3D打印:从想象到现实

style="display:none;">    揭开3D打印神秘面纱：让传统制造瞬间过时，规模经济的铁律从此被打破    跨越虚拟世界与实体世界的鸿沟，一场产品制造和设计的革命即将开始，它将颠覆我们的物理世界    美国总统：3D打印将给几乎所有产品的制造方式带来革命性变化    一场产品制造的革命、设计的革命、材料的革命、    生物的革命、知识产权的革命即将由3D打印引爆    3D打印技术的远大前景即将展开：跨越虚拟世界与实体世界的鸿沟；规模经济的铁律从此被打破；3D打印将把人工智能从计算机拓展到现实世界，机器人将成为过去时……    在中国：3D打印概念股横空出世，万众瞩目；各大媒体集中、热烈报道；工信部、科技部纷纷制定政策推动3D打印产业化。    3D打印机与当今发达的数字技术相结合，再加上互联网的普及以及微小而成本低廉的电子电路的广泛使用，技术和社会革新由此爆发。    媒体集中报道，引发中国3D打印热潮：    《人民日报》：3D打印成第三次工业革命重大标志    《光明日报》：3D打印开启第三次工业革命大门    《中央电视台》：3D打印技术兴起，行业人士看好市场    《新华网》：英设计师用生物塑料制造少有3D打印房屋模型    《中国网》：人类探月迎新跨越，3D打印技术助力月球基地建设    《21世纪网》：3D打印概念太疯狂：“打印”建筑或将抑制高房价    《广州日报》：3D打印房子、器官不远了    《上海证券报》：3D打印走进美国小学，英国首创打印房屋概念    《网易》：中国在航空领域商业化3D打印技术    《中关村在线》：忘了钢琴？关注3D打印电吉他。    《中国证券网》：万亿3D打印蛋糕全面铺开，12股盛宴开席。    《腾讯》：未来3D打印汽车将成新宠，地面和空中当快车道    《网易》科技：称3D打印技术将推动美国经济增长    《中国时刻网》：3D打印“智”造美好未来    《慧聪机械工业网》：演讲强调3D打印重要性，3D打印业前景广阔    ……显示全部信息

这本书讲述了3D打印技术的突破性发展，以及3D打印技术将如何应用在学校、厨房、医院等场所的。
这本书预测，不远的未来，我们接近可以用电脑把自己想要的东西设计出来，然后进行三维打印，就像我们现在可以在线编辑文档一样。通过电子设计文件或设计蓝图，3D打印技术将会把数字信息转化为实体物品。
当然，这还不是3D打印的全部，3D打印拥有魔力的地方是，它将给材料科学、生物科学带来翻天覆地的变化，很终的结果是科学技术和创新呈现爆发式的变革。

推荐序一
推荐序二
推荐序三
前言

第1章 这是科幻吗，不，它将成为现实
第2章 一台几乎可造万物的机器
打印三维物体：哈利？波特的魔杖复活了
走向数字化和模拟化：跨越虚拟世界和实体世界的鸿沟
“请把我的鞋子传真过来”：3D打印机能做到
3D打印的十大优势

第3章 灵活制造：既好，又快，还省
兼具大规模生产和手工生产的特征
更快：从设计到产品交付的时间缩短了
更便宜：降低产品开发成本
更好：生产出很好的定制部件
按大小对市场进行排列：中国仅占8.5%
21世纪的空白画布
研究杀手级应用程序
轮胎也可以打印了

第4章 3D打印的赚钱之道
云制造：像蚂蚁工厂
创客运动
体验经济
MakerBot公司
Shapeways公司
100kGarages公司
打印产品有经济效益吗
从零起点到规模化生产：3D打印兼职也可做到
FabApp：就像iPhone应用程序一样
连续定制和产品多样性
性和娱乐
微型金融和微型工厂

第5章 3D打印机是如何打印的
基本打印制造过程
3D打印机的两大家族
喷射、挤压或喷雾打印机
融合、凝固、黏合式打印机
整理设计文件
后处理：3D打印的最后工序
3D打印催生原材料革命

第6章 设计软件：只要你能想到，就能设计和打印
从绘图文字处理器到AutoCAD
设计软件：以数字化的方式呈现物理世界
让一切皆为可能：设计软件与3D打印的结合
设计机器零件：实体建模CAD
绘制屏幕上的字符：3D计算机图形软件
编辑物理世界就像编辑照片一样
设计软件的未来
把设计的东西完美打印出来
STL：目前的标准
增材制造：新标准
下一代的设计软件：数字化捕捉

第7章 “活墨”生物打印：人体器官可以打印了
3D打印：让你一夜之间年轻20岁
3D打印生命阶梯
组织工程学：3D打印干细胞
干细胞、生物墨与生物纸：3D打印活细胞
打印活性软骨
打印心脏瓣膜
我们能设计、打印自己的身体吗
打印人造身体部位
生物打印的未来

第8章 3D打印时代的数字厨房
数字烹饪：一场烹饪革命
打印汉堡包、肉饼和番茄酱
食品打印关键在分辨率
打印的饼干里面竟然有图案
疯狂科学家公司：他们成功了
自身量化饮食：你再也不用担心糖尿病和肥胖症了
打印的食品不仅仅是加工食品
从加工食品到合成食品
3D打印杀手级应用程序

第9章 教室里的工厂：3D打印颠覆传统教育方式
边做边学：孩子们的工程学
从高中阶段说开去
学习应该是令人愉快的
考试分数与动手能力
忘记学习方式
3D打印让学生不再遗忘
触觉教学：课堂教育的新革命
课堂教育如何应用3D打印
3D打印未来的课堂

第10章 美好的世界：3D打印时代的审美标准
计算机：如同大自然造物者
3D打印：让你脚上的鞋子舒适无比
获取生物数据：打印很优化产品
响应智能设计
用3D打印机打印建筑物
机器人设计师

第11章 3D打印：让制造业不再有污染
两个塑料玩具的故事
更绿色环保的制造
低碳制造：3D打印能做到
高效能零部件打印：喷气式客机也能打印
制造过程清洁化
3D打印的垃圾站更清洁、更美妙
变废为宝：绿色环保打印
3D打印如何既环保又不浪费

第12章 当武器和毒品也能打印、知识产权失效时
打印武器、毒品和假冒伪劣产品
打印特制药物
3D打印时代消费者如何保护自身安全
3D打印时代的知识产权
商标
著作权
专利
数字版权
难道知识产权和专利保护过时了
RepRap打印机：改变商业模式
开源硬件：21世纪的专利制度
微专利
3D打印迫切需要法律保护

第13章 用3D打印设计你的未来
格雷伯爵茶
史蒂夫？乔布斯：“计算机是我们大脑中的自行车”
3D打印视觉设计：从游戏中获得灵感
物质编译器：让3D打印设计变得如此简单
交互式设计：和计算机交流设计想法
形式语言：设计师与计算机无缝协同工作
食谱式设计
生长式设计
反应蓝图：复杂形状的自动化生产
一种设计生产多种定制产品
会思考的打印机
改变设计工具的形状

第14章 3D打印的下一篇章
3D打印的三个篇章
多元材料的混合制造
活性系统打印：打印完整的机器人
最后的篇章：从模拟到数字
模拟-数字混合打印
机器制造机器的时代
译后记

    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”在市场被作为品质品销售。配方由各有所长的面包技师提供，技师们来自有名的饭店和度假酒店。
    当你靠前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不错医疗模式以后，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靠前个读数，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近期新进展。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。
    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，屋顶在很后完工后，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很好漂亮，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。
    很后，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很终阶段的细节部分。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、人工流产或隆呈现出更明显的两极化。
    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”很常用于整容手术，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。很近的一个案例是，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。P3-P7