超硬材料网

　　怎么才能给孩子做一辆玩具赛车？只要在电脑上运用CAD软件做出3D模型，然后放到3D打印机里打印出来即可。这一切不是梦，而是现实――3D打印，这项也被称为“快速成形”的新技术，与传统制造业的材料“去除”技术不同，其遵从的是“加法原则”，可以直接将计算机中的设计转化为模型，甚至直接制造零件或模具，不再需要传统的刀具、夹具和机床。

　　历史总是惊人的相似。整整一百年前的1913年，亨利福特开发出了世界上第一条流水线，这种新的生产方式使汽车成为一种大众产品，带来了工业生产方式的革命。

　　与100年前福特的“流水线”所带来的生产方式革新一样，有人提出，3D打印技术有望再次“改变”世界。美国《时代》周刊已将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”，英国《经济学人》杂志则认为它将“与其他数字化生产模式一起，推动实现第三次工业革命”。

　　回溯历史，人类经历了两次工业革命，每次工业革命都是以技术革命为基础和先导的。而工业革命的一个重要标准是：生产方式发生了能够被大范围推广的颠覆性的革新。第一次工业革命的发生，根本原因是由于蒸汽机的发明和改良，促使生产所需的动力强度发生了质的飞跃，才使纺织产品摆脱了人力生产方式。第二次工业革命的发生，是由于电力的运用，使生产动力强度和生产控制精度发生了质的飞跃，使大规模生产成为可能。

　　20世纪四五十年代以来，人类在原子能、电子计算机、微电子技术、航天技术、分子生物学和遗传工程等领域取得了重大突破，人类进入新技术时代，科技转化为生产力的速度大大加快，新技术成为社会生产力中最活跃的因素。

　　尤其是进入上世纪八十年代之后，我们进入了以信息技术发展为基础的互联网时代，新技术的不断创新不仅推动了全球经济持续繁荣，也改变了我们的生活，世界充分享受着互联网时代科技创新带来的红利。

　　然而，进入新世纪头十年后期，全球经济的科技创新似乎进入了瓶颈。与此同时，随着国际金融危机、欧债危机等相继爆发，全球经济持续低迷。于是人们意识到，上一轮新技术革命发展至今，我们享受的以科技创新驱动带来的红利是否已经接近尾声，世界经济是否到了一次新的产业革命的“前夜”？

　　从历次大规模经济危机的演化历程分析，经济最困难时期也正是技术与产业革命酝酿的关键时期，而且一个普遍的发展路径是，每一次危机之后的经济复苏，除了宏观经济政策刺激之外，都不外乎科技创新革命引起的新兴产业革命的推动。

　　历史上，汽车和信息技术都曾经成功地扮演过这样的角色。1929年至1933年，美国发生“大萧条”。尽管美国经济倒退了30年，但依靠汽车、石化、通讯等领域的技术创新，美国经济仅用了8年的时间即得到恢复，进入重化工业时代，一跃成为世界首席经济强国。同样，30余年前的两次石油危机期间，美欧日等经济体的钢铁、汽车、化工等重化工业遭受严重打击，但已有丰富应对危机经验的美国大力发展计算机、航天航空、生物工程等一批高附加值、低能耗的新兴产业，顺利完成了经济结构的转型。差不多与此同时，欧洲在计算机、机器人、通信网、生物技术、新材料等领域先后取得了一大批超前技术成果，为产业转型奠定了坚实基础。日本同样在汽车、电子等领域取得跨越式发展，进而缔造了经济的空前繁荣。

　　历史一次次证明，产业变革往往由新型通信技术与新型能源体系相结合而引发。第一次工业革命，以平版印刷术和蒸汽机为代表；第二次工业革命，以电信技术与内燃机结合为标志。

　　当前，第二次工业革命正“日薄西山”，随着支撑起工业化生活方式的石油和其他化石能源日渐枯竭，以化石燃料为基础的整个产业结构也运转乏力。而“第三次工业革命”呼之欲出，在这场“将互联网技术和可再生能源进行整合”的革命中，数字化、信息化、智能化、个性化的生产方式将取代传统的人工、机器的方式。

　　3D打印技术恰恰符合这一特点。

　　现在，3D打印以及新能源技术正在大幅度提升人们的生产效率。目前，人类正处于新技术不断涌现的时期，3D打印能否推动人类实现第三次工业革命，我们尚不得而知。但有一点可以确认无疑，在当前，谁掌握了新技术革命的“密钥”，以创新驱动发展，谁就能在激烈的竞争中，赢得主动，赢得未来。

　　扩展阅读：

　　何谓3D打印？
　　
　　3D打印（3D printing），即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

　　3D打印原理是什么？

　　3D打印并非是新鲜的技术，这个思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长，其价格也正逐年下降。

　　使用打印机就像打印一封信：轻点电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D打印时，软件通过电脑辅助设计技术（CAD）完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。

　　堆叠薄层的形式有多种多样。有些3D打印机使用“喷墨”的方式。例如，一家名为Objet的以色列3D打印机公司使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质 喷涂在铸模托盘上，此涂层然后被置于紫外线下进行处理。之后铸模托盘下降极小的距离，以供下一层堆叠上来。另外一家总部位于美国明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是在喷头内熔化塑料，然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。

　　还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷出的液态粘合剂进行固化。它也可以使用一种叫做“激光烧结”的技术熔铸成指定形状。这也正是德国EOS公司在其叠加工艺制造机上使用的技术。而瑞士的Arcam公司则是利用真空中的电子流熔化粉末微粒。以上提到的这些仅仅是许多成型方式中的一部分。

　　当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时，介质中就需要加入凝胶剂或其他物质以提供支撑或用来占据空间。这部分粉末不会被熔铸，最后只需用水或气流冲洗掉支 撑物便可形成孔隙。如今可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质，令打印出来的物体一头坚硬而另 一头柔软。

　　科学家们正在利用3D打印机制造诸如皮肤、肌肉和血管片段等简单的活体组织，很有可能将有一天我们能够制造出像肾脏、肝脏甚至心脏这样的大型人体器官。如 果生物打印机能够使用病人自身的干细胞，那么器官移植后的排异反应将会减少。人们也可以打印食品，比如康奈尔大学的科学家们已经成功打印出了杯形蛋糕。几乎所有人都相信，食品界的杀手级应用将是能够打印巧克力的机器。