。”李慶華在接管 《外灘畫報》采訪時說。

　　他們選擇了天龍山石窟第 18 窟作為他們的第一次測驗考試 。為了獲得完全 的 3D數(shù)據(jù)，李慶華帶著一個團隊拿著一臺 3D掃描裝備 在洞里呆了整整 10 天。“3D 測繪是項年夜 工程，一束細細的激光束，就像一個移動的取景框，打到佛像上面，這類 機械 是手持的，佛像和洞窟的每一個 細節(jié)都必需 注意地掃描一遍，不能有死角。掃描一塊四五十平方厘米的處所 需要整整 20分鐘。”李慶華說。

　　洞窟掃描完成后的數(shù)據(jù)處置也是年夜 工程，乃至 一個佛像進了電腦都邑 生成幾百萬個面，李慶華的電腦經(jīng)常 由于 存儲了太多的3D數(shù)據(jù)而死機?；貋砗罄顟c華在工作室里專一 苦干了十天，終究 把數(shù)據(jù)拿到了金濤的辦公室。

　　“我清晰 地記得，那時辰快過年了，辦公室只有我們兩人在處置佛像。”金濤說。七八個小時后，他們翻開 打印機的蓋子，看到了制品 。李慶華謹(jǐn)慎翼翼地拿毛筆刷去佛像四周的粉末，這項工作需要極致謹(jǐn)慎和耐煩 ；干這件事時，他不由 會想到“在戈壁 里考古的景遇 ”。為了數(shù)據(jù)處置的輕易 ，他們設(shè)定的打印厚度只有1.5毫米，第一次的打印功效 就由于 用力過猛作廢了。“捧著這塊三維佛像，就像捧著一塊極薄易碎的面具。”金濤說。

　　終究 ，刷上加強 硬度的膠水后，這件“考古作品”正式完成。李慶華十分感傷 ：“本來 寫天龍山敷陳的社科院專家李裕群，為了寫敷陳，在天龍山手工測繪，搜集 數(shù)據(jù)，呆了20多天，也沒看全?，F(xiàn)在我可以把它放在桌上，從隨便分歧 角度看。”由于 是按1：11年夜 小復(fù)制的，打印出的制品 遠沒有電腦里的三維圖細節(jié)那末 厚實，但李慶華說這類 “把玩感”是之前 沒法 想象的。

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　　將建筑打印出來

　　3D 打印的降生 ，為瘋狂的設(shè)計師們找到了靈感的出口。

　　意年夜 利發(fā)現(xiàn) 家恩里科·迪尼（Enrico dini）發(fā)現(xiàn) 了一臺巨年夜 的 3D 打印機，這臺機械 可以用沙子直接打印立體的建筑。有了這臺機械 ，將來 不搭腳手架，不需要工人，人們就可以 完成造房子的工作 。

　　為了測試這臺年夜 型打印機，恩里科·迪尼為諾曼·福斯特公司在阿布扎比建造的全球首個綠色烏托邦“馬斯達爾城（Masdar City）”，打印了一部份 建筑的骨架外墻，成效證實 完全可行。

　　現(xiàn)在，他正與諾曼·福斯特建筑設(shè)計公司和 阿爾塔太空公司合作，研究設(shè)計一種可使 用月球塵埃打印的3D打印機，屆時可以在月球上快速建造人類基地。

　　恩里科·迪尼告知 《外灘畫報》記者，這個打印機的靈感來歷于麻省理工學(xué)院的那項三維打印手藝 。當(dāng)他看到C-corporation 的 3D 打印機在辦公室工作的場景時，他忽然想：為甚么 不能用它來造房子呢？

　　在投入這個項目之前，恩里科·迪尼是一位土木匠 程師。在細心 瀏覽 快速成型的相干 手藝 后，他認(rèn)為打印建筑布局是完全可行的。“我讓我的數(shù)學(xué)家同伙 們改良軟件，然后本身 設(shè)計機械電路圖、制造裝配、布線、測試等等。”

　　2004年11月，第一臺建筑打印機的概念機面世。顛末改良，2007 年 4 月正式落成 。同年，恩里科在倫敦成立了一家主營3D建筑打印的公司。

　　“傳統(tǒng)的打印機有個弱點，只能打出很薄很薄的一層，我把這個機械 改良了，使得年夜 量的‘膠水’能落下來，打印出50 毫米厚的一層，然后再一層一層疊加起來。”恩里科說。

　　印刷進程 由一層薄薄的沙子入手下手，印刷機從噴嘴處噴出以鎂為主要原料的粘合膠，這些粘合膠跟沙子結(jié)歸并 在印刷機對其施壓后釀成 巖石。以后 再放上一層薄薄的沙子，反復(fù) 以上的操作，巖石層就會愈來愈 厚，終究 印刷成設(shè)計中所需要的機關(guān)物外形 。制品 可所以 一座雕塑或全部 年夜 教堂等等。已 做成的嘗試品是一只布滿浮泛的蛋狀建筑布局，恩里科管它叫“放射館”，這個復(fù)雜的布局可以有力證實 和測試這一首創(chuàng) 性的施工手藝 。

　　“這個 6 米長、6 米高的機械 是我造過的最年夜 的機械 ，用3D打印，你想造多年夜 的器材，就得造多年夜 的機械 。這算是個錯誤謬誤吧。”恩里科說。不外 據(jù)他介紹，利用 這臺機械 印刷出來的建筑物比傳統(tǒng)方式要快四倍，原料本錢 只是通俗 水泥的1/2到1/3，臨盆 出的廢物 少少 。

　　“由于 我不需要用水泥，而且 原料是沙子。我盡可能 利用 本地 的材料，削減 運輸本錢 ，沙子各處都有，雖然 也有必然 的要求。我進展 我去上海造房子時，上海能有我想要的沙子。”恩里科強調(diào)，用這臺打印機打印建筑，造出高迪式的曲折 布局的確 輕而易舉 。

　　恩里科十分推重 建筑年夜 師高迪的作品，他進展 有生之年能用3D打印機完成高迪的未完成作品——位于西班牙巴塞羅那的“神圣家族年夜 教堂”。

　　就像打印機逐漸 進入辦公室和家庭的步調(diào) 一樣，3D打印還有很長的路要走。雖然 現(xiàn)在3D打印機的本錢 不竭降落，最廉價 的機械 依然 在1萬美元以上。英國巴斯年夜 學(xué)有一項新設(shè)計，這項新設(shè)計能用年夜 約700美元制造一個3D打印機，用戶乃至 可以用這臺機械 制造另外一 臺3D打印機的塑料部件。

　　在誰人 名為“全能 制造機”的故事里，也有不異的情節(jié)。當(dāng)一臺3D打印性能 夠制造另外一 臺3D打印機，這是何等 惹人 聯(lián)想 的美妙 將來 。