將左側的工藝品進行3D掃描，選擇填充材料，利用3D打印機便可打出如右側形狀完全一樣的產品。
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3D打印的新技術，正在重塑全球制造業競爭格局。
兩家3D打印機制造巨頭均為美國公司并在納斯達克上市。
雖然在中國尚未普及，但3D產業鏈正在形成。
有這么一種打印機，它可以打印出會飛的飛機、可騎的自行車，或是一塊能吃的蛋糕，能穿的衣服與鞋子，甚至加上關鍵零部件就可打印出一把可以射擊的步槍……這不是科幻電影，而是已經存在的現實。
近日美國科學家利用打印機直接制造出一副塑料機械臂，使一位兩歲小女孩的殘疾手臂能夠正常活動。這副“神奇手臂”再次將3D（三維）打印機拉入公眾視野。
新發明與掘金潮
據林永利估計，3D打印機在中國企業界的裝機量在400臺左右。
3D打印機（3D printers）發端于軍方的“快速成型”技術，已有數十年歷史，美國的3D打印機制造商Stratasys于1992年賣出第一臺商業化產品。
2009年以來，3D打印市場在北美和歐洲急劇增長。根據Stratasys公司2011年財報，其八成左右的收入即來源于歐美市場，美國《時代》周刊已將3D打印列為“美國十大增長最快的工業”，英國《經濟學人》雜志則認為它將“與其他數字化生產模式一起推動實現第三次工業革命”。
目前全球有兩家3D打印機巨頭。一家即為上述Stratasys公司，它是納斯達克上市公司，剛剛收購了以色列一家名為Objet的3D打印機公司；另一巨頭是亦在納斯達克掛牌的3D Systems公司，它在2012年初通過收購另兩家3D打印機品牌Z Corporation 和Vidar Systems奠定其江湖地位。
Stratasys和3D Systems創造著每年近兩億美元的市場營收。前者的客戶不乏寶馬、戴爾、英特爾、耐克等世界五百強企業。而越來越多的領域正利用3D打印技術創造神奇；過去一年，關于3D打印機“魔幻現實主義”般的新聞時有發生。
2011年3月，英國一名科學家設計出一款名為Airbike的自行車，并用打印機一次成型地打印出車輪、軸承和車軸。通常情況下，這些零部件需要由多個工廠制造，而后進行組裝。這輛自行車采用尼龍材料，堅固程度與鋼鋁材料不相上下，但重量卻減少了65%，關鍵是——它可以騎。
幾乎與此同時，美國康乃爾大學一位教授帶領他的學生，在實驗室里用一臺打印機，打印出一塊有草莓醬的巧克力蛋糕；4個月后，英國南安普頓大學一位教授和他的團隊，“打印”了一臺最高飛行時速100英里的電控飛行器。這架飛機上2米長的機翼、集成操縱面以及艙門，均由打印機制作而成。哈佛大學醫學院的研究人員則宣布開發出一臺可以進行生物打印的設備；2011年9月，世界首輛3D打印機制造的汽車現身加拿大溫尼伯市……
雖然中國目前并非3D打印的主市場，但已經有不少嗅覺敏銳的掘金者，而這個群體正不斷擴大。
林永利是3D打印機品牌Objet在中國大華東地區的代理商（目前世界幾家大3D打印機供應商均未在中國設立直銷部門，代理是唯一的銷售模式），他的客戶集中在工業設計、機械電子、汽車制造、建筑、醫療、動漫和珠寶等領域，醫療行業是最大的使用群體。
杭州的六維齒科是林永利的客戶之一，他們利用3D打印技術，進行牙齒正畸和數字化種牙。“傳統種牙，醫生憑經驗直接種，現在則可以先掃描你的牙齒，獲得3D數據圖后打印出個牙模，確定準確的種牙位置，直接種下去就可以了，減少風險和痛苦。”林永利對南方周末記者說。
而本文開頭提及的殘疾小女孩，她患的是先天性多關節攣縮癥，癥狀是四肢不能伸直、肌肉僵硬。如果是成人患這種病，通常可佩戴金屬機械臂以幫助手臂活動，但對于只有兩歲的小孩來說，市面上沒有大小合適的機械臂。而使用3D打印機，可以先將成人使用的機械臂按比例縮小，然后輸入打印指令，幾個小時后，一副定制機械臂就誕生了。
雖然沒有權威的中國市場的統計數字，但身處行業中的林永利估計，3D打印機在國內企業級裝機量在400臺左右，近兩年增長尤其快，年增速均在70%左右，“市場規模肯定在超過1億元人民幣”。
美國一位槍械發燒友日前用3D打印機打出一部槍并累計射擊二百余次，這一作法引發網友熱議。 （南方周末資料圖）
4000元，在家打印
同樣的原理，你甚至可以打印一個“自己”即縮小版的人物模型送給她。
3D打印的故事，遠不止設備制造商和企業用戶那么簡單。
27歲的創業者金濤三年前在杭州的一間出租屋中創立了自己的3D打印公司，他最初的設想是為一家大型網游公司打印玩具，后因授權問題，生意沒有做下去。他便轉而為一些企業提供3D打印服務，直到2010年，國外的3D打印機品牌開始陸續發布供個人使用的“桌面機”，機器價格和耗材都更便宜，使用方便，精度也能滿足一般使用者的需求，這讓金濤看到了不同于企業用戶的另一種可能。
南方周末記者在其辦公室看到，一臺小型桌面機正在“吐絲”打印一個馬上要用的支架，利用這個支架，耗材就可以直接掛在機身上。
從2010年底到現在，金濤已經賣出了150臺桌面機，不僅包括代理的國外品牌，還有他們自己制造的機器。
一位“80后”怎么可以自己制造3D打印機？“一個做結構設計的英國教授，在研發出3D打印機后，就把一些關鍵的技術在網站上公布，供愛好者使用，”金濤說，“我就是根據這些開源的信息研發出自己的產品的。”
金濤介紹稱，第一代產品售價是4000元，只有一個噴頭，只能打印一種材料；第二代產品正在內測中，安裝有兩個噴頭，價格“也不會過萬”。
最近兩年，金濤明顯感到了3D打印技術正在為越來越多的人關注，在他們的QQ討論群中，已有一千多位參與者。他還于2012年6月初上線了一個3D打印社交網站，網友可以上傳分享3D數碼圖，討論產品設計。網站也有交易功能，如果你想給女朋友設計一個獨一無二的戒指，可以通過開源的3D軟件，設計出數碼圖，上傳圖片、選擇打印材料、下單，不出數日，這個獨一無二的定制戒指便到了你女朋友的手里。
同樣的原理，你甚至可以打印一個“自己”——也就是一個縮小版的人物模型，送給她。
這種作法是受到了美國Shapeways公司的啟發。事實上在北美和歐洲，類似的商業模式早已屢見不鮮且使用廣泛。
Shapeways是一家位于紐約曼哈頓中部的3D打印機服務提供商，正在用社交網絡使普通人參與制造業。如果你是Shapeways網站的注冊用戶，有一個好的產品設計創意，便可把它上傳到網站，網站給出各種材料的價格，你可以選擇購買，然后直接打印，并把產品在線展示，賣給任何喜歡的人。
Shapeways公司CEO彼得稱，2011年他們已經印制了75萬種產品，使用的材料包括塑料、不銹鋼、銀、陶瓷，甚至玻璃，最新的3D打印技術還能套色打印。
普通用戶在使用3D打印技術時通常面臨這樣的難題：并非每個人都能使用3D軟件進行圖像設計，并非每個人都買得起價格百萬的3D打印機。但是“開源”、“社交”等互聯網理念，使這些問題迎刃而解。
一些公司將3D建模軟件分享到互聯網，例如123D和Tinkercad，它們使用起來并不復雜，可以把一張iPhone照片，或舊名信片，轉換成3D圖像數據。另外一款名為Photofly的軟件，只要你有一臺單反相機或者是普通的卡片機，就可以將你自己的人像生成3D數據。
為了讓更多的人了解3D技術，Shapeways還開了類似蘋果的體驗店，讓更多的愛好者到店里參觀，還會定期舉辦3D打印設計的學習班，幫助有興趣的人掌握技術。
越來越多的電影開始使用3D打印機制造道具。 （CFP/圖）
“自然造物”
李慶華的做法是通過3D掃描技術，將一些有待保護的佛教造像，轉變為三維數據圖像，再用3D打印機打出模型，供文物研究和圖像保留。
2012年7月畢業的中央美術學院學生宋博文，正在創辦一個3D藝術品工作室，取名格物。這源于一年前某次展覽上，她偶然看到一個奇特、流暢的自行車，“不知道怎么做出來的”，對造型的敏感讓她迅速在網絡上找到了答案，并和浙江的金濤取得了聯系。
“3D打印技術與傳統的造型手法完全不同，這是一種‘失控’的設計狀態，可以實現完全自由的設計，充滿未知的驚喜感。”宋博文對南方周末記者說。她很快設計、打印出禮帽、十二水燈、筆等一系列作品，其中的“禮帽”還在比利時3D打印廠商Materialise舉辦的“世界3D打印作品展”上摘得亞軍。
25歲的她備受鼓舞，決定和男朋友一起創業，除了生產銷售3D打印的藝術品，也和一些室內設計的公司合作，幫他們設計3D圖像，實現一些“自然造物”的裝修想法。
“我們的目標是讓3D打印技術融入生活之中，你可能意識不到它，但已經在體驗它帶來的改變。”宋博文說。
生活在杭州的李慶華是位雕塑家，對佛教造像特別有興趣，四處走訪的他對國內一些石窟的保護狀況很是擔憂，于是想做一些“力所能及的事”：把這些正在消失的文化遺產，用數字手段留下資料。
李慶華的做法是通過3D掃描技術，將一些有待保護的佛教造像，轉變為三維數據圖像，再用3D打印機打出模型，供文物研究和圖像保留。
李已經完成的一個實例，是山西天龍山石窟18窟的復原。天龍山石窟造像群上世紀30年代遭到洗劫，部件流落世界各地，在時間的侵蝕中已破敗不堪。李慶華和幾個朋友一起，花了十多天的時間，把18窟的3D數據掃描回來，又花了半年時間細致地拼出三維圖形。李使用的3D圖像處理軟件，來自華盛頓大學發明者的開源分享。
李的團隊正在設計一款手機應用軟件，把天龍山石窟的三維數據上傳，再根據已有史料，標出遺失部件在世界各個博物館的位置，有興趣的愛好者可以到自己身邊的博物館，用手機拍下部件的照片并傳回來，李慶華便可以把這些照片轉換成三維數據圖，再通過3D打印出復原后的造像。“我們已經通過這種辦法，將國家博物館的一個頭像完成了復原，文物研究需要真實的觸感。”
美國MakerBot公司生產的家用版3D打印機。 （南方周末資料圖）
中國杭州Magicfirm公司生產的家用版3D打印機。 （南方周末資料圖）
挑戰“中國制造”
2011年6月，美國總統奧巴馬宣布一項新政策，并向3D打印產業支出5億美元以提升美國在制造業上的領先地位。
從工業領域到尋常百姓家，3D打印的產業鏈正在形成。“社會化制造”成為行業內外熱議的一個話題，制造業的形態正在發生潛移默化的改變。未來我們有可能利用這項“野蠻”的技術來直接打印出手機。
紐約另一家利用3D技術生產消費品的公司Quirky擁有20萬的注冊用戶，他們在線搜集用戶的創意，產品設計圖紙，用3D打印機以最快的速度成型，再上傳討論，最終確定方案后批量生產。屆時在線上和線下都會有銷售，他們最成功的產品是一排可折疊的接線板，設計者常從一個創意就獲得不少的收入，有的用戶一年能賺幾萬美元。
而美國加利福尼亞州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印機為電影特效片段制造3D模型和原型，為演員量身定制可以完全適合演員的臉、頸部和頭部的道具，在電影《侏羅紀公園》、《阿凡達》、《鋼鐵俠》以及《復仇者聯盟》中都有應用。
日本一家公司甚至推出了面向個人的“Baby復原服務”：只需提供嬰兒在母親肚子里的X光照片，他們便可以復原成三維圖像后，打印出一個“肚子里的嬰兒”模型作為紀念。
3D打印還能實現一些傳統制造方式難以實現的復雜結構。2011年巴黎春夏時裝展上，荷蘭時尚設計師Iris van Herpen發布了他直接用3D打印機制作的立體服裝，這些超太空感的服裝由錦綸打印而成。
不再依賴人工，沒有組裝流程，沒有邊角料，3D技術的這些特點，將在某種程度上重新定義工廠。若成本進一步降低，個性產品將獲得和規模產量同等的競爭力。有人預計，到2020年之前，3D打印機將可以從事小規模生產，制造過去的勞動密集型工藝品和商品。
杭州雕塑家李慶華利用3D打印技術還原正在消失的歷史文化遺產。 （李慶華 供圖）
這項新技術正在因此而重塑全球制造業格局。
2011年6月，美國總統奧巴馬宣布一項新政策，并向3D打印產業支出5億美元以提升美國在制造業上的領先地位。2012年7月17日，美國《外交政策》雜志網站發表題為《制造業的未來在美國而不在中國》，稱“技術進步將使中國的制造業像過去20年里美國制造業那樣迅速衰落”。
“和美國相比，中國缺少DIY（自己動手）的習慣和創意設計發展的土壤。”金濤說，在新技術開啟的下一輪制造業競爭中，中國表現如何還是個未知數。
北京計算中心有一臺3D打印機，其虛擬現實部經理季紅持同樣觀點，“前不久中國發明家協會組織了一些企業到我們這參觀，大多數人對這一技術不敏感，不覺得它物有所值，唯一產生興趣的是一家想做‘山寨’眼鏡的企業。”
而在這個行業中浸淫多年的林永利覺得不必太擔憂，到目前為止，技術還存在一些局限性，比如材料限于塑料、樹脂和金屬，精度也只能精確到幾十毫米，在規模化生產方面也不具備優勢。他說，“3D打印機不是萬能機。”
無論如何，3D打印技術實現了一種可能，只要你有一臺電腦，一個想法，不管你在窮鄉僻壤，還是繁華都市，都可以通過自己的方式，改造這個世界——至少改變自己的世界。
