3D打印手槍登上日本熱搜！萬物皆可製造的3D打印能成為解決供應鏈危機和能源轉型的突破口嗎？ | 前線

日本前首相安倍晉三7月8日突遭槍擊，因傷勢過重不治身亡。此后不久，「3D打印」在日本成為熱門搜索詞，原因是在事件剛爆出時，有日本媒體稱，「槍手使用的可能是3D打印手槍」。當然事后證明自制槍支是由金屬、木材等材料製成。不過，有關3D打印槍支的各種舊聞又被重新翻出來。

比如，最早的3D打印手槍是由在美國中阿肯色大學念法律專業的Cody Wilson設計製作的「解放者」手槍，通過一臺家用3D打印機，用ABS塑料打印出16塊零件，再組裝而成。但它是一把「真槍」，能發射子彈，不過威力同傳統手槍相比仍有很大差別。

雖然3D打印手槍似乎給這項技術蒙上一層「危險」的陰影，但技術沒有善惡只是依託於人類的使用。關於3D打印，我們聽到更多的故事是籠罩在温暖和善良的光環之下。

什麼是3D打印？

3D打印是一種以數字模型文件為基礎，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造物體的技術。3D打印最早出現在20世紀90年代中期。

1983年3月9日，美國科學家查克·赫爾（Chuck Hull）發明了全世界第一臺3D打印機。當時還沒有「3D打印」這個名字，赫爾將機器命名為「SLA-1」，對其的功能描述為快速成型。通過這臺機器赫爾創建產品原型所需時間大幅縮短。

查克·赫爾

1986年，赫爾成立了一家名為3D Systems的公司開始在市場上銷售他的「快速成型」機器，這就是全球第一臺商業3D打印機。

3D打印的過程需要先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型「分區」成逐層的截面，從而指導打印機逐層打印。打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來。在這個過程中，機器首先在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然后噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結，而沒有膠水的區域仍保持松散狀態。再將各層截面以各種方式粘合起來從而製造出一個實體。打印完畢后只要掃除松散的粉末即可 「刨」出模型。

3D打印常用的材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不鏽鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。3D打印精度很高，能夠實現600dpi分辨率，每層厚度只有0.01mm，即使模型表面有文字或圖片也能夠清晰打印。

3D打印常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型，后逐漸用於一些產品的直接製造，也有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在醫療產業、工業設計、建築工程、汽車、航空航天等諸多領域都有所應用。

世界首輛3D「打印汽車」原型機Urbee於2013年問世，它是由美國Jim Kor團隊打造，是一輛以電池和汽油作為動力燃料的三輪、雙座混合動力車。整個車身使用3D打印技術一體成型，整車的零件打印耗時2500小時，工人需要做的只是把所有打好的零部件組裝在一起。新版本的Urbee2則只需要50個3D打印的零部件即可。雖然它的單缸發動機制動功率只有8馬力，但汽車結構輕盈且堅固，體積小巧且穩定，故最高巡航速度也可達112km/h。

2021年底，德國黑石技術有限公司（Blackstone Technology）宣佈，將用3D打印技術生產電動汽車的電池。該增材工藝名為「厚層技術」，通過該工藝能用3D打印技術生產電池電極和鋰離子電池的隔膜。黑石技術稱，該製造工藝與傳統生產的鋰離子電池相比具有多項優勢：通過打印工藝意味着儲存電力的電池單元層更厚，因此能量密度提高了20%。電池的尺寸可以靈活調整，可以根據客户需求進行定製。電池空間節省15%，材料節省20歐元/千瓦時。與此同時，生產中的能源消耗降低23%。此外，該流程基於環保的純水工藝，可減少50%的生產廢料。

2011年6月6日，全球第一款3D打印的比基尼發佈，由時裝設計師瑪麗·黃與3D模型專家詹娜·費瑟利用Rhino 3D設計軟件創造出3D打印泳衣的「藍圖」。這款高科技比基尼泳衣名為「尼龍12」，因為是採用尼龍作為製造材料。通過3D打印技術製作的衣服也特別適用於私人定製、量體裁衣的生產模式。

3D打印房屋是2013年2月由英國倫敦Softkill Design建築設計工作室建立的一個概念。3D打印房屋需要用尼龍搭扣或者像鈕釦一樣的扣合件起到固定作用，同時藉助傳統建造技術。如今全球很多地方都有3D打印房屋的身影。比如，在荷蘭埃因霍温市政府推出了「里程碑計劃」項目，計劃建造並組成一個由3D打印構建的公共住宅社區。

3D打印在醫療行業更是有諸多應用。早在2012年，蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織。2015年，首款由Aprecia製藥公司採用3D打印技術製備的SPRITAM（左乙拉西坦，levetiracetam）速溶片得到美國食品藥品監督管理局（FDA）上市批准。2019年，以色列特拉維夫大學研究人員以病人自身的組織為原材料，3D打印出全球首顆擁有細胞、血管、心室和心房的「完整」心臟。2022年一名來自墨西哥的20歲女性成為世界第一個通過3D打印技術成功進行耳朵移植的人。

聯泰科技UnionTech成立於2000年，是工業級非金屬3D打印領域的頭部企業。聯泰科技打造了一款全自動化小批量生產的正畸專用3D打印機D800，不僅可以大大減少治療周期，而且可以個性化定製，全方面提升患者的滿意度和舒適度。

3D打印的技術優劣：

3D打印的技術優勢顯而易見。它不光可以縮短加工製造周期，而且能大幅降低生產成本，特別是突破了傳統加工製造方法對複雜形狀加工的限制；3D打印成品的可塑性強，精度高；3D打印技術的出現也讓個性化定製成為可能。

結合當下供應鏈危機和人們對綠色能源、環境保護的呼聲，我們不禁思考3D打印能否成為供應鏈轉型升級的一個方向。3D打印的優勢可以縮短製造周期，減少海外運輸活動，讓供應鏈中間環節減少，更加便捷，從而也能降低能耗。

但它也有一些缺點，比如，設備成本較高。高精度的3D打印機都是比較大型且昂貴的，消費級別的3D打印機價格則從幾百元到幾百萬元不等。當生產規模達到一定數量時，3D打印的經濟效益就會下降，目前還無法勝任大規模生產的任務。同時，打印所需材料技術比較欠缺。

3D打印是一個利基市場，由少數頂級的3D打印公司主導着這個新興領域。

根據investingnews的數據，3D打印行業正在迅速增長，預計到2026 年其價值將超過348 億美元。investingnews按市值計算排列了一些大型3D 打印公司。（所有數據來自2021年8月31日使用TradingView的股票篩選器。）

AutoDesk，該公司生產3D設計軟件產品，併爲廣泛的行業提供服務，包括建築工程、施工製造、媒體、教育和娛樂。

惠普，不是嚴格意義上的3D打印公司，但惠普將部分資源用於利用3D打印技術進行主流製造。惠普還在廣東設有工業級3D打印中心。

3D Systems，查克·赫爾創建公司，自1986年以來一直提供3D打印產品和服務。

Desktop Metal，為工程師、設計師和製造商設計和銷售金屬3D打印系統。

Proto Labs，2020年該公司宣佈有為航空航天業提供使用直接金屬激光燒結3D打印鈷鉻材料的能力。

Nano Dimension，增材製造電子產品(AME)/PE（3D打印電子產品）供應商。

Stratasys，自1988年以來一直從事 3D 打印業務，主要在醫療保健、航空航天、汽車和教育市場開展業務。

Materialise，比利時公司，提供軟件解決方案和3D打印服務已超過 25 年。

Organovo，使用3D打印技術為醫學研究以及外科治療應用創建3D功能性人體組織。

Voxeljet，工業應用3D打印系統製造商。