走进“江苏省三维打印装备与制造重点实验室”办公楼一楼大厅，一眼就看到一个高大的辟邪，实验室成员之一吴薇告诉记者，“这个辟邪就是用3D打印技术打印出来的，是根据梁武帝堂弟萧景陵墓前的一只辟邪，按照1:1的比例打印的。”

  据介绍，这只辟邪的原物有3.5米高，身长3.8米，要打印这么大一个物体，那这个打印机得有多大啊？吴薇说，打印这个辟邪时，实验室还没有那么大的打印设备，所以是分成多块打印再进行拼接而成。不过如今，实验室最大的打印设备已经有10米多高，可以整体打印出这个高度以下的物体了。

  在实验室，记者见到了各种用3D打印机打印的物品，有飞机模型、汽车零件、医疗器具、各种工艺品等。

  记者还看到了几台正在现场打印的3D打印机，其中一个打印的是一个塑料花瓶，打印机连接到一台电脑上，电脑上有一张三维花瓶图纸，上面还记录了打印该花瓶所需要的时间。此时的打印机已经打印出了一半，花瓶的底部已经成型，大约还需要1个半小时，花瓶就能完工。

  打印机上有个针头在不停地忙碌着，这根针头和上面的一根塑料绳连接着，这根塑料绳就是打印这个花瓶的材料，塑料绳被绕成一卷，挂在旁边，整个看起来有点像台“缝纫机”。

  吴薇向记者介绍：“打印花瓶的材料就是从这个针头里喷出来，然后凝固成型，这样一点点地累积，最后就形成一个花瓶，属于熔融沉积制造法。”但记者上前仔细观看，也看不到针头里有材料喷出来。吴薇说：“这个针孔还算是比较大的，还有微米级的针孔，那就更看不出来了，但其实里面是有材料喷出来的。”

  为什么针头要设计得这么细小？如果做大一点，喷出来的材料更多，不是可以加快生产速度吗？吴薇说：“这是为了提高打印物品的精度，如果针孔设计太大，一些花纹和结构就可能达不到精细的要求。所以针头的大小都是有讲究的，要根据不同的物品来设计。”

  研究

  应用

  理论上来说，可以打印任何物体

  实验室主任、南京师范大学电气与自动化工程学院副院长杨继全向记者介绍，上世纪90年代中期，3D打印技术被称作快速成型或快速原型技术。那时这种技术还不成熟，成本也较高，主要应用在一些高科技领域，如航空航天、军事领域，用于打印一些个性化的复杂结构零件。

  杨继全说：“3D打印和传统制造工艺相比的优势也主要体现在复杂度、成本和精度等方面。传统制造工艺有两种，一种是减材制造，先做个毛胚，然后在这个基础上通过切削或打磨等方法把多余的材料去掉以制成需要的形状；一种是等材制造，打铁就属于这种，先选块材料，然后慢慢锻造，最后形成一把剑或刀具。这两种技术都要对材料进行打磨、锻造等各种处理或加工，成型时间较长，复杂零件成型难以保证。3D打印属于增材制造，是从无到有的过程，是根据电脑编好的程序和形状一层层堆积而成，因此，从原理上来说，可以加工出任何形状的物体。”

  精度已达微米，一步到位打印俄罗斯套娃、自行车链条

  现如今，3D打印技术早已进入民用领域。

  杨继全说：“3D打印尤其擅长于物体的整体制造，一个物体，如果里面还有其他物体，也能同时打印出来。”就像俄罗斯套娃，原来要一个一个地造，而3D打印，就可以一步到位地打印出来。这是怎么做到的呢？

  杨继全说：“这都依赖于飞速发展的电脑技术，比如这个物体哪里有条缝隙，哪里要留个孔，只要在电脑里设计好，3D打印机就能按照这个程序把物体打印出来。”自行车链条也能这样打印。

  现在，3D打印机的精度已经能达到微米级别。

  除了整体制造，“江苏省三维打印装备与制造重点实验室”还实现了彩色3D打印技术，“彩色三维成型系统”是该实验室自主研发的国内目前唯一能制作彩色三维零件的3D打印成型设备。

  目前只能打印单一材料，手机、牙齿等多材料物体暂时无缘

  虽然如今的3D打印技术已经非常成熟，但还有一些问题难以解决，比如说多材料打印技术就一直难以实现。

  杨继全说：“现如今3D打印，用的都是单一的材料，比如一块人体骨骼，它是由骨密质、骨松质和骨髓等组成的，现在的技术还很难完全按照其功能和材料分布精确地打印出来。其他物体如牙齿、竹子等类似的由多种材料组成的功能型结构的打印目前都无法实现。”

  因为3D打印的这个“缺陷”，3D打印还无法取代传统的制造工艺，“比如一部手机，有的地方是塑料，有的地方是金属，这就没办法一步到位地打印出一部手机来。”杨继全说。

  “如果多材料的问题解决了，那么3D打印就真的无所不能了。”杨继全说，“那将会给传统制造业带来一次新的革命。甚至如果生物技术达到要求的话，将来连植物、动物，包括人，都能用3D打印机打印出来。”

  梦想

  实验室

  梦想

  用3D打印机在月球上打印出一栋房子

  如今，该实验室正在往建筑方向进军，他们希望将来用3D打印技术直接打印出一栋栋的房子。

  事实上，3D打印建筑正在逐步成为现实，采用强度比较高的特种混凝土进行打印，完全就可以造出一栋栋小型建筑模型来。关键的难题之一还在于高层建筑的打印，首先是否有这样一种材料，其强度能取代现如今的钢筋混凝土结构，另外建筑的结构设计是否能帮助解决建筑强度的问题。如果两个问题都能实现，那么，将来的建筑完全就可以用一台3D打印机来完成了。

  “我们最理想的状态是，只要有一台3D打印机，然后就地取材，就能盖出一栋房子。那意味着，将来无论是到哪里，都能盖出一栋栋的房子，甚至到了月球上，只要材料合适，也可以直接打印出想要的房子来。”杨继全说。

  实验室小档案

  江苏省三维打印装备与制造重点实验室

  2013年7月成立

  位于南京栖霞区金港科创中心

  重点开展三维打印基础理论与设计、三维打印关键技术与工艺、三维打印成型设备及装备、三维打印成型材料设计与制备等的研究与开发

  什么是3D打印

  所谓3D打印，就是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。通俗点说，普通的二维打印机是在纸这个平面上喷墨，从而打印出字画来，而3D打印，就是把二维打印的东西层层累加，最后变成一个立体的东西，这就是三维打印，或叫3D打印。

  3D打印的方法，主要有：激光净成型技术、选择性激光烧结、立体光固化成型、熔融沉积制造等六种打印技术。这些技术有的是将材料先熔化然后挤出累积最后凝固成型；有的是对粉末材料进行烧结，最终形成三维实体；还有的是对液状材料进行激光固化而成型的三维实体。

    由此看来，通过3D打印技术制作一些相对比较简单的模型还是不错，但是比较复杂的模型，例如大峡谷模型的一些沙盘模型项目，需要涉及到声光电以及一些比较细微的物品，包括他们的上色等等，这些复杂的工序还是要借助人工去完成的。希望未来3D打印技术也能够在我们沙盘模型的制作上发挥一些用处。