3D打印能否改变一切？

　　3D技术正在推动从空间站到小学的创新活动，但其影响力在很大程度上还是个谜。

　　如果你在搜索引擎中输入“3D打印”和“政府”后，你将得到一系列关于3D打印枪支的可能的监管办法。其他搜索结果还包括公共部门将叠加制造技术(即3D打印技术)作为一项经济发展战略进行投资等，但该技术在公共部门中的影响本该远不止此。

　　3D打印技术可能终将改变几乎所有物品制造和生产的方式——从坦克的枪支瞄准器到人类的新肝脏。此外，该技术已经在城市规划和应急响应方面发挥了作用。

　　3D打印机能将材料层层叠加起来创造对象，通过一副数字蓝图生成零件。该技术并不算很新，但由于一些专利到期，该技术的价格走低，因而3D打印机的成本变得更加经济。你花费1500美元，就可在线购买一个具有基础配置的3D打印机。

　　3D打印技术最初被开发用于制造业快速构建原型。现在，该技术不仅已胜任了这一使命，而且能够进行实际的生产制造——这也恰恰是3D打印技术之所以可能“改变游戏规则”的原因。

　　美国大西洋理事会下属的布伦特·斯考克罗夫特国际安全中心远见项目的高级研究员Banning Garrett称:“任何你能想象的物品都可以免费、简单地打印出来。一个人可以在很少或没有风险的情况下，设计、制造和销售物品，无需成批制造，不用动辄花费数百万美元。”

　　3D打印技术还将引起一阵创新的风潮，因为几乎所有人只要拥有绝妙的主意和一台低成本的3D打印机，就能够建立模型，并通过3D打印社区(如thingiverse.com)在线分享。

　　3D打印技术的成果可能先在其他产业中显现——特别是传统的制造业和医疗业，但它也将对公共部门的技术决策产生多种影响。

　　美国计算机科学公司(CSC)北美公共部门IT基础设施解决方案副总裁、首席技术官Yogesh Khanna称:“这是一个飞速发展的技术领域，即使看起来这些事物似乎不会马上与你的工作产生关联，但不久后，它就会形成深远的影响。”

　　实际上，美国计算机科学公司(CSC)为联邦服务的领域里，包括国防和航空航天等在内，3D打印机已经得到了应用。Yogesh Khanna列举了公司最近发布的一份报告。

　　报告称，EOIR技术公司通过3D打印机，开发了安装在M1艾布拉姆斯坦克和布雷德利战车上的枪炮瞄准镜。这些高精度组件安装于坦克外部，因此必须能经受极端冲击、振动和恶劣环境条件。通过3D打印技术，EOIR公司使每件的制造成本下降了60000美元。

　　Yogesh Khanna还补充道，美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室的首席技术官和首席信息官也在努力挖掘3D打印技术在空间科学中的潜力。他们正在利用该技术，解决其最棘手的供应链问题。

　　位于加利福尼亚的Made in Space公司，与美国国家航空航天局订立了一个合同，将于今年研发一款可在空间站中使用的3D打印机。

　　该公司的首席技术官Jason Dunns说:“我们开始努力实现空间制造这一更广泛的目标，尝试突破向太空发射物品的局限。事实上，将物品带入太空不仅难度大，而且花费高，这对航天业的发展造成了障碍。”

　　Made in Space公司对数台3D打印机进行了测试，发现以挤压成型技术为基础的打印机(该类型打印机目前越来越广泛应用于打印聚合物)是最适于带入太空的。公司获得了一笔来自“小企业创新研究计划”的基金，用于设计满足美国国家航空航天局要求的3D打印机。

　　Jason Dunns说:“为了应对发射，我们的打印机非常坚固耐用，并且使用起来也十分简便。所有的宇航员需要做的事情，就是打开打印机而已，所有的操作在离开地球的那一刻已经完成。我们还能够从地面上向打印机发送指令。”

　　一项由美国国家航空航天局和Made in Space公司主导的研究显示，在太空中实现制造，能够解决一系列挑战。

　　Jason Dunns说:“我们发现，在空间站中损坏的所有零件，其中大约30%都是塑料制成的，这样的材料十分容易通过3D打印来进行修复或替换。此外，作为美国的国家实验室，在空间站里面会进行很多实验。如果实验出现了问题，地面的科学家需要与宇航员共同努力，迅速解决问题。”

　　Made in Space公司的第二台3D打印机将于2015年初投入使用，其用户包括美国国家航空航天局、其他政府机构、研究机构、学术界和企业界。Dunn表示:“我们希望当前在太空中的制造技术能够大众化，广泛催生新产业和新发明。”

　　在国内方面，纽约市经济开发有限公司(NYCEDC)选择了一家名为D-shape的公司作为合作伙伴，致力于为海岸建筑改造项目提供创新和经济的解决方案，并且为纽约市的码头基础设施提供维修服务。D-shape公司在以“改变海岸进程”为主题的纽约码头建筑竞赛中，获得了一等奖。

　　在2013年4月宣布与D-Shape公司合作时，纽约市经济开发公司指出，D-shape公司的数字混凝土技术可以被用于修复被海水破坏的堤岸及其他海边的建筑。通过3D扫描，公司可以结合最佳的预浇制和现浇方法，通过3D技术将水泥打印出来。

　　纽约市经济开发有限公司称:“D-Shape的3D打印水泥技术具有价格低廉，能控制质量的优势，不需要在现场生产，却能够生产出能直接使用的海桩，有利于降低劳动力的奔波，提高生产效率，降低成本。”

　　据D-Shape公司估算，通过在565英里的海岸线应用该项技术，纽约市能够节省30亿美元。

　　在卡特里娜飓风肆虐时，美国陆军工程兵团使用3D打印技术随着灾难的演变生成和再生新奥尔良的城市模型。

　　美国计算机科学公司(CSC)的报告中提到:“这些模型可在大约2个小时内制作出来，能够充分反映出洪水水位、建筑和该地区其他地理特征的变化情况。这有助于增加使用者对于环境的理解，在军方和市政当局努力维护生命和财产安全时提供指导。3D绘图技术的关键在于可视化和速度。”

　　那么政府官员是如何看待3D打印技术的呢?在美国路易斯维尔市的“创意节”上，提供了6台3D打印机，公众可以通过制作该城市的3D模型来交流彼此的想法、调整建筑的布局。路易斯维尔经济与创新部门主管Ted Smith称，该实验最具价值的方面就是吸引了居民对3D打印这项新技术的关注，让民众意识到建筑环境是可以改变的。

　　他还补充道:“人们通常认为，一座城市的布局或地图是不可改变的，于是他们只能想到自己是否愿意在这个城市居住。但是如果当他们看到城市的布局是可塑的，他们就能够将元素打印出来，放在展示板上，开始公众对话。”

　　自从“创意节”以来，6台3D打印机已经运往路易斯维尔的学校和公共图书馆。Smith说:“如果想让3D技术成为政府内部的一项主要技术工具，目前还有很大差距。连我们的规划部门都不是每天使用3D打印机。”

　　但在私营部门，路易斯维尔市已经将叠加制造技术作为经济发展的重要方面，并且各种规模的本地公司都在开发该技术的潜力。其中，就包括一家名为Beam Technologies的初创公司，他们开发了一款可连接应用程序的牙刷。Ted Smith表示:“他们通过3D打印机现场修改产品的设计，人们能够自己进行制造和测试。这具有很长远的发展前景。”

　　Ted Smith还补充道，路易斯维尔大学里正在进行一项令人兴奋的医疗项目。路易斯维尔大学的心血管创新研究所3D生物打印技术研究取得了最新成果——他们在最近培植并向老鼠体内移植了3D打印的部分心脏。

　　其他地区的技术领导者也对这项技术抱有浓厚的兴趣。

　　美国弗吉尼亚理工大学的叠加制造系统设计、研究、教育(DREAMS)实验室教授Christopher Williams称，叠加制造技术将为年轻人提供更多创业机会。

　　他说:“在弗吉尼亚理工大学，我们有很多聪明的学生，他们拥有很多巧妙的想法。他们将这些想法草拟在餐巾纸上，然后通过计算机辅助设计图(CAD)表现出来。但他们如果需要将这些想法做成模型，就面临成本昂贵的障碍了。3D打印技术，恰恰能够使制作模型变得容易。”

　　Christopher Williams教授举例证明了该技术的影响力:一个失明的理科学生能够学习3D微积分。Williams教授说:“这个学生的老师通过3D打印技术，实现了空间可视化，从而使概念变得更加清晰。”

　　Williams教授还补充道，基础教育阶段的学生对于新技术的接受程度，就像鱼对于水。“他们立刻接受了对实物进行数字转换这一想法。对于他们而言，接收一份文件，然后就能立刻打印出他们下一个玩具，意义重大。”

　　大西洋理事会的Banning Garrett预言称，在未来5年内，很多学生将在他们的教室中拥有3D打印机。“就像互联网刚刚开始发展的时候一样，没有人能够预知Google、Facebook和Twitter。在3D打印这个领域，也是一样，自下而上将会有很多新的发展，而这些，我们无法预测。”

译自:2014年2月4日【美国】http://www.govtech.com

编译:工业和信息化部国际经济技术合作中心 王叶子

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