中國第一家3D打印公司杭州銘展網絡科技

2011年04月15日 來源：外灘畫報 作者：華琪
美國科幻作家羅伯特·�,？死�曾經寫過一個“萬能制造機”的故事，故事里的人們帶著一臺“萬能制造機”飛往太空。這是一臺奇特的大機器，機身上雜亂地安裝著刻度盤,、小燈和各種指示表。故事的主角之一阿諾爾德站在機器前,，按下按鈕,，對它響亮而清楚地說：“我要硬鋁螺帽，直徑為4英寸,�,！苯拥街噶睿瑱C器發(fā)出低沉的轟鳴聲,，燈光閃爍,，閘板緩緩打開，眼前赫然出現(xiàn)了一顆閃光發(fā)亮已經制好的螺帽,。接著,，這臺機器就像神奇的阿拉丁神燈，為他們送來了活蹦亂跳的大蝦,、礦泉水,、手表和沙拉醬。
　　盡管,，“想要什么就生產什么”的現(xiàn)實還遠沒有科幻小說描述的那般輕松隨意,，但現(xiàn)在，通過3D打印技術生產小零件,、食物,、自行車、建筑甚至人的皮膚,、腎臟等都已不再是天方夜譚,，稱之為“萬能制造機”并不為過,。
　　3D打印到底有多神奇？與普通的打印有什么不同,？4月初,，《外灘畫報》記者趕赴杭州，探訪中國第一家3D打印服務公司,。3D 打印的原理很簡單,，首先 3D 打印機將物品轉化為 3D 數(shù)據(jù),，然后再逐層分切,，針對分切的每一層構建，分層打印,。打印時,，粉末會一層層地被特殊的膠水粘合，按照不同的橫截面圖案固化,，一層層疊加,，像做蛋糕那樣創(chuàng)建三維實體，最終一個完整的物品就會在粉末槽里成型,。
　　這種技術的優(yōu)點在于它不需要一家工廠來運作,，小件物品可以直接由小型 3D打印機打印制作；而稍大的物品,，比如自行車車架,、汽車板、飛機零件,、建筑零件等,，
　　則需要更大的3D打印機和更大的空間。
　　《經濟學人》雜志評價說：“偉大發(fā)明所能帶來的影響,，在當時那個年代都是難以預測的,，1750 年的蒸汽機如此，1450年的印刷術如此,，1950 年的晶體管也是
　　如此,。而今，我們仍然無法預測,，3D 打印將在漫長的時光里如何改變這個世界,。”
　　像做蛋糕那樣生產物品
　　杭州銘展網絡科技有限公司是中國第一家 3D 打印服務公司,。4 月初,，在地處杭州的銘展網絡公司辦公室，記者看到,，那里擺放著兩臺3D打印機以及一臺專門用于烘干的設備,。從外觀上看,，這兩臺機器和普通的復印機并無大的不同，唯一的不同是它們打印時不用紙而是粉末,。
　　機器的上半部分是個半透明的罩子,，有一排控制按鈕。掀起罩子,，左邊立著四盒不同顏色的墨水,，右邊的工作區(qū)擺放著平平整整一疊“白紙”。然而,，輕輕用手一碰,，那疊“紙”上卻輕易地留下了凹痕——原來那并不是紙，卻是粉末,。公司的技術總監(jiān)金濤告訴記者,，那是研磨得很細的石膏粉末。
　　工作時,，這些粉末會一層層地被液態(tài)連接體也就是特殊的膠水粘合,，按照不同的橫截面圖案固化，一層層疊加,，像做蛋糕那樣創(chuàng)建三維實體,，一個完整的物品就會在粉末槽里成型。打印完成后,，工作人員要處理掉物品周圍沾滿的粉末,，再涂上增強硬度的膠水。金濤開玩笑說,，“就像考古一樣,。”
　　說話間,，金濤在電腦中輸入一組通過3D軟件生成的模型數(shù)據(jù),，連接至打印機。那是一個鏤空毛線團的模型,。電腦將這個10厘米高的毛線團以0.1毫米為基準分為了1000層,，每一層的界面數(shù)據(jù)都不一樣。再將這組數(shù)據(jù)傳送給打印機,。
　　響應信號聲過后,，透過那個半透明的罩子，記者清晰地看見機器工作的場景：來回移動的金屬桿上有噴頭,，在鋪好的粉末材料上,，一層一層按照電腦的截面輪廓信息，有選擇性地噴射特殊膠水使粉末粘結。一個水漬樣的毛線團底部截面輪廓清晰可見,。通過逐層的疊加,，毛線團的立體輪廓逐漸顯現(xiàn)出來。金濤告訴記者,，打印這樣一個 10 厘米高的物體,，大約需要5小時。記者看到,，在公司的展示廳里,，擺放著栩栩如生的運動鞋、造型奇特的概念自行車,、各式建筑模型及魔獸世界游戲人物模型等,，這些都是那兩臺3D打印機的作品。
　　據(jù)金濤介紹,，目前支持3D打印的材料很多,。簡單說，不同公司生產的3D打印機會支持不同的材料,，樹脂、尼龍,、石膏,、塑料這些都是普遍使用的材料，隨著業(yè)界研發(fā)的不斷進步,，支持鈦,、不銹鋼或鋁、鐵金屬材料的打印機也已經出現(xiàn),。
　　“技術的發(fā)展和那些粉末很有關系,，未來的趨勢是越來越細，強度越來越高,。材料越細,，每一層就更薄，做出來的東西精度就越高�,，F(xiàn)在無論使用什么牌子的3D打印機,，最薄的厚度約為0.025毫米。如果想完美地展現(xiàn)頭發(fā)絲還是很困難的,，但是做小零件,、模型等綽綽有余�,！� 金濤表示,。
　　其實3D打印的概念早在幾十年前就已提出。上世紀 70 年代,，隨著 3D 計算機輔助設計的興起,，設計師能在電腦軟件中看到虛擬的三維物體,，但要將這些物體用粘土、木頭或是金屬做成模型則是一個緩慢而費錢的過程,。哪怕是制作一個鞋的鞋底模型,，也會消耗 Timberland（美國著名的鞋業(yè)公司）一周的時間，費用大概為1200美元,。
　　于是,，“快速成型”機應運而生，這就是3D打印機的前身,。
　　在這個過程中,，麻省理工學院的一項發(fā)明扮演了重要的角色。1994年,，幾名來自麻省理工學院的科研和技術專家發(fā)明了一種名為三維打�,。═hree Dimensional Printing，簡稱“3DP”）的技術,，并申請了專利,。這種技術成型的速度快，設備價格便宜,，操作起來更容易,，雖然精度不夠高但做概念產品或模型綽綽有余。1997年
　　為了將3DP技術推向市場,，Z-corporation公司正式成立,。Z-corporation也是最先提出把3D打印機當成辦公用品的3D打印機生產廠商，這也是唯一一家可以支持彩
　　色打印的公司,。
　　據(jù)金濤介紹,，“快速成型”也不止一種技術，但它們的原理都是截面的疊加不同之處只是每一層材料的凝結方式,。有的材料是固體粉末,，用液體粘合劑成型有的材料是液態(tài)的，用激光截面掃描成型“3D打印和快速成型從技術上來說沒有太大區(qū)別,，3D打印更多的是概念上的進步,。原先的快速成型設備笨重、體積很大做一個東西耗費的時間相對也比較久,。在人們的概念里快速成型設備是擺在工廠的生產設備,，而3D打印機則是一臺辦公設備可以放在辦公室里。和快速成型相比,，3D打印更注重和設計師的溝通,。”金濤表示。
　　和設計師溝通的打印機
　　讀大學時,，金濤的研究方向主要是計算機圖形學,。在香港大學從事圖形圖像研究時，金濤接觸到3D打印的概念,，他十分看好這項技術的前景,，于是放棄在香港大學讀博士的機會，回到杭州參與創(chuàng)辦了這家面向公眾的3D打印服務公司,。一開始,，他們設想公司的主要業(yè)務是“打印魔獸世界”的人物角色模型。金濤是一個魔獸迷,，看到國外有網站可以打印自己心愛的角色模型,，他也很想在中國大陸也搞一個。他們花重金買來了設備,，但這項業(yè)務因為遲遲沒有得到暴雪公司的版權授權,，在進行了一段時間后不得不擱淺。
　　就在他思考公司出路時,，一個偶然的機會,，金濤在國外發(fā)現(xiàn)一家名為Shapeways 的公司。這家公司提供在線的 3D 打印服務,，網民們不僅可以像鋼鐵俠中的男主角制造戰(zhàn)衣那樣,，在屏幕上折疊、翻轉,、修改自己的虛擬設計 ；還可以將這些構想的虛擬的東西制造出來變成現(xiàn)實,，并送到眼前,。網站上展示的設計稀奇古怪，有鐘表,、珠寶,、神奇的魔方等，有人用這項服務給自己弄了個抽象雕塑,，還有人做了自己居住城市的微縮模型,。材料從不銹鋼到玻璃、塑料和沙石,，顧客包括個人和商店老板,，很多商店老板定制珠寶飾品、禮品和小配件等在店里銷售,。
　　Shapeways 的一名高管在公司剛開業(yè)時曾告訴媒體 ：“我們的網友在業(yè)余時間里非常富有創(chuàng)造性,，他們往 YouTube上傳視頻片段、在社交網絡里擺弄Profiles、撰寫各種博客�,，F(xiàn)在我們可以將他們自己的想法變成現(xiàn)實,。”
　　Shapeways 最先由荷蘭公司飛利浦提供啟動資金,，現(xiàn)在已經從飛利浦分離出來,，成為一家獨立的公司。
　　金濤覺得,，這樣的商業(yè)模式能最好地利用群眾的創(chuàng)造力,，也能最大地發(fā)揮 3D打印機的價值。受此啟發(fā),，他們將公司變成中國第一家3D打印服務公司,，只要用戶提供3D數(shù)據(jù)，選擇建造材料,，他們就可以將其設計變成實體,。“我們的客戶很多,，微軟在這里打印過他們的新產品模型,，建筑事務所、中國美院建筑系,，還有一些
　　工藝品公司,、設計公司、文物研究所等,，都在這里打印過,。”金濤說,。
　　如今這樣的3D服務公司在世界各地蓬勃發(fā)展,。除了最有名的 shapeways，3D 打印機的生產廠商之一 3D Systems也設立了一家合資公司 Mqast,，這家公司支持用鋁和不銹鋼來打印,。
　　如今全球最大最貴的3D打印機，可以用激光燒結直接制造復雜的塑料,、金屬和合金元件,。在消費電子業(yè)、航空業(yè)和汽車制造業(yè),，3D打印已經變得越來越流行,。它們不光可以離開傳統(tǒng)的大規(guī)模機床來制造小數(shù)量的部件，而且可以用不同方法來制造,，比如單個制作噴氣式飛機上的空氣動力導管,，而不再需要很多不同的元件來組裝它,。
　　就像早年的激光打印機，一些3D打印機已經走入藝術家和動手愛好者們的工作間,。美國人杰·勒農為了讓自己的一臺1907年生產的老式流線型汽車繼續(xù)行駛,，購買了一臺 3D 打印機。通過 3D 打印機,，他將沒法再買到的元件掃描進電腦,，或者用草圖設計一個丟失的元件，打印出附件,，在車上試驗檢測設計是否合理,。多虧了3D打印機，他的這輛老爺車如今已能繼續(xù)行駛,。
　　3D 打印機加速設計過程的能力將會對產業(yè)產生巨大影響,。“現(xiàn)在工程師可以這樣做：有了想法,，打印出來,，拿著它和別人分享，然后修改并再打印一個,�,！币�
　　色列的3D打印機生產商Objet公司首席執(zhí)行官大衛(wèi)·賴斯在接受《經濟學人》雜志的專訪時表示：“突然間，設計變得更具革新和創(chuàng)造性,�,！�
　　現(xiàn)在，設計師們可以用3D打印機做一些有趣的事情,，比如修補一個破玩具,，耐克、阿迪達斯等公司用它們來打印新的運動鞋模型,，在福特,、保時捷、摩托羅拉,、
　　諾基亞、惠普等公司的研發(fā)生產線上,，也能看到它們的身影,。
　　將古跡帶回家
　　金濤最得意的一個作品是幾尊佛像�,！澳莻�作品光打印就花了兩天,，打印好了又處理了兩天”。
　　那幾尊佛像是天龍山石窟第 18 窟西壁的完整復原,，共有一佛二菩薩,，頸飾項圈,、手鐲、下垂的左腿,，以及蓮座的細節(jié)都清晰可見,。這是無盡藏非物質文化與藝
　　公司介紹http://www.dddyin.com/thread-651-1-1.html

術遺產研究所要求打印的作品,。
　　天龍山石窟以精煉,、細膩而又富有感情的造型藝術而聞名于世，是中國佛教造像的經典之一,，被譽為天龍山式樣,。在20世紀初被盜嚴重，僅1924年一年,，天龍山流失海外的佛像就有150多件,，這些殘件至今仍流落在海外。較小的佛像被整體盜走,，大部分洞窟的頭像幾乎被割盜一空,，甚至連窟頂?shù)母〉裆徎ê惋w天也不放過。
　　2010 年春天,，無盡藏非物質文化與藝術遺產研究所發(fā)起了《法相莊嚴——天龍山造像數(shù)字復原研究》,，希望利用數(shù)字技術，實現(xiàn)殘損造像的虛擬復原和網絡展示,，再現(xiàn)其本來面目,。該所所長李慶華在項目進行過程中認識了金濤，于是打算輸出他們的研究成果,。
　　“從3D掃描到3D打印,，數(shù)字化保護的意義和邏輯就更明顯了。這會顛覆以前考古的田野考察的工作方式,，人們可以把古跡放在辦公桌上來研究,。”李慶華在接受《外灘畫報》采訪時說,。
　　他們選擇了天龍山石窟第 18 窟作為他們的第一次嘗試,。為了獲得完整的 3D數(shù)據(jù),，李慶華帶著一個團隊拿著一臺 3D掃描設備在洞里呆了整整 10 天�,！�3D 測
　　繪是項大工程,，一束細細的激光束，就像一個移動的取景框,，打到佛像上面,，這種機器是手持的，佛像和洞窟的每個細節(jié)都必須細致地掃描一遍,，不能有死角,。掃描一塊四五十平方厘米的地方需要整整 20分鐘�,！崩顟c華說,。
　　洞窟掃描完成后的數(shù)據(jù)處理也是大工程，甚至一個佛像進了電腦都會生成幾百萬個面,，李慶華的電腦常常因為存儲了太多的3D數(shù)據(jù)而死機,。回來后李慶華在工作室里埋頭苦干了十天,，終于把數(shù)據(jù)拿到了金濤的辦公室,。
　　“我清楚地記得，那時候快過年了,，辦公室只有我們兩人在處理佛像,。”金濤說,。七八個小時后,，他們掀開打印機的蓋子，看到了成品,。李慶華小心翼翼地拿毛筆刷去佛像周圍的粉末,，這項工作需要極致小心和耐心；干這件事時,，他不禁會想到“在沙漠里考古的情形”,。為了數(shù)據(jù)處理的方便，他們設定的打印厚度只有1.5毫米,，第一次的打印成果就因為用力過猛作廢了,。“捧著這塊三維佛像,，就像捧著一塊極薄易碎的面具�,！苯饾�說,。
　　最終,，刷上增強硬度的膠水后，這件“考古作品”正式完成,。李慶華十分感慨：“原來寫天龍山報告的社科院專家李裕群,，為了寫報告，在天龍山手工測繪,，收集數(shù)據(jù),，呆了20多天，也沒看全�,，F(xiàn)在我可以把它放在桌上,，從任意不同角度看�,！币驗槭前�1：11大小復制的,，打印出的成品遠沒有電腦里的三維圖細節(jié)那么豐富，但李慶
　　華說這種“把玩感”是以前無法想象的,。
　　將建筑打印出來
　　3D 打印的誕生,，為瘋狂的設計師們找到了靈感的出口。
　　意大利發(fā)明家恩里科·迪尼（Enrico dini）發(fā)明了一臺巨大的 3D 打印機,，這臺機器可以用沙子直接打印立體的建筑,。有了這臺機器，未來不搭腳手架,，不需要工人,，人們就能完成造房子的事情。
　　為了測試這臺大型打印機,，恩里科·迪尼為諾曼·福斯特公司在阿布扎比建造的全球首個綠色烏托邦“馬斯達爾城（Masdar City）”,，打印了一部分建筑的骨架外墻，結果證明完全可行,。
　　現(xiàn)在,，他正與諾曼·福斯特建筑設計公司以及阿爾塔太空公司合作，研究設計一種可以使用月球塵埃打印的3D打印機,，屆時可以在月球上快速建造人類基地,。
　　恩里科·迪尼告訴《外灘畫報》記者，這個打印機的靈感來源于麻省理工學院的那項三維打印技術,。當他看到C-corporation 的 3D 打印機在辦公室工作的場景時,，他突然想：為什么不能用它來造房子呢？
　　在投入這個項目之前,，恩里科·迪尼是一位土木工程師,。在仔細閱讀快速成型的相關技術后，他認為打印建筑結構是完全可行的,�,！拔易屛业臄�(shù)學家朋友們改進
　　軟件,，然后自己設計機械電路圖、制造裝配,、布線,、測試等等�,！�
　　2004年11月,，第一臺建筑打印機的概念機面世。經過改進,，2007 年 4 月正式完工,。同年，恩里科在倫敦成立了一家主營3D建筑打印的公司,。
　　“傳統(tǒng)的打印機有個弱點,，只能打出很薄很薄的一層，我把這個機器改進了,，使得大量的‘膠水’能落下來,，打印出50 毫米厚的一層，然后再一層一層疊加起來,�,！倍骼锟普f。
　　印刷過程由一層薄薄的沙子開始,，印刷機從噴嘴處噴出以鎂為主要原料的粘合膠,，這些粘合膠跟沙子結合并在印刷機對其施壓后變成巖石。之后再放上一層薄薄
　　的沙子,，重復以上的操作,，巖石層就會越來越厚，最終印刷成設計中所需要的構造物形狀,。成品可以是一座雕塑或整個大教堂等等,。已經做成的實驗品是一只布滿空
　　洞的蛋狀建筑結構，恩里科管它叫“放射館”,，這個復雜的結構可以有力證明和測試這一開創(chuàng)性的施工技術,。
　　“這個 6 米長、6 米高的機器是我造過的最大的機器,，用3D打印,，你想造多大的東西，就得造多大的機器,。這算是個缺點吧,。”恩里科說。不過據(jù)他介紹,，使
　　用這臺機器印刷出來的建筑物比傳統(tǒng)方式要快四倍,，原料成本只是普通水泥的1/2到1/3，生產出的廢料極少,。
　　“因為我不需要用水泥，并且原料是沙子,。我盡量使用當?shù)氐牟牧�,，減少運輸成本，沙子到處都有,，盡管也有一定的要求,。我希望我去上海造房子時，上海能有
　　我想要的沙子,�,！倍骼锟茝娬{，用這臺打印機打印建筑,，造出高迪式的彎曲結構簡直易如反掌,。
　　恩里科十分推崇建筑大師高迪的作品，他希望有生之年能用3D打印機完成高迪的未完成作品——位于西班牙巴塞羅那的“神圣家族大教堂”,。
　　就像打印機逐步進入辦公室和家庭的步驟一樣,，3D打印還有很長的路要走。盡管現(xiàn)在3D打印機的成本不斷下降,，最便宜的機器仍然在1萬美元以上,。英國巴斯大學有一項新設計，這項新設計能用大約700美元制造一個3D打印機,，用戶甚至可以用這臺機器制造另一臺3D打印機的塑料部件,。
　　在那個名為“萬能制造機”的故事里，也有相同的情節(jié),。當一臺3D打印機能夠制造另一臺3D打印機,，這是多么引人遐想的美好未來。