图书《3D打印:从想象到现实》在线阅读：第1章 这是科幻吗，不，它将成为现实

《3D打印：从想象到现实》第1章 这是科幻吗，不，它将成为现实（1）

地点：你的生活空间。

时间：从现在到几十年后。

即使将来，早上起床仍然是件难受的事。

刚出炉的全麦蓝莓松饼的香味从厨房食品打印机里飘出。制作有机低糖松饼的“墨盒”在市场被作为奢侈品销售。配方由各有所长的面包技师提供，技师们来自著名的饭店和度假酒店。

当你第一次向你爷爷展示食品打印机时，他认为是自动蛋糕机-20世纪80年代起风靡厨房的美食家电。他不明白，为什么直到他结婚纪念日当天，你才想起要打印加工食品。为了庆祝这一纪念日，你不惜代价准备了豪华食品“墨盒”，为他和你奶奶打印庆祝晚餐，包括新鲜的金枪鱼排、蒸粗麦粉和每片图案都不同的螺旋形巧克力-摩卡-树莓奶油蛋糕。

健康保险公司将你的食品打印机升级到高级医疗模式以后，你的控制血糖的饮食管理变得更容易了。专门为糖尿病患者推出的新医疗级食品打印机通过一个微型皮肤植入物监测你的血糖并读取无线信号流。当你早上醒来时，食物快速成型机接收到早上第一个读数，然后对你的数字化早餐的含糖量进行相应调整，以保持营养均衡。

早餐后，该浏览新闻了。头条新闻是关于救援被困井下一周的几名矿工的最新进展。他们所在的矿井坍塌，将他们埋在了地下。首支救援队试图将他们救出，但救援工具差点儿引发了一场致命的瓦砾崩塌。

幸运的是，采矿公司遵守了联邦安全法规，并给矿工配备了规范的安全装备。3D安全打印机是一个标准的工具，矿工将其随身携带到矿井深处。在他们下井前，技术人员会确保每台打印机的关键零部件都有更新的设计文件。3D安全打印机与其他机械被带到矿井深处，以备部件断裂后可以迅速更换。

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今天，关于矿难的追踪报道称，便携式3D安全打印机居然成为救灾英雄，这真是匪夷所思。一连好几天，被困矿工通过时断时续的无线连接与地面上的技术人员保持通话。两班人马（一个在地上，一个在地下）正在共同努力，优化打印机需更换部分的设计蓝图。这应该是一个短暂、标准的救援行动，现在却变得复杂起来。打印一些更换部件本来是很容易的。救援工作被推迟的原因在于：矿井内的湿度高得出乎意料，损坏的部件被更换后发生了弯曲。

好消息是，矿井的情况今天看起来更乐观。记者解释说，第三次尝试打印的更换部件在矿业公司总部通过了模拟条件下的压力测试。今天，矿工将在地下按更新的设计蓝图打印。如果奏效，今晚就可以开始修复损坏的机器。

当你离开家去工作，起重机和形单影只的施工人员在街对面的一块空地上默默劳作。你邻居的建设项目成为邻里的谈资。几个星期前，他推倒老式的木房子，要建造一幢新的生态友好型豪宅。

邻居在邮箱边向你挥手，还给你看了他的房屋介绍。新家是一家名为“泡沫之家”的公司开发的一个豪华模型，两个多星期就可以完工。该公司的产品目录称，每所房屋的墙壁均内置气象传感器，屋顶在最后完工后，将在顶部安装太阳能电池板，墙壁的配线和铜管已经就位。

你和邻居一起看工程起重机在新的地基上慢慢操作一个巨大的喷嘴。喷嘴扫描景观，依据设计蓝图，挤出混凝土和一些合成建筑材料。施工人员的职责是确保施工期间工地上没有人走动。装备的“大脑”是一台小型计算机，在施工过程中指挥工程起重机。

邻居一直以极大的兴趣关注着施工进程，看着房子的墙壁慢慢成形。想起一个关于早期工厂自动化老掉牙的笑话：“在那个时代，你要运作一家工厂，一个男人和一条狗足矣。男人负责喂狗，如果这个男人试图碰任何东西，狗就咬他。”

到目前为止，慢慢成形的房子看起来非常漂亮，墙壁呈曲线形，装饰有几何图案、柔和的曲线和镂空。没有人能够建造有这样构架的房子，不管有多少人参与施工。目前还没有人看到新房子的内部构造，但听说你的邻居定制了设计内壁，让它看起来很像老式的砖混结构。

最后，你到了办公室，着手处理数月以来在你的领导下进行的长期调查工作的最终阶段的细节部分。你的团队被安排进行一项新型的低价更换人体器官的黑市调查。越来越多的急需更换器官的患者从未经认证的生物打印医疗服务机构购买更换器官。在公众的头脑中，生物打印人体器官仍然是一个有争议的话题，比你爷爷那一代的人体干细胞、人工流产或克隆呈现出更明显的两极化。
　　

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获得更换的器官变得太容易了。高分辨率的全身扫描的成本在过去几年大幅下降。人们乐于在20多岁储存人体器官并保存相关数据，万一出了问题，他们可以快速更换器官。有时候，他们的关节会出一点儿毛病。现实生活中，“人体设计文件”最常用于整容手术，重新找回光滑紧致的皮肤和年轻的身体。

生物打印是没有问题的。事实上，大多数人认为，生物打印是一项挽救生命的技术。我们面临的挑战是怎样整治这些日益繁荣的黑市。对全新的打印器官的生产进行规范是很难的，因为生物打印的成本已经大幅下降。每年，医院和外科诊所都会卖掉过时的生物打印机，去年，黑市商人以不到一辆新车的价格抢购了一台。

在调查过程中，你会了解到大部分黑市机构实际上运作得很好。问题出在错误的设计文件，或者不负责任的器官厂商偷工减料，不在无菌的打印环境下操作。最近的一个案例是，一些病人死于未经认证的“低能器官”，这些病人购买这些器官是为了提高他们的运动能力并改善自己的外貌，他们的家人对到底该起诉谁感到迷茫：无良制造商、生物“墨盒”供应商、器官设计师，还是设计认证商？

从那些本意善良的、想要当医治者的人到那些利欲熏心的无良血肉贩子，他们都属于黑市生物打印商的范畴。有能力的黑市商人能够帮助病人以低价获取重要的新器官，因此被一些人称为“英雄”。其他一些人则痛斥器官商人出售给患者重要器官时唯利是图，尤其是在新打印器官属于粗制滥造之作的情况下。

在结束一天的工作后，你顺便去了一趟女儿就读的中学。你是今年一个科学展的家长发起人。你女儿的老师告诉你，3D打印机正在破坏科学展的文化。懒惰的学生几乎不费吹灰之力、无须任何技巧就能够通过3D打印制造复杂的物品-他们需要的只是一个良好的设计文件。许多家境贫寒的学生没有家用3D打印机，因此他们无法进行设计实践，而设计实践是他们参与公平竞争所必需的。

还有另一种扭曲。老师解释说，今年的科学展，家长要做清理服务。去年科学展后，学校的保洁员抱怨健身房地板上散落着很多杂乱无章的打印碎片。更糟的是，几天后，学生和教师被几十个鼠标大小的成品机器人绊倒，这些机器人在学校的走廊上叮当翻滚。一些打印机器人存储了预编程的入门知识，另一些可移动机器人似乎已经掌握了一些未经授权的、丰富多彩的智慧。

你和你女儿回到家后，你的爱人分享了好消息：他的3D制造企业刚刚获准进入航空航天云制造网络。云制造是一种取代大规模生产的新的生产方式，它像云计算一样，是一个分散式和大规模批量式并行的生产模式。大企业从几个经审查合格的小制造企业生产网络订购所需的部件和服务，这些小制造企业可以联手制造专门的部件。

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云制造正迅速应用于电子、医疗和航空航天等行业，这些行业的企业需要复杂的、高精密度的而不是大批量的部件。小制造企业形成的云制造网络为大企业节省了费用。云制造网络往往靠近客户，这样打印部件的运输距离就缩短了。这些企业将产品部件的设计进行数字存储，每次只生产一个或者几个部件。云制造网络在区域经济中已经无处不在，这样，专门的小型制造商和服务商就创造了当地的就业机会。

你爱人的企业是由数家小制造企业组成的云制造网络中的一员，为军用和商用飞机制造商制造专业燃料喷射器。为了获准进入这个专门网络，他的企业必须证明具有在指定时间内通过3D打印生产飞机部件的制造能力。制造网络对这些部件样品进行抽样压力测试，测试结果还不错。经过一番利润率和制造能力的谈判，他的企业获准进入了该网络。

最后，一天终于落幕。你儿子喜欢在他就寝前刷牙，然后躺在床上听你给他讲故事。今晚你会发现，其他都像往常一样，但他的牙刷莫名其妙地消失了。他觉得可能是昨天落在他朋友家了。你可以跑到商店给他买一把新牙刷，但现在有一个更简单的方法。

你启动家用Fabber，让你儿子快速查看几种不同的牙刷设计。几家不同的公司在Fabber网站上出售他们的设计，你儿子已经想好他想要的品牌-通过讨价还价以99美分买了下来，他喜欢牙刷柄上有几种不同的卡通人物。你在网上付款，通过将小魔杖载入Fabber，扫描了你儿子的指标-手的大小和嘴张开时的形状。

然后，Fabber开始打印。在其发光屏幕上，设计参数表像电影那样滚动-从牙刷程序的设计者到拥有卡通设计版权的公司。新牙刷可以在15分钟内制作完成。

在Fabber打印过程中，你给儿子讲睡前故事。这是关于过去的日子，那些“当我在你这个年龄时”的故事之一。他将信将疑，很难相信你年轻时，每把牙刷看起来都是一样的。现在，如果你从互联网上订购东西，仅需要24小时就可以送货上门。

“哇！”他礼貌地说，“那么要是回到过去，生活一定很不容易啊！”