怎么才能給孩子做一輛玩具賽車？只要在電腦上運用CAD軟件做出3D模型，然后放到3D打印機里打印出來即可。這一切不是夢，而是現(xiàn)實――3D打印，這項也被稱為“快速成形”的新技術(shù)，與傳統(tǒng)制造業(yè)的材料“去除”技術(shù)不同，其遵從的是“加法原則”，可以直接將計算機中的設(shè)計轉(zhuǎn)化為模型，甚至直接制造零件或模具，不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機床。

　　歷史總是驚人的相似。整整一百年前的1913年，亨利福特開發(fā)出了世界上第一條流水線，這種新的生產(chǎn)方式使汽車成為一種大眾產(chǎn)品，帶來了工業(yè)生產(chǎn)方式的革命。

　　與100年前福特的“流水線”所帶來的生產(chǎn)方式革新一樣，有人提出，3D打印技術(shù)有望再次“改變”世界。美國《時代》周刊已將3D打印列為“美國十大增長最快的工業(yè)”，英國《經(jīng)濟學人》雜志則認為它將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起，推動實現(xiàn)第三次工業(yè)革命”。

　　回溯歷史，人類經(jīng)歷了兩次工業(yè)革命，每次工業(yè)革命都是以技術(shù)革命為基礎(chǔ)和先導的。而工業(yè)革命的一個重要標準是：生產(chǎn)方式發(fā)生了能夠被大范圍推廣的顛覆性的革新。第一次工業(yè)革命的發(fā)生，根本原因是由于蒸汽機的發(fā)明和改良，促使生產(chǎn)所需的動力強度發(fā)生了質(zhì)的飛躍，才使紡織產(chǎn)品擺脫了人力生產(chǎn)方式。第二次工業(yè)革命的發(fā)生，是由于電力的運用，使生產(chǎn)動力強度和生產(chǎn)控制精度發(fā)生了質(zhì)的飛躍，使大規(guī)模生產(chǎn)成為可能。

　　20世紀四五十年代以來，人類在原子能、電子計算機、微電子技術(shù)、航天技術(shù)、分子生物學和遺傳工程等領(lǐng)域取得了重大突破，人類進入新技術(shù)時代，科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的速度大大加快，新技術(shù)成為社會生產(chǎn)力中最活躍的因素。

　　尤其是進入上世紀八十年代之后，我們進入了以信息技術(shù)發(fā)展為基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)時代，新技術(shù)的不斷創(chuàng)新不僅推動了全球經(jīng)濟持續(xù)繁榮，也改變了我們的生活，世界充分享受著互聯(lián)網(wǎng)時代科技創(chuàng)新帶來的紅利。

　　然而，進入新世紀頭十年后期，全球經(jīng)濟的科技創(chuàng)新似乎進入了瓶頸。與此同時，隨著國際金融危機、歐債危機等相繼爆發(fā)，全球經(jīng)濟持續(xù)低迷。于是人們意識到，上一輪新技術(shù)革命發(fā)展至今，我們享受的以科技創(chuàng)新驅(qū)動帶來的紅利是否已經(jīng)接近尾聲，世界經(jīng)濟是否到了一次新的產(chǎn)業(yè)革命的“前夜”？

　　從歷次大規(guī)模經(jīng)濟危機的演化歷程分析，經(jīng)濟最困難時期也正是技術(shù)與產(chǎn)業(yè)革命醞釀的關(guān)鍵時期，而且一個普遍的發(fā)展路徑是，每一次危機之后的經(jīng)濟復蘇，除了宏觀經(jīng)濟政策刺激之外，都不外乎科技創(chuàng)新革命引起的新興產(chǎn)業(yè)革命的推動。

　　歷史上，汽車和信息技術(shù)都曾經(jīng)成功地扮演過這樣的角色。1929年至1933年，美國發(fā)生“大蕭條”。盡管美國經(jīng)濟倒退了30年，但依靠汽車、石化、通訊等領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，美國經(jīng)濟僅用了8年的時間即得到恢復，進入重化工業(yè)時代，一躍成為世界首席經(jīng)濟強國。同樣，30余年前的兩次石油危機期間，美歐日等經(jīng)濟體的鋼鐵、汽車、化工等重化工業(yè)遭受嚴重打擊，但已有豐富應(yīng)對危機經(jīng)驗的美國大力發(fā)展計算機、航天航空、生物工程等一批高附加值、低能耗的新興產(chǎn)業(yè)，順利完成了經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型。差不多與此同時，歐洲在計算機、機器人、通信網(wǎng)、生物技術(shù)、新材料等領(lǐng)域先后取得了一大批超前技術(shù)成果，為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型奠定了堅實基礎(chǔ)。日本同樣在汽車、電子等領(lǐng)域取得跨越式發(fā)展，進而締造了經(jīng)濟的空前繁榮。

　　歷史一次次證明，產(chǎn)業(yè)變革往往由新型通信技術(shù)與新型能源體系相結(jié)合而引發(fā)。第一次工業(yè)革命，以平版印刷術(shù)和蒸汽機為代表；第二次工業(yè)革命，以電信技術(shù)與內(nèi)燃機結(jié)合為標志。

　　當前，第二次工業(yè)革命正“日薄西山”，隨著支撐起工業(yè)化生活方式的石油和其他化石能源日漸枯竭，以化石燃料為基礎(chǔ)的整個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也運轉(zhuǎn)乏力。而“第三次工業(yè)革命”呼之欲出，在這場“將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可再生能源進行整合”的革命中，數(shù)字化、信息化、智能化、個性化的生產(chǎn)方式將取代傳統(tǒng)的人工、機器的方式。

　　3D打印技術(shù)恰恰符合這一特點。

　　現(xiàn)在，3D打印以及新能源技術(shù)正在大幅度提升人們的生產(chǎn)效率。目前，人類正處于新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的時期，3D打印能否推動人類實現(xiàn)第三次工業(yè)革命，我們尚不得而知。但有一點可以確認無疑，在當前，誰掌握了新技術(shù)革命的“密鑰”，以創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，誰就能在激烈的競爭中，贏得主動，贏得未來。

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　　何謂3D打印？
　　
　　3D打印（3D printing），即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn)的。過去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

　　3D打印原理是什么？

　　3D打印并非是新鮮的技術(shù)，這個思想起源于19世紀末的美國，并在20世紀80年代得以發(fā)展和推廣。中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟把它稱作“上上個世紀的思想，上個世紀的技術(shù)，這個世紀的市場”。三維打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn)。這種打印機的產(chǎn)量以及銷量在二十一世紀以來就已經(jīng)得到了極大的增長，其價格也正逐年下降。

　　使用打印機就像打印一封信：輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數(shù)字文件便被傳送到一臺噴墨打印機上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而在3D打印時，軟件通過電腦輔助設(shè)計技術(shù)（CAD）完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上，后者會將連續(xù)的薄型層面堆疊起來，直到一個固態(tài)物體成型。3D打印機與傳統(tǒng)打印機最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實實在在的原材料。

　　堆疊薄層的形式有多種多樣。有些3D打印機使用“噴墨”的方式。例如，一家名為Objet的以色列3D打印機公司使用打印機噴頭將一層極薄的液態(tài)塑料物質(zhì) 噴涂在鑄模托盤上，此涂層然后被置于紫外線下進行處理。之后鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆疊上來。另外一家總部位于美國明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一種叫做“熔積成型”的技術(shù)，整個流程是在噴頭內(nèi)熔化塑料，然后通過沉積塑料纖維的方式才形成薄層。

　　還有一些系統(tǒng)使用粉末微粒作為打印介質(zhì)。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤上形成一層極薄的粉末層，然后由噴出的液態(tài)粘合劑進行固化。它也可以使用一種叫做“激光燒結(jié)”的技術(shù)熔鑄成指定形狀。這也正是德國EOS公司在其疊加工藝制造機上使用的技術(shù)。而瑞士的Arcam公司則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒。以上提到的這些僅僅是許多成型方式中的一部分。

　　當遇到包含孔洞及懸臂這樣的復雜結(jié)構(gòu)時，介質(zhì)中就需要加入凝膠劑或其他物質(zhì)以提供支撐或用來占據(jù)空間。這部分粉末不會被熔鑄，最后只需用水或氣流沖洗掉支 撐物便可形成孔隙。如今可用于打印的介質(zhì)種類多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質(zhì)。有些打印機還能結(jié)合不同介質(zhì)，令打印出來的物體一頭堅硬而另 一頭柔軟。

　　科學家們正在利用3D打印機制造諸如皮膚、肌肉和血管片段等簡單的活體組織，很有可能將有一天我們能夠制造出像腎臟、肝臟甚至心臟這樣的大型人體器官。如 果生物打印機能夠使用病人自身的干細胞，那么器官移植后的排異反應(yīng)將會減少。人們也可以打印食品，比如康奈爾大學的科學家們已經(jīng)成功打印出了杯形蛋糕。幾乎所有人都相信，食品界的殺手級應(yīng)用將是能夠打印巧克力的機器。