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人类2.0:在硅谷探索科技未来 作者:皮埃罗∙斯加鲁菲 美国)

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3D打印未来:一场真正的制造革命

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首先,很快会出现的是,3D打印厂商会在网络社区上互联互通,重塑以家庭为基础的3D打印时代的新供应链。这个3D网络社区应该是这样运行的:每个创客都可以在上面发布3D产品的数字模型,其他创客(或这些创客的软件)则可以决定哪些正好是自己需要的。或者,如果有人3D打印出一款零件,而这款零件正好是另一个商家组装产品所需要的,这种需求的匹配也将在网络上几乎是自动完成的。这个网络社区(很可能是个APP)可以很容易地帮创客们计算出从中国或德国订购一款3D打印零件的成本,然后再帮创客做出采购决定,一键下订单并自动支付,最终组装成品的人可能根本弄不清楚每个零件都是从哪里来的。

当然,3D打印并不能打印一切东西,很多东西依然要求非常复杂的设计和制造工艺,也依然需要大工厂来制造,但3D打印会成为我们生活中的一部分。

3D打印普及更多普通家庭后,人们就会3D打印需要的家具或者就是打印着玩。你一定有很多次希望自己最喜欢的椅子可以再高一点,或者电视柜再低一点等,这在以后都不是问题,你可以3D扫描、修改和打印很多实体物品。人类将回到很多个世纪之前的“工匠社会”。不同的是,在这个全新的工匠社会里,我可以将某个物品的3D数字文件传给你,比如我家的复古花瓶,几分钟内,你就可以下载并将这个花瓶3D打印出来,就像现在你打印一封邮件一样便捷,同样,你可以打印出任意数量的一模一样的花瓶。

曾经,甘地痛恨机器和工厂,尤其是英国的跨国公司,他鼓励印度家庭在家里经营棉花店。可惜,世界却朝着另一个方向狂奔,几十年来,大公司几乎完全摧毁了小型家庭作坊的发展。如今,如果甘地再生,他可能会为以3D打印为开端的第三次工业革命深感欣慰。

由此看来,“创客运动”与3D打印的结合会在未来几年引爆新一轮创新,3D打印应用的范围将极大扩展,从现在打印塑料玩具到接下来打印汽车、房子等。

3D设计和建模方面当然也有不少进步。目前最具影响力的一些工具是:法国达索的CATIA(1981),波士顿Parametric Technology公司的Pro / E(后来更名为Creo)(1987),旧金山Gary Yost公司的3D Studio(1990年成立,1992年被Autodesk收购后更名为3DS Max),得克萨斯州NewTek公司LightWave3D(1990),波士顿Jon Hirschtick公司的SolidWorks(1995年成立,1997年被Dassault收购),亚拉巴马州Intergraph公司的SolidEdge(成立于1996年,2007年被Siemens收购),洛杉矶Pixologic公司的ZBrush(成立于1999年),Autodesk的Inventor(1999)以及科罗拉多州Last Software的SketchUp(成立于2000年,2006年被谷歌收购)。

总之,一切都在变化:参与者、投资者、生产过程、销售过程……“用户友好”的时代正在转变为“产品友好”的时代。

还是在2010年,Organovo公司研发了一台可以打印人体组织的生物打印机,MMX生物打印机。Organovo还开始跟Autodesk合作研发一款3D设计软件,可用于Organovo的NovoGen MMX生物打印机。

3D扫描不是一项新技术,20世纪60年代就已经有3D扫描仪了。过去我们早就使用激光雷达(LIDAR)来获知一个物体的三维信息了。1971年的时候激光雷达就被用于探测月球表面了。如今激光雷达则成了谷歌无人驾驶汽车的“眼睛”。

3D打印在医学发展方面的应用前景如何

第一款商业化的产品是一部头部扫描仪,1987年由大卫(David)和劳埃德·阿德尔曼(Lloyd Addleman)在蒙特利的控件实验室研发出来的。紧随其后的是1990年日本NKK公司发明的3D扫描仪以及法国的Vision 3D,英国的3D扫描仪(1994年的Replica和1996年的ModelMaker),得克萨斯的Digibotics,洛杉矶Ben Kacyra的Cyra Technologies(1998年的Cyrax,2001年被瑞士的Leica收购)以及Cyberware自己。2010年,微软为xbox 360游戏机推出的Kinect动作感应设备,实际上2005年就被发明了,是3D扫描技术的一个副产品。

2014年,肯塔基州的创业公司Advanced Solutions推出了一个名为Bio AssemblyBot(BAB)的机器人,以及TSIM(Tissue Structure Information Modeling)软件,这是一款用于生物领域的CAD软件,用户用该软件构建生物模型,然后用BioAssemblyBot制造。TSIM和BAB可以让人们简单地设计和制造生物结构。

同时,我们也有桌面的扫描仪,比如多伦多Matter & Form的MFS1V1,也是众筹项目,它用一个转盘来扫描物体。洛杉矶NextEngine的Ultra HD扫描仪,MakerBot公司的2016 Digitizer。这些3D扫描仪都可以创建一个在电脑上操作的数字文件。2014年,两款产品改变了3D打印的历史,洛杉矶AIO Robotics的Zeus以及中国台湾XYZPrinting的Da Vinci AiO:这两款产品终于将3D扫描和3D打印结合了起来。

3D打印将在不久的将来使制造业“民主化”:人们在家用一台打印机就可以“制造”实体产品。世界上曾经有很多个体工匠,后来工厂出现了,工匠消失了。现在我们要重新回到工匠的世界,只不过我们现在改称他们为“创客”。

确实,3D打印一辆车现在比你买一辆真的还贵,而且很可能也没有你买的好开。但是,至少这些实验者们已经证明了它的可行性和潜力!

如今,创客节已经遍布全世界。2006年在门洛公园成立的Tech Shop,是一个既共享课程,又提供工具的工作室。创客们还可以在诸如Etsy[2005年由罗伯特·卡琳(Robert Kalin)创立于纽约]这样的网站上分享自己的成果,在诸如Instructables(一个为DIY项目而生的门户网站)这样的网站上分享自己的经验和知识。

比如,未来有一天,3D打印会变成一种家庭爱好,人们就是纯粹拿它来玩。就像现在这一代的孩子都在玩乐高积木,未来一代的孩子会直接3D扫描某个喜欢的东西,然后按自己的意愿修改,再直接3D打印出来玩。以前孩子们在学校里都会比赛画画,画得最好的作品会在教室的墙上展出。而未来一代的孩子们在学校里会被老师要求制造一个有创意的物体,而那些做得最出色的会在学校展览厅里展示。

更酷的是,接下来,你可以直接打印出家人和朋友的3D缩微模型了!而不是像现在这样打印出来平面的照片!2015年,洛杉矶的CoKreeate已经开始了这种尝试,他们提供一种3D打印人的复制品的服务,他们用Artec扫描仪做成一个人体3D模型,然后再用一台Z Corp 3D打印机制造一个你的副本。

当然,因为现在我们仍旧处于3D打印领域的史前时期,所有这些3D打印的四肢和器官都没法跟人体真实的部分相比。更重要的是,我们虽同为人类,但每个人的四肢和器官都是不同的,这些3D打印出来的四肢必须实现定制化和个性化,相比现在我们有的假肢,那才是真正能代表3D打印之进步性和优越性之处。

最终的目标应该是“双向制造”:从数据库中选择一个物体的三维模型—将它的数字文件3D打印下来—手动修改它—3D扫描它—上传该物品新的数字文件—3D打印新的数字文件,也就是一个崭新的你的设计作品。在这个过程中,手工修改的自由感和3D打印的精确度就被结合到了一起。这方面不乏尝试者,比如,2015年,英国兰开斯特大学杰森·亚历山大(Jason Alexander)的团队发明的混合设计技术ReForm,它专为黏土设计(使用黏土的优势是,直到你把它放进烤箱之前,它都是柔软的,你可以按自己的喜好多次重塑它),将3D建模、打印与手工雕塑融合在一起,创作者可以同时使用3D打印技术和手工雕刻技术制作黏土对象。

但是,3D打印将实体物品变成了数字文件,或者说,将数字文件变成实体物品,这才是真正的革命。3D打印改变了我们生产制造的方式,进而必然会影响和改变我们的经济和社会。工业革命创造了工厂,人们购买和使用的物品都来自工厂,而3D打印技术引领开创了一个新时代,一个普通人也能体验将一个数字文件转换成三维实体对象的魔力。可以预见,3D打印技术将促使大公司和大工厂经济更多向家庭经济转变。

3D打印已经在尝试打印人体组织了,这确实不是在开玩笑。最先认真应用3D打印技术的就是医疗保健行业,因为每个人的身体都是不同的,定制一些医疗辅助产品就很有必要,比如人造牙冠、助听器以及人工髋关节置换材料等。

3D打印技术的颠覆性是毋庸置疑的,3D Systems公司和Stratasys公司掀起了一场观念革命:我们可以将一个数字文件转换成一个三维物体!数据世界和物体世界之间曾经有非常清晰的界限。你可以触摸到物体,但不能触摸到数据,而3D打印模糊了这个界限,它将比特转换为原子,也将一切实体转化为计算机数据,数据世界和实体世界由此连接了起来。这不是一条直线距离能达成的,我认为,数据库、网络和社交媒体的发展一步步将更多的计算能力赋予了个人,而不是原来的大公司和大实验室,3D打印才得以在此基础上进一步将计算能力转向了个人。

还有一位在3D打印领域工作数年的科学家珍妮弗·刘易斯,她从2013年开始首先在伊利诺伊大学和哈佛大学研发出了一种特殊的油墨,也是我们的身体不会排斥的材料。值得一提的还有威克森林研究所的詹姆斯·优(James Yoo),詹姆斯正在研究3D打印皮肤层,可以用来直接喷在皮肤被烧伤的地方做美容。

如前所说,工具和过程的简化和便捷已经成为3D打印技术发展的重要趋势。3D打印正在推进产品生产的“民主化”进程,但我们首先需要产品设计的“民主化”。大部分产品设计者都会从已有的一款产品着手,修改功能或外观后,将其变成另一款新产品。在3D打印的时代,要做同样的事情,我们首先需要一台3D扫描仪。问题是,虽然现在我们已经有3D打印机了,但它们都还不是3D扫描仪。3D扫描仪还是一个单独的机器,而且也不便宜。

2015年,多伦多大学马特·拉托(Matt Ratto)的团队为一个年轻的乌干达女人3D打印了人工腿的一个关键部件。同年,Organovo3D打印了肾脏组织(但并不像一些媒体报道的那样是整个肾脏)。还在同年,佛罗里达的nScrypt公司研发了TE(组织工程)生物打印机。

听起来很复杂对吧?但趋势是简化这个过程,几年内这个行业就会面目全非。比如,微软在3D打印上就有一个全面的商业策略。2013年,微软为Windows 10操作系统推出了3D扫描和建模,微软的用户可以扫描、下载、编辑和打印3D模型。如果你还没有3D打印机,微软还跟Materialise合作提供一种基于云端的服务,可以将你的3D打印物品送货上门。

“想不到”处更惊喜

市场营销中,“买家评论”等直接的用户反馈将变得更重要。相比传统的杂志、电视广告,现在的用户更相信亚马逊、Yelp等网站和APP上的“买家评论”,这也是最强有力的市场营销方式。应用3D打印技术后,制造商一开始就是根据用户的需求设计产品的,制造周期比以往更短,也意味着能更快从用户那里得到新产品的即时反馈,然后再迅速改进产品。

制造趋于极简

针对这种经济新趋势,我很赞同兰加斯瓦米(JP Rangaswami)的观点,未来的企业必须“为失控设计”,需要把原来的内部组织变成一个“社会组织”,用网络结构代替层次结构,用开放代替封闭,并时刻准备为开源经济做贡献,而不是只守着自己的专利。

创新加速期即至

我们也已经有了能够连接到智能手机或平板电脑的3D扫描仪,比如3D Systems的Cubify iSense,EORA,这也是一个众筹项目。Occipital推出了一个名叫Structure Sensor的便携式3D传感器,可以搭载在iPad的背部,同样是众筹的项目,价格只要几百美元。

可以预见,3D打印将促使目前整个工业体系的产业链发生改变。原来一款新产品推向市场经常需要数年时间,现在从有一个产品创意到做出原型,再到众筹生产,最后直接销售,整个产品诞生周期会大大加速。

如何更便捷地进行设计这个问题当然有人尝试解决了。比如,视频游戏Minecraft自从2011年被瑞典设计师马库斯·泊松(Markus Persson)发明出来之后引起了很大的反响。因为连儿童都可以使用Minecraft类似堆积木的概念来设计出复杂的3D模型。

新制造与新经济

还有一种创新解决方案是,将每个人的智能手机变成3D扫描仪。加州理工学院阿里·哈吉米瑞(Ali Hajimiri)的研究小组正在研发一种一毫米级芯片(one-millimiter chip),该芯片可以直接安装到智能手机里,将你的智能手机变成一台3D扫描仪。微软首席研究员沙赫拉姆-伊扎迪(Shahram Izadi)和他的同事也在2015年研究出了让普通手机变成3D扫描仪的方法,智能手机加载他们研发的系统后,只需手机自带的摄像头和处理器就可以扫描3D物品。同年,麻省理工学院媒体实验室拉斯卡尔(Ramesh Raskar)的团队发明了一种“偏光式3D技术”(Polarized 3D),该技术极大地提高了3D扫描的质量,未来有一天也许我们的智能手机就能安装上高质量的3D相机。

现在,3D打印多种形状和多种颜色的物体已经成为可能,用多种材料进行3D打印的可行性也在不断增加,技术的进步会让我们快速进入这样一个3D打印时代:能够混合打印的材料种类将比以往任何传统生产流水线上的还要多。

接下来有一天,我们将可能实现的是,用手机给某样物体拍个照,用一些3D设计软件修改,然后再3D打印出来一个复制品。

当3D打印的工具和过程越来越简单和便捷,直到价格变成消费级后,你就可以3D打印出自己的家具了!步骤很简单:扫描你的茶杯,修改茶杯的3D模型,然后将你自己版本的茶杯打印出来。

已经有人开始尝试打印汽车了。2013年,加拿大的吉姆·侯尔(Jim Kor)展示了他发明的Urbee,一辆具有3D打印车身的汽车,现在吉姆还正在众筹他的第二辆能够从旧金山开到纽约,穿越美国的3D汽车。2014年,亚利桑那州的Local Motors公司在44小时内3D打印了一辆电动汽车,使用的是橡树岭国家实验室(ORNL)开发的一种特殊机器,使用的模型是由塑料和碳纤维做成的,世界第一台3D打印车Strati就这样诞生了。Local Motors公司还计划在2016年开始销售一种名为LM3D Swim的3D打印车,相比丰田和通用汽车通常要花5~6年才能设计制造出一辆新的车型,Local Motors觉得可以从零开始,一年之内就造出一台新车。2016年,德国公司AP Works推出了一台3D打印的电动摩托车,称为“光明骑士”(Light Rider)。

拿我喜欢的艺术来说,现在已经有很多艺术家使用3D打印进行创作了。当更多人使用这种技术后,可以想象,原来需要大量练习才能胜任的雕塑、陶艺等制作艺术首先会被重塑,艺术的“门槛”会大大降低,那些对艺术和时尚拥有良好“感觉”的人们都可以在设计软件和3D打印机的帮助下迅速成设计师了,包括设计珠宝、衣服等。艺术和科技的深度融合还会给我们的未来带来更有趣的改变。

再比如,人们会将3D打印技术用于社交软件中,我将自己设计的一款玩具的3D模型用手机发给你,你接收后直接下载打印出来,现在流行“表情包”,以后可能会流行“三维模型包”(意大利的Solido3D推出的OLO Message已经在尝试了)。

如果没有3D打印,工业4.0就算不上是一场真正的革命。工业机器人已经存在了很长一段时间,把更多的机器人投放在工厂或仓库并不能带来根本性的变革,它只是现有生产过程的简化而已;数据分析不停地变换名称,不管现在你们称为“大数据”还是“云计算”,核心的数据分析工作从第一台主机连接进入数据中心后就已存在,也算不上什么新鲜事物;可以互联互通的智能工厂自20世纪80年代以来就存在了(它曾经被称为“分布式数控”,即DNC)。

如今我们已经有了手持3D扫描仪,比利时4DDynamics公司的IIIDScan PrimeSense扫描仪,中国先临三维(Shining 3D)的EinScan-S扫描仪以及英国Fuel3D的Scanify扫描仪,价格都在2 000美元左右。当然也有一些价格上万的扫描仪,比如Artec公司的Eva from Luxembour、尼康的ModelMaker MMDx以及加拿大Creaform的HandyScan。

一个3D模型通常都会被编码成STL格式,然后设计师可以用STL编辑工具对它进行修改,比如意大利的开源软件MeshLab(2005年在比萨大学研发的),或加拿大的编辑工具Meshmixer(多伦多大学的瑞安·施密特开发的,后来被Autodesk收购)。当STL文件准备被发送到一个3D打印机时,我们还需要一个工具将STL转化为3D打印机的系列打印指令。这就意味着要将3D模型“切片”,这个过程中使用的软件也因此有时被称为“切片机”。比如,RepRap社区的标准3D打印软件,开源的Slic3r,Ultimaker公司的Cura,俄亥俄州的Simplify3D。

工厂的概念和意义正在改变。生产制造上技术的门槛正在降低,今天,拥有一家超级大的、昂贵的工厂对一家公司来说是优势,明天可能就会变成劣势。

一款叫作Peachy Printer(桃色打印机)的3D打印机也有望解决这个问题,Peachy Printer是在Kickstarter上众筹的一款激光3D打印机,当与摄像头结合后,Peachy Printer又可以变身为3D扫描仪。Peachy Printer会不断产生一束直线激光,当360度旋转物件时,摄像头会拍下物体图片,据此勾画出3D模型。

互联互通的3D社区

传统生产流水线用每一站增加一个零件的方法来制造一个完整的产品,但3D打印可以直接将完整的产品打印出来。这种方式更节省时间,而且每一件产品也都是可定制的,每件产品都可以用CAD设计软件带来些许不同。

这会让3D打印在未来几年内成为一个主流行业。麦肯锡预测,2025年,3D打印产品的市场会达到5 500亿元(不是3D打印机,而是3D打印的产品)。

制造产品所需的资金比以往大大降低,而且制造者可以通过多种渠道和方式来集资,比如在Kickstarter、Indiegogo和GoFundMe众筹。

3D打印的具体发展趋势是什么

2013年,科罗拉多一个17岁的高中生3D打印出来了一只机械手臂。华盛顿州的伊万·欧文(Ivan Owen)3D打印了一只机器人的手。同年,普林斯顿大学迈克尔·麦卡尔平(Michael McAlpine)的团队和康奈尔大学的杰森·斯佩克特(Jason Spector)的团队合作打印出了两只耳朵。

鉴于目前创客运动和文化在全球方兴未艾,创客空间和孵化器遍地开花,每一家都很可能会购买3D打印机这种创客必备装置,接下来3D打印领域的创新会更值得期待,3D打印能做的事情会越来越多。

未来,3D扫描和打印普及后,带来的影响将不仅是制造业、医学等领域,我们社会和生活的很多方面可能都会被改变。

2010年,生产定制假肢护套的Bespoke Innovations公司[由斯科特·萨米特(Scott Summit)和肯尼思·特劳纳(Kenneth Trauner)创立于旧金山]开始打印不仅定制化而且外形精致的假肢。斯坦福大学乔尔·萨德勒(Joel Sadler)的团队3D打印的“JaipurKnee”,是普通人也能负担的起的廉价的膝关节,“JaipurKnee”在印度成了大新闻。

我对3D打印的未来很乐观。因为3D打印领域已经有很大的进步,而且每年我们都在不断研发出新的“墨水”(打印材料)和新的打印方式。

这些还都是我们能够想到的,但我不太确定人们只会用3D打印来打印我们已有的东西。3D打印和其他科技一样,它更大的魅力在于,人们很有可能会将它用在我们今天完全想不到的用途上,从而给我们的生活带来全新的冲击和震动,因为今天还没有人能想到的东西,明天往往才会变成真正的革命!

2009年,大卫·维克利(David Weekly)和其他几个人一起创办了Hacker Dojo,一个为创客们服务的孵化器(或说创客空间),类似的地方还有旧金山的“嗓音桥”等。在这些地方,年轻的创客们可以大胆实验和动手制造,甚至可以重新发现自己的童心。“嗓音桥”的创始人米奇·奥特曼跟我说,一个为创客打造的地方应该有点像一个有很多互动玩具的科学博物馆,但同时也应该给创客们一些自我探索的感觉。2011年,Autodesk收购了Instructables网站,并推出了一个“艺术家驻留计划”(artists-in-residence program)项目,名字是Pier 9。正是在这个时间点上,创客运动遇到了3D打印文化,也正是在这一时期,这些创客空间能买得起3D打印机了。

这些工具的问题是,他们用起来实在过于复杂了!虽然它们的功能也越来越强悍,但价格和复杂指数也一直在飙升。但是,过去20年里也出现了很多便宜的甚至是免费的工具,比如开源项目Blender(荷兰,1995)以及FreeCAD(德国,2002),Autodesk 123D(2009),Pixologic的Sculptris(2009)以及Kai Backman公司的TinkerCAD(2011,2013年被Autodesk收购)。

于是你会发现,当创客们纷纷玩起了3D打印机,事情很快开始变得疯狂了。比如,2011年,安迪·基恩(Andy Keane)和吉姆·斯坎兰(Jim Scanlan)在英国南安普顿大学3D打印了一架小飞机。2014年,纽约的路易斯·德罗莎(Louis DeRosa)用他的3D涂鸦笔(3Doodler)做出了六旋翼无人机。威斯康星州的一名学生布莱恩·塞拉(Bryan Cera)3D打印了一个手机,就像手套一样是可穿戴的。

陶瓷艺术品也能3D打印了,2014年,荷兰的VormVrij开始3D打印和销售陶瓷物品,2015年,佛罗里达州的DeltaBots推出了专为陶瓷设计的3D打印机。总之,这个领域疯狂、有趣的尝试层出不穷:对喜欢吃巧克力的我来说,我很乐意听到,2012年,从英国埃克塞特大学里走出来的Choc Edge公司发明了3D巧克力打印机,名为“巧克力创造者”。

创客运动很有意思,它起源于硅谷,或说旧金山湾区。湾区有着悠久的“DIY”(自己动手)的文化传统,这也一直是硅谷成功的秘诀之一。硅谷素来以“车库”知名,而不是以大工厂。创客运动始于2005年,Tim O’Reilly出版社(专门出版计算机图书)的戴尔·多尔蒂(Dale Dougherty)创办了“Make”杂志,很快于2006年在圣马特奥举办了第一届创客节(the Maker Faire)。

现在很多国家都有3D生物打印机了:瑞士的RegenHu,俄罗斯的Bioprinting Solutions,日本的Cyfuse Biomedical以及中国的捷诺飞(Regenovo),新加坡的Bio 3D。同时,我们也有了第一批“低成本”生物打印机,比如英国的3Dynamic以及费城的Biobots。

2011年,华盛顿州立大学的萨斯米塔·博斯(Susmita Bose)3D打印出来了一种像骨头一样的材料。2012年,朱尔斯(Jules Poukens)医生开创先河,做了全球首例这样的手术:将3D打印的钛金属下颌骨植入一个83岁的女病人下巴里。

这里还有一个问题是,很少有人有耐心学习CAD设计软件到底怎么使用,尤其是3D版的。现在大部分“创客”使用的都是开源平台已有的模型,比如从3D模型库Thingiverse上下载一个设计好的模型,直接打印出来。

3D打印将实体物品变成了数字文件,或者说,将数字文件变成实体物品,这才是真正的革命。一切都在变化:参与者、投资者、生产过程、销售过程……“用户友好”的时代正在转变为“产品友好”时代。你可以3D扫描、修改和打印家具、衣服和珠宝等很多物体,人类将回到很多个世纪之前的“工匠社会”。

1997年,亚利桑那大学生物医学工程项目创始人斯图尔特·威廉姆斯(Stuart Williams),使用nScrypt上的工具制造了被称为生物组装工具(Bio Assembly Tool)的第一版3D生物打印机,2001年,威廉姆斯3D打印出来了一个活的组织。2004年,克莱姆森大学(Clemson University)的托马斯·博兰(Thomas Boland)用喷墨打印技术制造出来了心脏组织。2006年,美国政府通过博兰的专利“活细胞喷墨打印”之时,也是3D生物打印“官方”的诞生时间。同年,牙科市场诞生了专门的3D扫描仪和3D打印机。随后,美国3D打印公司Solidscape推出的D66型3D蜡型打印机也是专门应用于牙科的。

2007年,3D打印机公司Arcam的打印机被用来打印一个髋关节。2008年,3D打印公司Stratasys发明了一种“生物相容性”的材料,也就是说,人体将不会排斥这种材料。同年,成立于密苏里州立大学的生物打印技术公司Organovo使用nScrypt的3D打印机打印了一个血管。

3D打印还能帮助再现古建筑。当伊拉克和叙利亚的ISIS组织即将入侵叙利亚巴尔米拉的古城时,英国数字化考古学研究所(Institute of Digital Archaeology)就请求志愿者们用3D相机拍下当地历史古迹的照片。2016年,这些研究者通过3D照片和打印机制造出了巴尔米拉古城遗迹中拥有两千年历史的凯旋门副本,将其放置在了伦敦特拉法加广场。我真希望之前有人能对毁于塔利班炸药的巴米扬大佛(毁于2001年阿富汗战争)做同样的事情。

2014年,法国的西尔万·于埃(Sylvain Huet)用相同的理念研发了3DSlash设计软件,零基础的3D建模爱好者也可以简单快速地学习如何设计。此外,将3D建模应用到iPad等平板电脑,使用云储存分享并促进设计者之间的互相沟通等方面也已经有了大量的尝试。比如,Autodesk的两名前员工埃维·迈耶(Evi Meyer)和埃里克·萨丕尔(Erik Sapir)2014年在旧金山创立了3D设计软件uMake,提供Autodesk的3D设计工具的手机版。再比如,2015年,Autodesk为创客们设计3D物体增加了一个基于云端的服务Forge,与一个风险基金Spark一起来投资这个领域最大胆的想法。2015年,旧金山的王喆柳怡(Rita Wong)发布了Valsfer,一款连接设计者和制造商的社交平台。

对我来说,最令人兴奋的实验是2014年由威廉·鲁特(William Root)完成的,他当时还是纽约的一个工业设计系的学生,他用一种三维扫描技术(FitSocket technology)在麻省理工学院的一个实验室拍到了病人腿部的细节,设计出了目前适应性最好的假肢。然后,他3D打印出了一种他称为Exo-Prosthetic的假肢,一种可以准确复制被切除下来的四肢的钛金属外骨骼。

这个领域最著名的科学家是威克森林再生医学研究所主任安东尼·阿搭拉(Anthony Atala)。虽然关于他的新闻并不完全准确。比如,1999年他将一个3D打印的器官移植到人体上的故事(他们其实只是3D打印了膀胱的一些支撑部件)以及2011年他的团队3D打印了一个肾脏(其实是一个微型肾),但每一年,这位科学家都在向3D打印人工器官方面更进了一步。

如果3D打印可以进一步打印我们身体内部的器官,这就会在医学上带来更大的革命。根据美国卫生和人类服务部提供的数据,现在有超过100 000人正在等待器官移植,每十分钟这个名单上就会多一个名字。人体组织和器官的生物打印已经有不少实验了,几乎每年都有新进展。想象一下吧,3D打印加上再生医学可以在多大程度上改变未来的手术行业。

房子也能3D打印了。2014年,上海一家3D厂商用一台巨大的3D打印机在不到24小时内就打印出了10幢房屋。2015年,意大利的世界先进节能工程(WASP)3D打印出了一幢五层楼的房子,并用一台更大的3D打印机打印出了一幢豪华别墅。想象一下这些实验变得更普及后会发生什么吧!

生物打印人体器官

物流业也会悄然改变。虽然机器人和无人机正在重塑目前的物流业,但储存和运送产品仍然很昂贵。3D打印技术的影响在于,这种生产制造方式不再需要仓库了,也许将来某一天,也不再需要产品的运输了,因为遍地都是3D打印店,不论你在哪里,都可以享受到下载文件和打印3D物品的服务。

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