3D打印:边救心脏边造军舰

2013-06-03 10:37 来源:国际先驱导报 作者:谢来 赵环宇

核心提示: 从盘子里的食物,到精密的人体器官,乃至舰船大炮,3D打印技术的突飞猛进,人类的无限想象力和创造力被释放,如同又一次潘多拉魔盒的打开。


用3D打印技术复制人体器官已并非科幻,图为荷兰科研人员展示用这一技术打印的金属下颌骨。新华/法新

《国际先驱导报》记者 谢来 赵环宇 发自北京

如果你有一台3D打印机,你打算用它来打印什么?卡通玩具、家居摆设、塑料零件,这也许是大多数人的回答。然而3D打印技术演绎的无限可能性仍在各个领域持续延展。这种“造物”技术的最新产品可能成为你盘子里的食物,身上的衣服,甚至人体上的替代器官,也能变成武器枪支大炮或军舰上的关键部位。这项革命性技术的突飞猛进,人类的无限想象力和创造力被释放,如同又一次潘多拉魔盒的打开。

打印“合成美食”保质期30年

火星旅行是时下颇受关注的一个话题,当荷兰和美国的两家民间机构正摩拳擦掌、高调宣传它们的载人火星探索计划时,作为太空探索“行业老大”的美国航天局(NASA)却迟迟未见实质性动作。

当然事实并非如此,NASA眼下正考虑的是,要登陆火星,宇航员首先得填饱肚子。而漫长的火星旅途中既不能生火做饭,光吃压缩饼干也太过乏味。用NASA发言人戴维·施泰茨的话说,现在的宇航食品体系应付火星探索等“持久战”任务,不仅营养不够,而且味道“令人难以接受”。

于是NASA向一家3D打印机公司拨款12.5万美元,开启了旨在研发全能食物合成器的项目。根据设想,这种3D打印机将按照“数字菜谱”混合各种粉末,制造色香味俱全的食品。一旦成功,功能强大的3D打印机“厨师”将为宇航员们烹制出各种风味的营养美餐。

目前机械工程师安詹·康特拉克特和他的公司负责“3D美食机”的研制。3D打印机首先会打印出一层生面团,这个生面团在打印的同时将会由打印机底部的一个加热板进行烤制。烤制好的面团随后会叠加番茄粒,然后混合上水油,最后一步是为比萨叠加蛋白质层。

康特拉克特认为:3D打印食物的一个主要优势是可以提供个性化的营养,“男性、女性、病人对饮食的需求都不同。如果你拥有一台3D食物打印机,那么你就可以根据你所需的营养对原料进行配置,然后打印出你所需要的食物”。

考虑到未来太空旅行漫长,为宇航员提供的食物需要15年以上的保质期,所以该项目特别适合于在漫长的太空旅行中打印食物。“我们会把碳水化合物、蛋白质、微量营养素制作成粉末,去掉它们的水分。这样,它们的保质期将延长一倍,达到30年。”康特拉克特说。

NASA表示,3D打印机做饭的设想不仅只是出于对美食的需求,还能减轻太空船的重量,还可以使用类似技术制造工具等其他物品。

不仅如此。未来“3D美食机”有望能缓解因人口暴增而带来的自然食物来源短缺。随着世界人口数量剧增,在全球人口达到120亿后,当传统食物来源非常稀缺,人们可以在杂货店购买装满粉和油的料盒,而后利用打印机打印合成食物。

复制人体器官以假乱真

相比烹制美食这项需要一些厨艺和创造性思维的工作,眼下的3D打印技术更擅长的是复制,精准复制出一切三维结构。高精确性使得其在医疗领域的应用前景广泛。这项技术最新的杰作之一便是以假乱真的“半张脸”。

因为患上肿瘤疾病,英国男子恩里克·莫杰不幸失去了半张脸。切除肿瘤后,他的脸上留下了一个大洞。无法说话,也不能正常饮食,只能借助一个直接通向胃中的管子。

幸运的是,莫杰生活在一个科技迅速发展的年代。为了重塑他的容貌,医生利用CT和面部扫描技术扫描他的头骨,然后根据扫描的图像在电脑中构建正常的脸部3D模型,最后利用3D打印技术将模型打印出来。通过使用特殊的尼龙塑料,医生可以打印出与莫杰脸部完美贴合并且栩栩如生的假脸。

对于莫杰来说,这半边假脸使其生活有了质的飞跃,他又能正常的饮食了。不过这项技术的潜在应用更让人期待:各种完美贴合的假肢可以快速的制造出来,而且还很便宜。

6个月大的美国男婴卡伊巴也是因3D打印装置获救的人,救他一命的是一个不起眼的小塑料片。

由于患上了气管支气管软化,卡伊巴的呼吸道关闭,脸色发青。这种疾病在婴儿中并不罕见,但卡伊巴是医生见过的最严重的病例,可能因此丧命。医生对卡伊巴的胸部进行了CT扫描,并用电脑设计软件制造了一个可完全贴合在呼吸道上的夹板,用它打开了卡伊巴的呼吸道。在被植入夹板几分钟后,卡伊巴就开始恢复呼吸。三周不到,他就完全摆脱了呼吸器。

在医疗领域,3D打印的潜力才刚刚得到开发。华盛顿国家儿童医疗中心的医生用3D打印机制作了一颗高仿真心脏,用于演练复杂手术;有生物公司用活体细胞打印出功能完善的微型肝脏,使得人工培育出肝脏的想法进一步接近现实;另一家公司也研制出可以替换因疾病或创伤受损的颅骨的3D打印移植体。该技术的优势在于,可以根据数字扫描的病人颅骨模型,一层一层地“印出”匹配的移植体。精确的制造技术甚至可以在替代物上制造出促进细胞生长、使骨骼贴合更容易的微小的表面或边缘细节。该公司已经成功利用该技术替换了一名病人75%的颅骨。

造军舰和枪械让暴力泛滥?

任何一项新技术的前沿应用中,都离不开军事领域。有统计显示,美国的3D打印设备的数量已经占到了全世界的40%,其中相当数量集中在军工领域的开发和模具的制造上。

今年1月7日,美军快速装备部队将其第二个移动远征实验室部署到战区,该实验室可通过卡车或直升机运送至任何地点,它能通过3D打印机和计算机数字控制设备将铝、塑料和钢材生产加工成所需零部件,帮助设计人员在战区快速生产原型产品,增强美军作战能力。

美国海军迈克尔·伦扎中将近日撰文称,3D技术的进步可能改变水兵和海军陆战队员建造和修理飞机、获取弹药、设计掩体、制作食物和治病养伤的方式。这些变化有望使海上战略发生革命性剧变。

他的设想是,未来船只不必运载真正的配件,只需携带3D打印机和成袋的各种粉末状原料,根据需要下载需打印物品的设计图就行了。海军甚至可以有浮式工厂船,这种船能接受按需打印订单,生产出完整的无人机。未来的打印机不仅能制造弹药筒,而且能再造它们的含能组分。研究人员说,3D打印甚至有可能生产出更优良的弹药。

无论是火药、蒸汽机还是核能,每一项新技术的出现在带来革新的同时也伴随着警示。25岁的美国大学生科迪·威尔逊就以行动敲响警钟,他首次完全使用3D打印技术制造出一把手枪。设计图纸在网上发布后下载超过10万次,直到被美国国务院要求删除。除了威尔逊之外,还有更多人正在尝试用3D技术DIY枪械,鉴于其技术难度并不高,不少人都成功了。

人们开始担心,不断普及的廉价打印机和其他数字制作工具,会让人们更容易获得武器。当这种制作武器的新方法被普及,犯罪案件数量是否会激增?但类似的疑虑或担忧并不能从技术本身寻找到答案,人类掌握的任何一项科技都是我们自身能力的延伸,用这些“双刃剑”来创造或是毁灭,决定权始终在人们自己手中。

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[责任编辑:韩冬]
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