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《3D打印：從想象到現(xiàn)實(shí)》第1章 這是科幻嗎，不，它將成為現(xiàn)實(shí)（1）

地點(diǎn)：你的生活空間。

時間：從現(xiàn)在到幾十年后。

即使將來，早上起床仍然是件難受的事。

剛出爐的全麥藍(lán)莓松餅的香味從廚房食品打印機(jī)里飄出。制作有機(jī)低糖松餅的“墨盒”在市場被作為奢侈品銷售。配方由各有所長的面包技師提供，技師們來自著名的飯店和度假酒店。

當(dāng)你第一次向你爺爺展示食品打印機(jī)時，他認(rèn)為是自動蛋糕機(jī)-20世紀(jì)80年代起風(fēng)靡廚房的美食家電。他不明白，為什么直到他結(jié)婚紀(jì)念日當(dāng)天，你才想起要打印加工食品。為了慶祝這一紀(jì)念日，你不惜代價準(zhǔn)備了豪華食品“墨盒”，為他和你奶奶打印慶祝晚餐，包括新鮮的金槍魚排、蒸粗麥粉和每片圖案都不同的螺旋形巧克力-摩卡-樹莓奶油蛋糕。

健康保險公司將你的食品打印機(jī)升級到高級醫(yī)療模式以后，你的控制血糖的飲食管理變得更容易了。專門為糖尿病患者推出的新醫(yī)療級食品打印機(jī)通過一個微型皮膚植入物監(jiān)測你的血糖并讀取無線信號流。當(dāng)你早上醒來時，食物快速成型機(jī)接收到早上第一個讀數(shù)，然后對你的數(shù)字化早餐的含糖量進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以保持營養(yǎng)均衡。

早餐后，該瀏覽新聞了。頭條新聞是關(guān)于救援被困井下一周的幾名礦工的最新進(jìn)展。他們所在的礦井坍塌，將他們埋在了地下。首支救援隊(duì)試圖將他們救出，但救援工具差點(diǎn)兒引發(fā)了一場致命的瓦礫崩塌。

幸運(yùn)的是，采礦公司遵守了聯(lián)邦安全法規(guī)，并給礦工配備了規(guī)范的安全裝備。3D安全打印機(jī)是一個標(biāo)準(zhǔn)的工具，礦工將其隨身攜帶到礦井深處。在他們下井前，技術(shù)人員會確保每臺打印機(jī)的關(guān)鍵零部件都有更新的設(shè)計文件。3D安全打印機(jī)與其他機(jī)械被帶到礦井深處，以備部件斷裂后可以迅速更換。

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今天，關(guān)于礦難的追蹤報道稱，便攜式3D安全打印機(jī)居然成為救災(zāi)英雄，這真是匪夷所思。一連好幾天，被困礦工通過時斷時續(xù)的無線連接與地面上的技術(shù)人員保持通話。兩班人馬（一個在地上，一個在地下）正在共同努力，優(yōu)化打印機(jī)需更換部分的設(shè)計藍(lán)圖。這應(yīng)該是一個短暫、標(biāo)準(zhǔn)的救援行動，現(xiàn)在卻變得復(fù)雜起來。打印一些更換部件本來是很容易的。救援工作被推遲的原因在于：礦井內(nèi)的濕度高得出乎意料，損壞的部件被更換后發(fā)生了彎曲。

好消息是，礦井的情況今天看起來更樂觀。記者解釋說，第三次嘗試打印的更換部件在礦業(yè)公司總部通過了模擬條件下的壓力測試。今天，礦工將在地下按更新的設(shè)計藍(lán)圖打印。如果奏效，今晚就可以開始修復(fù)損壞的機(jī)器。

當(dāng)你離開家去工作，起重機(jī)和形單影只的施工人員在街對面的一塊空地上默默勞作。你鄰居的建設(shè)項(xiàng)目成為鄰里的談資。幾個星期前，他推倒老式的木房子，要建造一幢新的生態(tài)友好型豪宅。

鄰居在郵箱邊向你揮手，還給你看了他的房屋介紹。新家是一家名為“泡沫之家”的公司開發(fā)的一個豪華模型，兩個多星期就可以完工。該公司的產(chǎn)品目錄稱，每所房屋的墻壁均內(nèi)置氣象傳感器，屋頂在最后完工后，將在頂部安裝太陽能電池板，墻壁的配線和銅管已經(jīng)就位。

你和鄰居一起看工程起重機(jī)在新的地基上慢慢操作一個巨大的噴嘴。噴嘴掃描景觀，依據(jù)設(shè)計藍(lán)圖，擠出混凝土和一些合成建筑材料。施工人員的職責(zé)是確保施工期間工地上沒有人走動。裝備的“大腦”是一臺小型計算機(jī)，在施工過程中指揮工程起重機(jī)。

鄰居一直以極大的興趣關(guān)注著施工進(jìn)程，看著房子的墻壁慢慢成形。想起一個關(guān)于早期工廠自動化老掉牙的笑話：“在那個時代，你要運(yùn)作一家工廠，一個男人和一條狗足矣。男人負(fù)責(zé)喂狗，如果這個男人試圖碰任何東西，狗就咬他�！�

到目前為止，慢慢成形的房子看起來非常漂亮，墻壁呈曲線形，裝飾有幾何圖案、柔和的曲線和鏤空。沒有人能夠建造有這樣構(gòu)架的房子，不管有多少人參與施工。目前還沒有人看到新房子的內(nèi)部構(gòu)造，但聽說你的鄰居定制了設(shè)計內(nèi)壁，讓它看起來很像老式的磚混結(jié)構(gòu)。

最后，你到了辦公室，著手處理數(shù)月以來在你的領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行的長期調(diào)查工作的最終階段的細(xì)節(jié)部分。你的團(tuán)隊(duì)被安排進(jìn)行一項(xiàng)新型的低價更換人體器官的黑市調(diào)查。越來越多的急需更換器官的患者從未經(jīng)認(rèn)證的生物打印醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)購買更換器官。在公眾的頭腦中，生物打印人體器官仍然是一個有爭議的話題，比你爺爺那一代的人體干細(xì)胞、人工流產(chǎn)或克隆呈現(xiàn)出更明顯的兩極化。
　　

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獲得更換的器官變得太容易了。高分辨率的全身掃描的成本在過去幾年大幅下降。人們樂于在20多歲儲存人體器官并保存相關(guān)數(shù)據(jù)，萬一出了問題，他們可以快速更換器官。有時候，他們的關(guān)節(jié)會出一點(diǎn)兒毛病�，F(xiàn)實(shí)生活中，“人體設(shè)計文件”最常用于整容手術(shù)，重新找回光滑緊致的皮膚和年輕的身體。

生物打印是沒有問題的。事實(shí)上，大多數(shù)人認(rèn)為，生物打印是一項(xiàng)挽救生命的技術(shù)。我們面臨的挑戰(zhàn)是怎樣整治這些日益繁榮的黑市。對全新的打印器官的生產(chǎn)進(jìn)行規(guī)范是很難的，因?yàn)樯�物打印的成本已�?jīng)大幅下降。每年，醫(yī)院和外科診所都會賣掉過時的生物打印機(jī)，去年，黑市商人以不到一輛新車的價格搶購了一臺。

在調(diào)查過程中，你會了解到大部分黑市機(jī)構(gòu)實(shí)際上運(yùn)作得很好。問題出在錯誤的設(shè)計文件，或者不負(fù)責(zé)任的器官廠商偷工減料，不在無菌的打印環(huán)境下操作。最近的一個案例是，一些病人死于未經(jīng)認(rèn)證的“低能器官”，這些病人購買這些器官是為了提高他們的運(yùn)動能力并改善自己的外貌，他們的家人對到底該起訴誰感到迷茫：無良制造商、生物“墨盒”供應(yīng)商、器官設(shè)計師，還是設(shè)計認(rèn)證商？

從那些本意善良的、想要當(dāng)醫(yī)治者的人到那些利欲熏心的無良血肉販子，他們都屬于黑市生物打印商的范疇。有能力的黑市商人能夠幫助病人以低價獲取重要的新器官，因此被一些人稱為“英雄”。其他一些人則痛斥器官商人出售給患者重要器官時唯利是圖，尤其是在新打印器官屬于粗制濫造之作的情況下。

在結(jié)束一天的工作后，你順便去了一趟女兒就讀的中學(xué)。你是今年一個科學(xué)展的家長發(fā)起人。你女兒的老師告訴你，3D打印機(jī)正在破壞科學(xué)展的文化。懶惰的學(xué)生幾乎不費(fèi)吹灰之力、無須任何技巧就能夠通過3D打印制造復(fù)雜的物品-他們需要的只是一個良好的設(shè)計文件。許多家境貧寒的學(xué)生沒有家用3D打印機(jī)，因此他們無法進(jìn)行設(shè)計實(shí)踐，而設(shè)計實(shí)踐是他們參與公平競爭所必需的。

還有另一種扭曲。老師解釋說，今年的科學(xué)展，家長要做清理服務(wù)。去年科學(xué)展后，學(xué)校的保潔員抱怨健身房地板上散落著很多雜亂無章的打印碎片。更糟的是，幾天后，學(xué)生和教師被幾十個鼠標(biāo)大小的成品機(jī)器人絆倒，這些機(jī)器人在學(xué)校的走廊上叮當(dāng)翻滾。一些打印機(jī)器人存儲了預(yù)編程的入門知識，另一些可移動機(jī)器人似乎已經(jīng)掌握了一些未經(jīng)授權(quán)的、豐富多彩的智慧。

你和你女兒回到家后，你的愛人分享了好消息：他的3D制造企業(yè)剛剛獲準(zhǔn)進(jìn)入航空航天云制造網(wǎng)絡(luò)。云制造是一種取代大規(guī)模生產(chǎn)的新的生產(chǎn)方式，它像云計算一樣，是一個分散式和大規(guī)模批量式并行的生產(chǎn)模式。大企業(yè)從幾個經(jīng)審查合格的小制造企業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)訂購所需的部件和服務(wù)，這些小制造企業(yè)可以聯(lián)手制造專門的部件。

《3D打�。簭南胂蟮浆F(xiàn)實(shí)》第1章 這是科幻嗎，不，它將成為現(xiàn)實(shí)（4）

云制造正迅速應(yīng)用于電子、醫(yī)療和航空航天等行業(yè)，這些行業(yè)的企業(yè)需要復(fù)雜的、高精密度的而不是大批量的部件。小制造企業(yè)形成的云制造網(wǎng)絡(luò)為大企業(yè)節(jié)省了費(fèi)用。云制造網(wǎng)絡(luò)往往靠近客戶，這樣打印部件的運(yùn)輸距離就縮短了。這些企業(yè)將產(chǎn)品部件的設(shè)計進(jìn)行數(shù)字存儲，每次只生產(chǎn)一個或者幾個部件。云制造網(wǎng)絡(luò)在區(qū)域經(jīng)濟(jì)中已經(jīng)無處不在，這樣，專門的小型制造商和服務(wù)商就創(chuàng)造了當(dāng)?shù)氐木蜆I(yè)機(jī)會。

你愛人的企業(yè)是由數(shù)家小制造企業(yè)組成的云制造網(wǎng)絡(luò)中的一員，為軍用和商用飛機(jī)制造商制造專業(yè)燃料噴射器。為了獲準(zhǔn)進(jìn)入這個專門網(wǎng)絡(luò)，他的企業(yè)必須證明具有在指定時間內(nèi)通過3D打印生產(chǎn)飛機(jī)部件的制造能力。制造網(wǎng)絡(luò)對這些部件樣品進(jìn)行抽樣壓力測試，測試結(jié)果還不錯。經(jīng)過一番利潤率和制造能力的談判，他的企業(yè)獲準(zhǔn)進(jìn)入了該網(wǎng)絡(luò)。

最后，一天終于落幕。你兒子喜歡在他就寢前刷牙，然后躺在床上聽你給他講故事。今晚你會發(fā)現(xiàn)，其他都像往常一樣，但他的牙刷莫名其妙地消失了。他覺得可能是昨天落在他朋友家了。你可以跑到商店給他買一把新牙刷，但現(xiàn)在有一個更簡單的方法。

你啟動家用Fabber，讓你兒子快速查看幾種不同的牙刷設(shè)計。幾家不同的公司在Fabber網(wǎng)站上出售他們的設(shè)計，你兒子已經(jīng)想好他想要的品牌-通過討價還價以99美分買了下來，他喜歡牙刷柄上有幾種不同的卡通人物。你在網(wǎng)上付款，通過將小魔杖載入Fabber，掃描了你兒子的指標(biāo)-手的大小和嘴張開時的形狀。

然后，F(xiàn)abber開始打印。在其發(fā)光屏幕上，設(shè)計參數(shù)表像電影那樣滾動-從牙刷程序的設(shè)計者到擁有卡通設(shè)計版權(quán)的公司。新牙刷可以在15分鐘內(nèi)制作完成。

在Fabber打印過程中，你給兒子講睡前故事。這是關(guān)于過去的日子，那些“當(dāng)我在你這個年齡時”的故事之一。他將信將疑，很難相信你年輕時，每把牙刷看起來都是一樣的�，F(xiàn)在，如果你從互聯(lián)網(wǎng)上訂購東西，僅需要24小時就可以送貨上門。

“哇！”他禮貌地說，“那么要是回到過去，生活一定很不容易啊！”