中国第1家3D打印公司“铭展”：像做蛋糕那样出产品 品

美国科幻作家罗伯特·希克利曾 写过一个“全能 制造机”的故事，故事里的人们带着一台“全能 制造机”飞往太空。这是一台独特的年夜 机械 ，机身上混乱 地安装着刻度盘、小灯和各类 唆使表。故事的主角之一阿诺尔德站在机械 前，按下按钮，对它清脆 而清晰 地说：“我要硬铝螺帽，直径为4英寸。”接到指令，机械 发出消沉 的轰鸣声，灯光闪灼 ，闸板徐徐 打开，面前 赫然泛起 了一颗闪光发亮已 制好的螺帽。接着，这台机械 就像奇异 的阿拉丁神灯，为他们送来了活蹦乱跳的年夜 虾、矿泉水、手表和沙拉酱。

　　虽然 ，“想要甚么 就临盆 甚么 ”的实际 还远没有科幻小说描写 的那般轻松随便 ，但现在，经由过程 3D打印手艺 临盆 小零件、食品 、自行车、建筑乃至 人的皮肤、肾脏等都已不再是天方夜谭，称之为“全能 制造机”其实不 为过。

　　3D打印到底有多奇异 ？与通俗 的打印有甚么 分歧 ？4月初，《外滩画报》记者赶赴杭州，探访中国第一家3D打印办事 公司。3D 打印的道理 很简单，起首 3D 打印机将物品转化为 3D 数据，然后再逐层分切，针对分切的每一层构建，分层打印。打印时，粉末会一层层地被非凡 的胶水粘合，依照 分歧 的横截面图案固化，一层层叠加，像做蛋糕那样建立 三维实体，终究 一个完全 的物品就会在粉末槽里成型。

　　这类 手艺 的长处 在于它不需要一家工场 来运作，小件物品可以直接由小型 3D打印机打印建造 ；而稍年夜 的物品，好比 自行车车架、汽车板、飞机零件、建筑零件等，则需要更年夜 的3D打印机和更年夜 的空间。

　　《经济学人》杂志评价说：“伟年夜 发现 所能带来的影响，在其时 谁人 年月 都是难以猜测 的，1750 年的蒸汽机如斯 ，1450年的印刷术如斯 ，1950 年的晶体管也是如斯 。而今，我们依然 没法 猜测 ，3D 打印将在漫长的光阴里若何 改变这个世界。”

　　像做蛋糕那样临盆 物品

　　杭州铭展收集 科技有限公司是中国第一家 3D 打印办事 公司。4 月初，在地处杭州的铭展收集 公司办公室，记者看到，那边 摆放着两台3D打印机和 一台专门用于烘干的装备 。从外不雅 上看，这两台机械 和通俗 的复印机并没有 年夜 的分歧 ，独一 的分歧 是它们打印时不消 纸而是粉末。

　　机械 的上半部份 是个半透明的罩子，有一排节制 按钮。掀起罩子，左侧 立着四盒分歧 色彩 的墨水，右侧 的工作区摆放着平平整整一叠“白纸”。但是 ，轻轻用手一碰，那叠“纸”上却轻易地留下了凹痕——本来 那其实不 是纸，倒是 粉末。公司的手艺 总监金涛告知 记者，那是研磨得很细的石膏粉末。

　　工作时，这些粉末会一层层地被液态毗邻 体也就是非凡 的胶水粘合，依照 分歧 的横截面图案固化，一层层叠加，像做蛋糕那样建立 三维实体，一个完全 的物品就会在粉末槽里成型。打印完成后，工作人员要处置失落 物品四周沾满的粉末，再涂上加强 硬度的胶水。金涛恶作剧说，“就像考古一样。”

　　措辞 间，金涛在电脑中输入一组经由过程 3D软件生成的模子 数据，毗邻 至打印机。那是一个镂空毛线团的模子 。电脑将这个10厘米高的毛线团以0.1毫米为基准分为了1000层，每一层的界面数据都纷歧 样。再将这组数据传送给打印机。

　　响应旌旗灯号 声事后 ，透过谁人 半透明的罩子，记者清晰地看识趣 械 工作的场景：往返 移动的金属杆上有喷头，在铺好的粉末材料上，一层一层依照 电脑的截面轮廓信息，有选择性地喷射非凡 胶水使粉末粘结。一个水渍样的毛线团底部截面轮廓清晰可见。经由过程 逐层的叠加，毛线团的立体轮廓逐渐展现 出来。金涛告知 记者，打印如许 一个 10 厘米高的物体，年夜 约需要5小时。记者看到，在公司的展现 厅里，摆放着绘声绘色的活动 鞋、造型独特的概念自行车、各式建筑模子 及魔兽世界游戏人物模子 等，这些都是那两台3D打印机的作品。

　　据金涛介绍，今朝 撑持3D打印的材料许多 。简单说，分歧 公司临盆 的3D打印机遇 撑持分歧 的材料，树脂、尼龙、石膏、塑料这些都是遍及 利用 的材料，跟着 业界研发的不竭提高 ，撑持钛、不锈钢或铝、铁金属材料的打印机也已 泛起 。

　　“手艺 的成长 和那些粉末很有关系，将来 的趋向 是愈来愈 细，强度愈来愈 高。材料越细，每一层就更薄，做出来的器材精度就越高。现在不管 利用 甚么 牌子的3D打印机，最薄的厚度约为0.025毫米。若是想完善 地展现头发丝还是很坚苦的，可是做小零件、模子 等绰绰有余。” 金涛默示。

　　其实3D打印的概念早在几十年前就已提出。上世纪 70 年月 ，跟着 3D 较量争论 机辅助设计的鼓起 ，设计师能在电脑软件中看到虚拟的三维物体，但要将这些物体用黏土 、木头或是金属做成模子 则是一个迟缓 而花钱 的进程 。哪怕是建造 一个鞋的鞋底模子 ，也会耗损 Timberland（美国著名的鞋业公司）一周的时候 ，费用年夜 概为1200美元。

　　因而 ，“快速成型”机应运而生，这就是3D打印机的前身。

　　在这个进程 中，麻省理工学院的一项发现 饰演 了主要 的脚色 。1994年，几名来自麻省理工学院的科研和手艺 专家发现 了一种名为三维打印（Three Dimensional Printing，简称“3DP”）的手艺 ，并申请了专利。这类 手艺 成型的速度快，装备 价钱 廉价 ，操作起来更轻易 ，虽然精度不敷 高但做概念产物 或模子 绰绰有余。1997年为了将3DP手艺 推向市场，Z-corporation公司正式成立。Z-corporation也是最早 提出把3D打印机当做 办公用品的3D打印机临盆 厂商，这也是独一 一家可以撑持彩色打印的公司。

　　据金涛介绍，“快速成型”也不止一种手艺 ，但它们的道理 都是截面的叠加分歧 的地方 只是每一层材料的凝聚 方式。有的材料是固体粉末，用液体粘合剂成型有的材料是液态的，用激光截面扫描成型“3D打印和快速成型从手艺 上来讲 没有太年夜 区分 ，3D打印更多的是概念上的提高 。本来 的快速成型装备 粗笨 、体积很年夜 做一个器材花费的时候 相对也对照 久。在人们的概念里快速成型装备 是摆在工场 的临盆 装备 ，而3D打印机则是一台办公装备 可以放在办公室里。和快速成型比拟 ，3D打印更重视 和设计师的沟通。”金涛默示。

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　　和设计师沟通的打印机

　　读年夜 学时，金涛的研究标的目的主如果 较量争论 机图形学。在喷鼻 港年夜 学从事图形图象 研究时，金涛接触到3D打印的概念，他十分看好这项手艺 的前景，因而 摒弃 在喷鼻 港年夜 学读博士的机遇 ，回到杭州介入 开办 了这家面向公家 的3D打印办事 公司。一入手下手，他们假想 公司的主要营业 是“打印魔兽世界”的人物脚色 模子 。金涛是一个魔兽迷，看到国外有网站可以打印本身 心爱的脚色 模子 ，他也很想在中国年夜 陆也弄 一个。他们花重金买来了装备 ，但这项营业 由于 迟迟没有获得 暴雪公司的版权授权，在进行了一段时候 后不能不 搁浅。

　　就在他思虑 公司前途 时，一个偶尔的机遇 ，金涛在国外发现一家名为Shapeways 的公司。这家公司供应 在线的 3D 打印办事 ，网平易近 们不但 可以像钢铁侠中的男主角制造战衣那样，在屏幕上折叠、翻转、点窜 本身 的虚拟设计 ；还可以将这些构思 的虚拟的器材制造出来酿成 实际 ，并送到面前 。网站上展现 的设计希奇 奇异乖张 ，有钟表、珠宝、奇异 的魔方等，有人用这项办事 给本身 弄了个抽象雕塑，还有人做了本身 栖身 城市的微缩模子 。材料从不锈钢到玻璃、塑料和沙石，顾客包孕 小我 和商铺老板，许多 商铺老板定制珠宝饰品、礼物 和小配件等在店里发卖 。

　　Shapeways 的一位 高管在公司刚开业时曾告知 媒体 ：“我们的网友在业余时候 里很是富有缔造 性，他们往 YouTube上传视频片断 、在社交收集 里玩弄 Profiles、撰写各类 博客。现在我们可以将他们本身 的设法主意 酿成 实际 。”

　　Shapeways 最早 由荷兰公司飞利浦供应 启动资金，现在已 从飞利浦离散出来，成为一家自力 的公司。

　　金涛感觉 ，如许 的贸易 模式能最好地哄骗大众 的缔造 力，也能最年夜 地施展 3D打印机的价值。受此开导 ，他们将公司酿成 中国第一家3D打印办事 公司，只要用户供应 3D数据，选择建造材料，他们便可 以将其设计酿成 实体。“我们的客户许多 ，微软在这里打印过他们的新产物 模子 ，建筑事务所、中国美院建筑系，还有一些工艺品公司、设计公司、文物研究所等，都在这里打印过。”金涛说。

　　现在 如许 的3D办事 公司活着 界各地蓬勃成长 。除 最着名 的 shapeways，3D 打印机的临盆 厂商之一 3D Systems也设立了一家合伙 公司 Mqast，这家公司撑持用铝和不锈钢来打印。

　　现在 全球最年夜 最贵的3D打印机，可以用激光烧结直接制造复杂的塑料、金属和合金元件。在消费电子业、航空业和汽车制造业，3D打印已 变得愈来愈 风行 。它们不但 可以分开传统的年夜 范围 机床来制造小数目 的部件，而且可以用分歧 方式 来制造，好比 单个建造 喷气式飞机上的空气动力导管，而不再需要许多 分歧 的元件来组装它。

　　就像早年的激光打印机，一些3D打印机已 走入艺术家和脱手快乐喜爱 者们的工作间。美国人杰·勒农为了让本身 的一台1907年临盆 的老式流线型汽车继续行驶，采办了一台 3D 打印机。经由过程 3D 打印机，他将没法再买到的元件扫描进电脑，或 用草图设计一个丢失的元件，打印出附件，在车上实验 检测设计是不是 公道 。多亏了3D打印机，他的这辆老爷车现在 已能继续行驶。

　　3D 打印机加快 设计进程 的能力将会对家当 发生 巨年夜 影响。“现在工程师可以如许 做：有了设法主意 ，打印出来，拿着它和他人 分享，然后点窜 并再打印一个。”以色列的3D打印机临盆 商Objet公司首席履行 官年夜 卫·赖斯在接管 《经济学人》杂志的专访时默示：“忽然间，设计变得更具改革和缔造 性。”

　　现在，设计师们可以用3D打印机做一些有趣的工作 ，好比 修补一个破玩具，耐克、阿迪达斯等公司用它们来打印新的活动 鞋模子 ，在福特、保时捷、摩托罗拉、诺基亚、惠普等公司的研发临盆 线上，也能看到它们的身影。

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将事迹 带回家

　　金涛最满意的一个作品是几尊佛像。“谁人 作品光打印就花了两天，打印好了又处置了两天”。

　　那几尊佛像是天龙山石窟第 18 窟西壁的完全 回复复兴 ，共有一佛二菩萨，颈饰项圈、手镯、下垂的左腿，和 莲座的细节都清晰可见。这是无尽藏非物资 文化与艺术遗产研究所要求打印的作品。

　　天龙山石窟以精辟、细腻而又富有情绪 的造型艺术而著名 于世，是中国释教 造像的经典之一，被誉为天龙山式样。在20世纪初被盗严重，仅1924年一年，天龙山流失海外的佛像就有150多件，这些残件至今仍漂泊 在海外。较小的佛像被整体盗走，年夜 部份 洞窟的头像几近 被割盗一空，乃至 连窟顶的浮雕莲花和飞天也不放过。

　　2021 年春季 ，无尽藏非物资 文化与艺术遗产研究所创议了《法相肃静 ——天龙山造像数字回复复兴 研究》，进展 哄骗数字手艺 ，实现残损造像的虚拟回复复兴 和收集 展现 ，再现其原本面貌 。该所所长李庆华在项目进行进程 中熟悉 了金涛，因而 筹算 输出他们的研究功效 。

　　“从3D扫描到3D打印，数字化珍爱 的意义和逻辑就更显着 了。这会推翻 之前 考古的郊野考查 的工作方式，人们可以把事迹 放在办公桌上来研究。”李庆华在接管 《外滩画报》采访时说。

　　他们选择了天龙山石窟第 18 窟作为他们的第一次测验考试 。为了获得完全 的 3D数据，李庆华带着一个团队拿着一台 3D扫描装备 在洞里呆了整整 10 天。“3D 测绘是项年夜 工程，一束细细的激光束，就像一个移动的取景框，打到佛像上面，这类 机械 是手持的，佛像和洞窟的每一个 细节都必需 注意地扫描一遍，不能有死角。扫描一块四五十平方厘米的处所 需要整整 20分钟。”李庆华说。

　　洞窟扫描完成后的数据处置也是年夜 工程，乃至 一个佛像进了电脑都邑 生成几百万个面，李庆华的电脑经常 由于 存储了太多的3D数据而死机。回来后李庆华在工作室里专一 苦干了十天，终究 把数据拿到了金涛的办公室。

　　“我清晰 地记得，那时辰快过年了，办公室只有我们两人在处置佛像。”金涛说。七八个小时后，他们翻开 打印机的盖子，看到了制品 。李庆华谨慎翼翼地拿毛笔刷去佛像四周的粉末，这项工作需要极致谨慎和耐烦 ；干这件事时，他不由 会想到“在戈壁 里考古的景遇 ”。为了数据处置的轻易 ，他们设定的打印厚度只有1.5毫米，第一次的打印功效 就由于 用力过猛作废了。“捧着这块三维佛像，就像捧着一块极薄易碎的面具。”金涛说。

　　终究 ，刷上加强 硬度的胶水后，这件“考古作品”正式完成。李庆华十分感伤 ：“本来 写天龙山敷陈的社科院专家李裕群，为了写敷陈，在天龙山手工测绘，搜集 数据，呆了20多天，也没看全。现在我可以把它放在桌上，从随便分歧 角度看。”由于 是按1：11年夜 小复制的，打印出的制品 远没有电脑里的三维图细节那末 厚实，但李庆华说这类 “把玩感”是之前 没法 想象的。

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　　将建筑打印出来

　　3D 打印的降生 ，为疯狂的设计师们找到了灵感的出口。

　　意年夜 利发现 家恩里科·迪尼（Enrico dini）发现 了一台巨年夜 的 3D 打印机，这台机械 可以用沙子直接打印立体的建筑。有了这台机械 ，将来 不搭脚手架，不需要工人，人们就可以 完成造房子的工作 。

　　为了测试这台年夜 型打印机，恩里科·迪尼为诺曼·福斯特公司在阿布扎比建造的全球首个绿色乌托邦“马斯达尔城（Masdar City）”，打印了一部份 建筑的骨架外墙，成效证实 完全可行。

　　现在，他正与诺曼·福斯特建筑设计公司和 阿尔塔太空公司合作，研究设计一种可使 用月球尘埃打印的3D打印机，届时可以在月球上快速建造人类基地。

　　恩里科·迪尼告知 《外滩画报》记者，这个打印机的灵感来历于麻省理工学院的那项三维打印手艺 。当他看到C-corporation 的 3D 打印机在办公室工作的场景时，他忽然想：为甚么 不能用它来造房子呢？

　　在投入这个项目之前，恩里科·迪尼是一位土木匠 程师。在细心 浏览 快速成型的相干 手艺 后，他认为打印建筑布局是完全可行的。“我让我的数学家同伙 们改良软件，然后本身 设计机械电路图、制造装配、布线、测试等等。”

　　2004年11月，第一台建筑打印机的概念机面世。颠末改良，2007 年 4 月正式落成 。同年，恩里科在伦敦成立了一家主营3D建筑打印的公司。

　　“传统的打印机有个弱点，只能打出很薄很薄的一层，我把这个机械 改良了，使得年夜 量的‘胶水’能落下来，打印出50 毫米厚的一层，然后再一层一层叠加起来。”恩里科说。

　　印刷进程 由一层薄薄的沙子入手下手，印刷机从喷嘴处喷出以镁为主要原料的粘合胶，这些粘合胶跟沙子结归并 在印刷机对其施压后酿成 岩石。以后 再放上一层薄薄的沙子，反复 以上的操作，岩石层就会愈来愈 厚，终究 印刷成设计中所需要的机关物外形 。制品 可所以 一座雕塑或全部 年夜 教堂等等。已 做成的尝试品是一只布满浮泛的蛋状建筑布局，恩里科管它叫“放射馆”，这个复杂的布局可以有力证实 和测试这一首创 性的施工手艺 。

　　“这个 6 米长、6 米高的机械 是我造过的最年夜 的机械 ，用3D打印，你想造多年夜 的器材，就得造多年夜 的机械 。这算是个错误谬误吧。”恩里科说。不外 据他介绍，利用 这台机械 印刷出来的建筑物比传统方式要快四倍，原料本钱 只是通俗 水泥的1/2到1/3，临盆 出的废物 少少 。

　　“由于 我不需要用水泥，而且 原料是沙子。我尽可能 利用 本地 的材料，削减 运输本钱 ，沙子各处都有，虽然 也有必然 的要求。我进展 我去上海造房子时，上海能有我想要的沙子。”恩里科强调，用这台打印机打印建筑，造出高迪式的曲折 布局的确 轻而易举 。

　　恩里科十分推重 建筑年夜 师高迪的作品，他进展 有生之年能用3D打印机完成高迪的未完成作品——位于西班牙巴塞罗那的“神圣家族年夜 教堂”。

　　就像打印机逐渐 进入办公室和家庭的步调 一样，3D打印还有很长的路要走。虽然 现在3D打印机的本钱 不竭降落，最廉价 的机械 依然 在1万美元以上。英国巴斯年夜 学有一项新设计，这项新设计能用年夜 约700美元制造一个3D打印机，用户乃至 可以用这台机械 制造另外一 台3D打印机的塑料部件。

　　在谁人 名为“全能 制造机”的故事里，也有不异的情节。当一台3D打印性能 够制造另外一 台3D打印机，这是何等 惹人 联想 的美妙 将来 。