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如果你有一台可造万物的机器,你会用它做什么?在英国,技术人员通过扫描奥运短跑运动员的脚和脚踝,把数据输入计算机,计算机经过几步简单的计算后,技术人员就能够3D打印出专属每个运动员的新鞋,这双鞋符合运动员的体形、体重、步态和偏好。
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在世界的另一端,美国国家航空航天局在亚利桑那州的沙漠中测试了一艘火星飞船,飞船甲板上装有定制的3D打印金属部件。这些部件大多形状复杂,有许多曲线和镂空,除了3D打印机,其他任何设备都生产不出来。
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在日本,一位准妈妈想要纪念其首次超声波检测,她的医生编辑她的超声图像,并3D打印出栩栩如生的胎儿模型。结果,一个透明硬塑料块中就出现了一个前卫的3D打印微小胎儿塑料模型。
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这些制造奇迹不断发生。在不远的将来,人们将3D打印出活体组织、富含营养的食品及完全组装好的电子元件成品。本书旨在讲述一种全新的产品生产模式,在下面的章节中,我们将用简练的语言解释3D打印技术及其设计工具。对于一些爱好技术的读者,我们有几章会深入描绘3D打印技术的现状和未来。然后,我们还探讨了其对下游经济、个人和环境的影响。
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3D打印开辟了新的前沿领域。随着普通民众也能够设计和生产电动工具,制造业和商业模式将发生巨大变革,知识产权法将彻底失效。
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图2–1 用石质材料打印的全尺寸长凳
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图片来源:Andrea Morgante and Enrico Dini, D-Shape
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有些人清楚地记得自己是在什么地方观看的人类首次登月,还有些人对柏林墙轰然倒塌后几周里的混乱状况记忆犹新,我却记得我第一次听到3D打印时的情景。
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那是20世纪80年代末在一场乏味的制造工程研讨会上。教室里很暖和,不幸的是教授的声音低沉、单调而舒缓,我和同学们昏昏欲睡。
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教室的门“砰”的一声打开,打破了这个下午讲座上昏昏欲睡的平静。一名陌生男子冲进了教室,这位奇怪的闯入者声称他是库比特系统公司(Cubital Systems)的推销员。我们以前从来没有听说过这家公司,而这家公司却是当时世界上仅有的销售3D打印机的两家公司之一。
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这名顶着一头乱发的推销员不断地晃动着一个塑料物体,并声称一场制造业革命正在酝酿之中。“我手里握着制造业的未来!”他大声叫道,“这个塑料物体是由一种能够‘打印’塑料的激光打印出来的。”
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出于好奇,我和同学们凑过去想知道他为什么会来我们班上。我们的教授察觉到了我们的兴趣,明智地将课堂交给了这位活跃的闯入者。后来我们才知道,库比特推销员是我们教授邀请的客座讲师。
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真是一个喜欢炫耀的人,他一本正经地顿了一下,欣赏着我们的困惑。在安静之后,他让一个学生转动塑料物体露出的曲柄。当同学使劲转动曲柄时,我能听到课堂上钟表的清脆“咔哒”声,时间是那么难熬。在设备内部,复杂的链锁齿轮彼此牵引地运转着。
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我们昏昏欲睡的大脑挣扎着苏醒过来,我们彼此低声问道:“他刚才是说他用激光打印出了那个东西吗?”我们学的是磨齿齿轮,我们试图弄明白这一意想不到的表演是怎么发生的。
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图2–2 得克萨斯大学卡尔·德卡德和约瑟夫·比曼发明的第一台选择性激光烧结打印机(约1986年)
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图片来源:Carl Deckard and Joe Beaman
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当推销员曝出另一条爆炸性消息时,我们变得更加困惑了。他说:“你们这里所看到的所有齿轮、把手、旋钮都不是组装出来的,它们都是按照一个个单独的、预装配的不同部件一起有序打印出来的。”
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当这位精力充沛的闯入者要愉快地结束他的演讲时,教室里混乱的“嗡嗡”声变得越来越大,他甩出了最后的数据观点:一台计算机,而不是一个人,可以在整个生产过程中充当一双“手”操控这台神奇的机器。推销员翻遍了他的包,掏出一张纸,在我们面前挥动了几下。这张纸上显示的是一台计算机的照片,计算机屏幕上是与刚才他向我们展示的塑料物体相同的设计文件。
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库比特系统公司推销员笑着问我们是否有问题要问,我们都精神起来,争先恐后地向他发问。他说他用激光“打印”出了所有的塑料部件,这是什么意思呢?什么样的制造设备能够将部件一次性生产出来,而不需要进行组装呢?它能打印塑料以外的其他材料吗?还有,当然了,个人购买这样一台设备要花多少钱?
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传统制造感觉瞬间过时。
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