圖書(shū)《3D打印:從想象到現(xiàn)實(shí)》在線(xiàn)閱讀：第1章 這是科幻嗎，不，它將成為現(xiàn)實(shí)

《3D打印：從想象到現(xiàn)實(shí)》第1章 這是科幻嗎，不，它將成為現(xiàn)實(shí)（1）

地點(diǎn)：你的生活空間。

時(shí)間：從現(xiàn)在到幾十年后。

即使將來(lái)，早上起床仍然是件難受的事。

剛出爐的全麥藍(lán)莓松餅的香味從廚房食品打印機(jī)里飄出。制作有機(jī)低糖松餅的“墨盒”在市場(chǎng)被作為奢侈品銷(xiāo)售。配方由各有所長(zhǎng)的面包技師提供，技師們來(lái)自著名的飯店和度假酒店。

當(dāng)你第一次向你爺爺展示食品打印機(jī)時(shí)，他認(rèn)為是自動(dòng)蛋糕機(jī)-20世紀(jì)80年代起風(fēng)靡廚房的美食家電。他不明白，為什么直到他結(jié)婚紀(jì)念日當(dāng)天，你才想起要打印加工食品。為了慶祝這一紀(jì)念日，你不惜代價(jià)準(zhǔn)備了豪華食品“墨盒”，為他和你奶奶打印慶祝晚餐，包括新鮮的金槍魚(yú)排、蒸粗麥粉和每片圖案都不同的螺旋形巧克力-摩卡-樹(shù)莓奶油蛋糕。

健康保險(xiǎn)公司將你的食品打印機(jī)升級(jí)到高級(jí)醫(yī)療模式以后，你的控制血糖的飲食管理變得更容易了。專(zhuān)門(mén)為糖尿病患者推出的新醫(yī)療級(jí)食品打印機(jī)通過(guò)一個(gè)微型皮膚植入物監(jiān)測(cè)你的血糖并讀取無(wú)線(xiàn)信號(hào)流。當(dāng)你早上醒來(lái)時(shí)，食物快速成型機(jī)接收到早上第一個(gè)讀數(shù)，然后對(duì)你的數(shù)字化早餐的含糖量進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以保持營(yíng)養(yǎng)均衡。

早餐后，該瀏覽新聞了。頭條新聞是關(guān)于救援被困井下一周的幾名礦工的最新進(jìn)展。他們所在的礦井坍塌，將他們埋在了地下。首支救援隊(duì)試圖將他們救出，但救援工具差點(diǎn)兒引發(fā)了一場(chǎng)致命的瓦礫崩塌。

幸運(yùn)的是，采礦公司遵守了聯(lián)邦安全法規(guī)，并給礦工配備了規(guī)范的安全裝備。3D安全打印機(jī)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工具，礦工將其隨身攜帶到礦井深處。在他們下井前，技術(shù)人員會(huì)確保每臺(tái)打印機(jī)的關(guān)鍵零部件都有更新的設(shè)計(jì)文件。3D安全打印機(jī)與其他機(jī)械被帶到礦井深處，以備部件斷裂后可以迅速更換。

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今天，關(guān)于礦難的追蹤報(bào)道稱(chēng)，便攜式3D安全打印機(jī)居然成為救災(zāi)英雄，這真是匪夷所思。一連好幾天，被困礦工通過(guò)時(shí)斷時(shí)續(xù)的無(wú)線(xiàn)連接與地面上的技術(shù)人員保持通話(huà)。兩班人馬（一個(gè)在地上，一個(gè)在地下）正在共同努力，優(yōu)化打印機(jī)需更換部分的設(shè)計(jì)藍(lán)圖。這應(yīng)該是一個(gè)短暫、標(biāo)準(zhǔn)的救援行動(dòng)，現(xiàn)在卻變得復(fù)雜起來(lái)。打印一些更換部件本來(lái)是很容易的。救援工作被推遲的原因在于：礦井內(nèi)的濕度高得出乎意料，損壞的部件被更換后發(fā)生了彎曲。

好消息是，礦井的情況今天看起來(lái)更樂(lè)觀。記者解釋說(shuō)，第三次嘗試打印的更換部件在礦業(yè)公司總部通過(guò)了模擬條件下的壓力測(cè)試。今天，礦工將在地下按更新的設(shè)計(jì)藍(lán)圖打印。如果奏效，今晚就可以開(kāi)始修復(fù)損壞的機(jī)器。

當(dāng)你離開(kāi)家去工作，起重機(jī)和形單影只的施工人員在街對(duì)面的一塊空地上默默勞作。你鄰居的建設(shè)項(xiàng)目成為鄰里的談資。幾個(gè)星期前，他推倒老式的木房子，要建造一幢新的生態(tài)友好型豪宅。

鄰居在郵箱邊向你揮手，還給你看了他的房屋介紹。新家是一家名為“泡沫之家”的公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)豪華模型，兩個(gè)多星期就可以完工。該公司的產(chǎn)品目錄稱(chēng)，每所房屋的墻壁均內(nèi)置氣象傳感器，屋頂在最后完工后，將在頂部安裝太陽(yáng)能電池板，墻壁的配線(xiàn)和銅管已經(jīng)就位。

你和鄰居一起看工程起重機(jī)在新的地基上慢慢操作一個(gè)巨大的噴嘴。噴嘴掃描景觀，依據(jù)設(shè)計(jì)藍(lán)圖，擠出混凝土和一些合成建筑材料。施工人員的職責(zé)是確保施工期間工地上沒(méi)有人走動(dòng)。裝備的“大腦”是一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)，在施工過(guò)程中指揮工程起重機(jī)。

鄰居一直以極大的興趣關(guān)注著施工進(jìn)程，看著房子的墻壁慢慢成形。想起一個(gè)關(guān)于早期工廠自動(dòng)化老掉牙的笑話(huà)：“在那個(gè)時(shí)代，你要運(yùn)作一家工廠，一個(gè)男人和一條狗足矣。男人負(fù)責(zé)喂狗，如果這個(gè)男人試圖碰任何東西，狗就咬他。”

到目前為止，慢慢成形的房子看起來(lái)非常漂亮，墻壁呈曲線(xiàn)形，裝飾有幾何圖案、柔和的曲線(xiàn)和鏤空。沒(méi)有人能夠建造有這樣構(gòu)架的房子，不管有多少人參與施工。目前還沒(méi)有人看到新房子的內(nèi)部構(gòu)造，但聽(tīng)說(shuō)你的鄰居定制了設(shè)計(jì)內(nèi)壁，讓它看起來(lái)很像老式的磚混結(jié)構(gòu)。

最后，你到了辦公室，著手處理數(shù)月以來(lái)在你的領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行的長(zhǎng)期調(diào)查工作的最終階段的細(xì)節(jié)部分。你的團(tuán)隊(duì)被安排進(jìn)行一項(xiàng)新型的低價(jià)更換人體器官的黑市調(diào)查。越來(lái)越多的急需更換器官的患者從未經(jīng)認(rèn)證的生物打印醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)購(gòu)買(mǎi)更換器官。在公眾的頭腦中，生物打印人體器官仍然是一個(gè)有爭(zhēng)議的話(huà)題，比你爺爺那一代的人體干細(xì)胞、人工流產(chǎn)或克隆呈現(xiàn)出更明顯的兩極化。
　　

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獲得更換的器官變得太容易了。高分辨率的全身掃描的成本在過(guò)去幾年大幅下降。人們樂(lè)于在20多歲儲(chǔ)存人體器官并保存相關(guān)數(shù)據(jù)，萬(wàn)一出了問(wèn)題，他們可以快速更換器官。有時(shí)候，他們的關(guān)節(jié)會(huì)出一點(diǎn)兒毛病�，F(xiàn)實(shí)生活中，“人體設(shè)計(jì)文件”最常用于整容手術(shù)，重新找回光滑緊致的皮膚和年輕的身體。

生物打印是沒(méi)有問(wèn)題的。事實(shí)上，大多數(shù)人認(rèn)為，生物打印是一項(xiàng)挽救生命的技術(shù)。我們面臨的挑戰(zhàn)是怎樣整治這些日益繁榮的黑市。對(duì)全新的打印器官的生產(chǎn)進(jìn)行規(guī)范是很難的，因?yàn)樯�物打印的成本已�?jīng)大幅下降。每年，醫(yī)院和外科診所都會(huì)賣(mài)掉過(guò)時(shí)的生物打印機(jī)，去年，黑市商人以不到一輛新車(chē)的價(jià)格搶購(gòu)了一臺(tái)。

在調(diào)查過(guò)程中，你會(huì)了解到大部分黑市機(jī)構(gòu)實(shí)際上運(yùn)作得很好。問(wèn)題出在錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)文件，或者不負(fù)責(zé)任的器官?gòu)S商偷工減料，不在無(wú)菌的打印環(huán)境下操作。最近的一個(gè)案例是，一些病人死于未經(jīng)認(rèn)證的“低能器官”，這些病人購(gòu)買(mǎi)這些器官是為了提高他們的運(yùn)動(dòng)能力并改善自己的外貌，他們的家人對(duì)到底該起訴誰(shuí)感到迷茫：無(wú)良制造商、生物“墨盒”供應(yīng)商、器官設(shè)計(jì)師，還是設(shè)計(jì)認(rèn)證商？

從那些本意善良的、想要當(dāng)醫(yī)治者的人到那些利欲熏心的無(wú)良血肉販子，他們都屬于黑市生物打印商的范疇。有能力的黑市商人能夠幫助病人以低價(jià)獲取重要的新器官，因此被一些人稱(chēng)為“英雄”。其他一些人則痛斥器官商人出售給患者重要器官時(shí)唯利是圖，尤其是在新打印器官屬于粗制濫造之作的情況下。

在結(jié)束一天的工作后，你順便去了一趟女兒就讀的中學(xué)。你是今年一個(gè)科學(xué)展的家長(zhǎng)發(fā)起人。你女兒的老師告訴你，3D打印機(jī)正在破壞科學(xué)展的文化。懶惰的學(xué)生幾乎不費(fèi)吹灰之力、無(wú)須任何技巧就能夠通過(guò)3D打印制造復(fù)雜的物品-他們需要的只是一個(gè)良好的設(shè)計(jì)文件。許多家境貧寒的學(xué)生沒(méi)有家用3D打印機(jī)，因此他們無(wú)法進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐，而設(shè)計(jì)實(shí)踐是他們參與公平競(jìng)爭(zhēng)所必需的。

還有另一種扭曲。老師解釋說(shuō)，今年的科學(xué)展，家長(zhǎng)要做清理服務(wù)。去年科學(xué)展后，學(xué)校的保潔員抱怨健身房地板上散落著很多雜亂無(wú)章的打印碎片。更糟的是，幾天后，學(xué)生和教師被幾十個(gè)鼠標(biāo)大小的成品機(jī)器人絆倒，這些機(jī)器人在學(xué)校的走廊上叮當(dāng)翻滾。一些打印機(jī)器人存儲(chǔ)了預(yù)編程的入門(mén)知識(shí)，另一些可移動(dòng)機(jī)器人似乎已經(jīng)掌握了一些未經(jīng)授權(quán)的、豐富多彩的智慧。

你和你女兒回到家后，你的愛(ài)人分享了好消息：他的3D制造企業(yè)剛剛獲準(zhǔn)進(jìn)入航空航天云制造網(wǎng)絡(luò)。云制造是一種取代大規(guī)模生產(chǎn)的新的生產(chǎn)方式，它像云計(jì)算一樣，是一個(gè)分散式和大規(guī)模批量式并行的生產(chǎn)模式。大企業(yè)從幾個(gè)經(jīng)審查合格的小制造企業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)訂購(gòu)所需的部件和服務(wù)，這些小制造企業(yè)可以聯(lián)手制造專(zhuān)門(mén)的部件。

《3D打�。簭南胂蟮浆F(xiàn)實(shí)》第1章 這是科幻嗎，不，它將成為現(xiàn)實(shí)（4）

云制造正迅速應(yīng)用于電子、醫(yī)療和航空航天等行業(yè)，這些行業(yè)的企業(yè)需要復(fù)雜的、高精密度的而不是大批量的部件。小制造企業(yè)形成的云制造網(wǎng)絡(luò)為大企業(yè)節(jié)省了費(fèi)用。云制造網(wǎng)絡(luò)往往靠近客戶(hù)，這樣打印部件的運(yùn)輸距離就縮短了。這些企業(yè)將產(chǎn)品部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)字存儲(chǔ)，每次只生產(chǎn)一個(gè)或者幾個(gè)部件。云制造網(wǎng)絡(luò)在區(qū)域經(jīng)濟(jì)中已經(jīng)無(wú)處不在，這樣，專(zhuān)門(mén)的小型制造商和服務(wù)商就創(chuàng)造了當(dāng)?shù)氐木蜆I(yè)機(jī)會(huì)。

你愛(ài)人的企業(yè)是由數(shù)家小制造企業(yè)組成的云制造網(wǎng)絡(luò)中的一員，為軍用和商用飛機(jī)制造商制造專(zhuān)業(yè)燃料噴射器。為了獲準(zhǔn)進(jìn)入這個(gè)專(zhuān)門(mén)網(wǎng)絡(luò)，他的企業(yè)必須證明具有在指定時(shí)間內(nèi)通過(guò)3D打印生產(chǎn)飛機(jī)部件的制造能力。制造網(wǎng)絡(luò)對(duì)這些部件樣品進(jìn)行抽樣壓力測(cè)試，測(cè)試結(jié)果還不錯(cuò)。經(jīng)過(guò)一番利潤(rùn)率和制造能力的談判，他的企業(yè)獲準(zhǔn)進(jìn)入了該網(wǎng)絡(luò)。

最后，一天終于落幕。你兒子喜歡在他就寢前刷牙，然后躺在床上聽(tīng)你給他講故事。今晚你會(huì)發(fā)現(xiàn)，其他都像往常一樣，但他的牙刷莫名其妙地消失了。他覺(jué)得可能是昨天落在他朋友家了。你可以跑到商店給他買(mǎi)一把新牙刷，但現(xiàn)在有一個(gè)更簡(jiǎn)單的方法。

你啟動(dòng)家用Fabber，讓你兒子快速查看幾種不同的牙刷設(shè)計(jì)。幾家不同的公司在Fabber網(wǎng)站上出售他們的設(shè)計(jì)，你兒子已經(jīng)想好他想要的品牌-通過(guò)討價(jià)還價(jià)以99美分買(mǎi)了下來(lái)，他喜歡牙刷柄上有幾種不同的卡通人物。你在網(wǎng)上付款，通過(guò)將小魔杖載入Fabber，掃描了你兒子的指標(biāo)-手的大小和嘴張開(kāi)時(shí)的形狀。

然后，F(xiàn)abber開(kāi)始打印。在其發(fā)光屏幕上，設(shè)計(jì)參數(shù)表像電影那樣滾動(dòng)-從牙刷程序的設(shè)計(jì)者到擁有卡通設(shè)計(jì)版權(quán)的公司。新牙刷可以在15分鐘內(nèi)制作完成。

在Fabber打印過(guò)程中，你給兒子講睡前故事。這是關(guān)于過(guò)去的日子，那些“當(dāng)我在你這個(gè)年齡時(shí)”的故事之一。他將信將疑，很難相信你年輕時(shí)，每把牙刷看起來(lái)都是一樣的。現(xiàn)在，如果你從互聯(lián)網(wǎng)上訂購(gòu)東西，僅需要24小時(shí)就可以送貨上門(mén)。

“哇！”他禮貌地說(shuō)，“那么要是回到過(guò)去，生活一定很不容易啊！”