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3D列印的未来:可以杀人也能救人,而按下按钮的都是人类


摄影:罗伯特.克拉克 Robert Clark

火箭引擎零件、巧克力糖偶、功能具足的複製手枪、荷兰的运河岸房屋、设计师款太阳眼镜、轻巧快速的两人座汽车、划桨船、仿生耳原型、披萨――几乎每个星期,日新月异的立体列印技术都有让人惊异的新发展。

这听起来像是《星舰迷航记》中才会出现的东西(星舰上的複製机可以合成任何东西),但它正逐渐成为真实。一点不假,美国国家航空暨太空总署(NASA)正在国际太空站上测试一台3D印表机,确认它是否能在长期任务中负责製造餐点、工具及替换零件。

地球上,企业正重新思考他们的长期商业计画。法国空中巴士公司的愿景是,到了2050年,一整架飞机都可以由3D列印的零件组装而成。美国通用电气公司(GE)则已使用3D印表机製造喷射引擎的燃料喷嘴内部组件。感兴趣的还不只是大企业。

「我们很清楚3D列印技术将在未来扮演举足轻重的角色,」荷兰建筑师事务所DUS合伙人海德薇‧赫恩斯曼表示。DUS正在阿姆斯特丹的巴克史洛特运河旁列印一栋河岸住宅。

这台高6公尺、名为「房间製造机」的印表机将于三年内测试各种材料、设计与概念,印出墙壁、檐口饰带以及房间。「我可以看到新时代将要来临,到那时大家可以选择并下载房屋设计图,就像在iTunes上买东西一样。只要敲几下键盘,便能客製出完全符合你所想的屋型,然后再把印表机运到建地去盖房子。」赫恩斯曼补充。

又称「积层製造」的3D列印技术已问世约30年,最近几年因为进展快速而引发了热切关注及大胆的预测。不过,高度精密的商用3D印表机和家用印表机之间还是存在着巨大且可能无法跨越的性能差距。3D印表机的运作方式和桌上型印表机大同小异,但「列印」时用的不是墨水,而是塑胶、蜡、树脂、木材、混凝土、黄金、钛、碳纤维、巧克力――甚至是活体组织。3D印表机的喷头将原料以液态、糊状或粉末的形式一层一层堆叠。有些会自然硬化,而其他材料则须以热或光来熔合。

现在任何人只要有想法、有钱,都能够投入小规模生产,只需要利用电脑辅助设计软体绘製物件的立体图,剩下的就交给3D列印公司。

由于从电脑键盘就可以更改产品规格,这项技术特别适合限量商品、原型或是一次性的成品。

也因为3D印表机是一点一滴堆叠出物件,材料只用在需要的地方,因此可製作出複杂的几何形物品,而且通常可大幅减轻重量且无损于强度。3D印表机也能一体成型地印出形状精密複杂的物件,以GE的钛製燃料喷嘴尖口为例,如果按照原来的方法至少需要20个组件才能製成。

这样的精确性让以前不可能製作的物品成为可能。哈佛大学研究团队就印出了血管密布的活体组织――这是至关重要的一步,有一天可能帮助医生以患者自身的细胞印出器官以供移植。「那是3D生物列印技术的终极目标,」领导这项研究的珍妮佛‧路易士说。「距离达成这个目标还有很多年。」

积层製造的速度比传统製造方式慢得多,但这是可以改善的,哈德‧利浦森说。这位康乃尔大学教授长期参与了3D列印技术的研究。

「印表机的速度、解析度以及可选择的列印材料种类都在提升当中,」利浦森说。

利浦森和他的团队曾以3D列印複製了撒谬尔‧摩斯的电报机。为了对历史致意,他们测试这台複製品时,打出了1844年摩斯在满心敬畏下所送出的讯息:「上帝所造何物也?」

不管3D列印的概念是否来自天启,按下按钮的都是人类。2013年5月,政治激进分子寇迪‧威尔森宣布他成功测试了世界第一把3D列印手枪「解放者」,跃上媒体头条。这支口径9.65公釐的单发手枪仅用价值约台币1800元的塑胶製作而成。

一开始,这个消息让执法机关大为紧张,他们预期这种用完即丢、无从追蹤的手枪将会像学生的期末报告一样谁都可印。但要印一支可靠耐用的手枪并不容易――也不便宜。加州一家名为「实在概念」的公司曾印製100支限量版白朗宁M1911、口径11.43公釐的手枪,投入的印表机及设备成本超过50万美元。

没什幺人会因为不能印一把便宜的手枪而沮丧,但很多人会因老是印出奇形怪状的东西而失望。「3D列印技术能做出让人惊奇的东西,大众看到相关报导后,以为自己在家也能做出这些东西,而且成品还会很精美,」罗利说。「不是这样的。」

或许有一天,3D印表机真能让我们想要什幺就印什幺,不过罗利所预见的是一场不同的草根革命,到那时,各种想法都将有机会成为真实并接受测试,不再只是停留在草稿纸上的想像。

3D列印的未来:可以杀人也能救人,而按下按钮的都是人类
这是普林斯顿大学的研究人员以聚硅氧和软骨细胞为「墨水」印出的仿生耳。金属线圈负责收发可以刺激听神经的电脉冲,就和人工电子耳一样。