【CPP114】訊：近年來(lái)，3D打印在材料累加的技術(shù)特點(diǎn)之上，漸次形成了更多不同尋常的特性，并因此拓展出更為廣闊的應用空間。除了制造其他機器，3D打印機還能復制自我；3D打印機可以制造比自身大得多的物體；3D打印機能實(shí)現普通打印機的2D打印功能。

  眾所周知，3D打印與傳統的減材制造最大的不同在于，減材制造需要對生產(chǎn)材料進(jìn)行去除、切削以完成加工，而3D打印則恰恰反其道而行之，是通過(guò)對材料的逐漸累加來(lái)制成產(chǎn)品，也就是所謂的“增材制造”。以此為基礎，3D打印技術(shù)不斷發(fā)展演化，近年來(lái)漸次形成了更多不同尋常的特性，并因此拓展出更為廣闊的應用空間。

  不只是制造其他機器，3D打印機還能復制自我

  “機器制造機器”是“工業(yè)4.0”時(shí)代制造業(yè)發(fā)展的大趨勢。而3D打印設備的主要生產(chǎn)對象便是機械，從微型傳感器到飛機飛船的零部件，再到完整的機器人，從3D打印機中誕生的機械種類(lèi)幾乎可以說(shuō)是無(wú)所不包。不過(guò)，3D打印最神奇的產(chǎn)品大概要數它本身。擁有自我克隆功能的3D打印設備正受到業(yè)界越來(lái)越多的關(guān)注。

  2007年，英國巴斯大學(xué)的機械工程高級講師Adrian Bowyer博士在開(kāi)源3D打印機項目RepRap中，成功開(kāi)發(fā)出世界上首臺可自我復制的3D打印機。2015年RepRap愛(ài)好者RevarBat自行開(kāi)發(fā)出一款名叫“Snappy”的3D打印機，這款3D打印機的所有零部件中有73%都可以用3D打印機生產(chǎn)。最近，可自我復制3D打印機更是引起航天領(lǐng)域重視，有望實(shí)現落地應用。加拿大卡爾頓大學(xué)機械與航空航天工程系的研究人員正在嘗試開(kāi)發(fā)一款可以完全自我復制的3D打印機，該設備有望被用來(lái)在太空中建造定居點(diǎn)以及其他結構。由于可有效地減少發(fā)射成本，可自我復制的3D打印機將大大改變空間探索的面貌。

  得益于材料累加的特性，3D打印機可以制造比自身大得多的物體

  在減材制造過(guò)程中，機器對原材料切磋琢磨，最終生成的產(chǎn)品鮮有比機器本身大太多的物體。而3D打印得益于其材料累加的生產(chǎn)特點(diǎn)，可以造出遠比設備本身龐大的物品。而這一點(diǎn)同樣受到了航天領(lǐng)域的重視。畢竟，3D打印自力更生、就地取材、積少成多等等特性對于環(huán)境惡劣、資源匱乏的太空探索活動(dòng)而言太珍貴了。

  上個(gè)月，加利福尼亞微重力工程公司Made in Space受NASA委托，宣布開(kāi)發(fā)太空增材制造項目Archinaut，該項目主要目標是實(shí)現在太空中制造大尺寸的結構，涉及開(kāi)發(fā)一臺能在太空中工作的、配備有一個(gè)機器人臂的3D打印機。Archinaut系統的主要吸引力之一便在于它能構建比本身大得多的結構，這對于空間制造來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因為很難從地球上將大型生產(chǎn)系統發(fā)射入太空。

  普通打印機的2D打印功能，3D打印機也能搞定

  3D打印技術(shù)從誕生時(shí)起便以三維物體為生產(chǎn)對象，似乎與歷史悠久的2D打印沒(méi)有什么聯(lián)系。然而近幾年業(yè)界已經(jīng)有人開(kāi)始嘗試用3D打印機進(jìn)行二維打印，取得了一定的成果。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)一步成熟，3D打印機或許可以兼并普通2D打印機的功能，進(jìn)化為2D、3D打印一體設備。

  2016年，美國設計師Jason Preuss使用一臺3D打印機成功打印出了2D油畫(huà)作品，這些畫(huà)作厚度只有幾毫米，和幾張紙差不多厚。制作過(guò)程并不容易，需要復雜的軟件堆疊和程序設置，將一幅畫(huà)劃分成不同的顏色區域，通過(guò)一系列程序后，用3D打印機將它們一層一層打印出來(lái)，這無(wú)疑是一項十分浩大的工程。

  作為一項顛覆性技術(shù)，3D打印還大有潛力可挖，它不同尋常的種種特性將為其他科研領(lǐng)域的研究工作創(chuàng )造出更多新的可能。