中國第一家3D打印公司杭州銘展網(wǎng)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(jīng)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�，機器發(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(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)物品
　　杭州銘展網(wǎng)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(wǎng)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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�！苯饾�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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡里擺弄Profiles、撰寫各種博客。現(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(jīng)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(chǎn)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�！苯饾�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(chǎn)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(jīng)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(jīng)走入藝術家和動手愛好者們的工作間。美國人杰·勒農(nóng)為了讓自己的一臺1907年生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大影響�！艾F(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(chǎn)商Objet公司首席執(zhí)行官大衛(wèi)·賴斯在接受《經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)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(wǎng)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�！崩顟c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。”李慶華說。
　　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�；貋砗罄顟c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�！苯饾�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�！芭踔�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(jīng)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(jīng)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�！倍骼锟普f。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(chǎn)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。