引言

這本書對(duì)于來自藝術(shù)、工業(yè)和自然科學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)學(xué)者與3D打印用戶有著重要意義。該書的目標(biāo)讀者是藝術(shù)家、設(shè)計(jì)師和來自文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的人，但也應(yīng)引起熱衷新興科學(xué)技術(shù)發(fā)展的普通讀者的關(guān)注。

在過去一年里，BBC廣播和電視、《紐約時(shí)報(bào)》、《電訊報(bào)》、《衛(wèi)報(bào)》、《獨(dú)立報(bào)》以及《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》上有許多關(guān)于3D打印的概括性介紹。此外，《連線》等雜志也發(fā)表了一些關(guān)于3D打印的專業(yè)文章。在3D打印產(chǎn)業(yè)方面，TCT專家雜志和快速原型制造期刊都報(bào)道了3D打印在工程和醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。此外，大量網(wǎng)站開始服務(wù)于使用低成本3D打印的“maker”社區(qū)，包括一些處理數(shù)字雕塑和藝術(shù)品快速成型的專業(yè)網(wǎng)站（如www.additive3D.com）。然而，迄今為止還沒有刊物或書籍來詳細(xì)介紹這一創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)是如何對(duì)接和使用3D打印技術(shù)的。

從全球范圍來看，許多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)將3D打印作為一種增材制造過程來開發(fā)和使用，他們大都相信這項(xiàng)技術(shù)能帶來重大突破。他們的研究目標(biāo)是將這項(xiàng)技術(shù)從快速成型領(lǐng)域轉(zhuǎn)到快速制造領(lǐng)域，從生產(chǎn)某一部件的塑料復(fù)制品到生產(chǎn)整個(gè)工作部件。目前已使用3D打印生產(chǎn)出了完整的尼龍自行車、金銀首飾和鈦合金牙。筆者所在的研究團(tuán)隊(duì)[位于布里斯托爾的西英格蘭大學(xué)“精細(xì)打印研究中心”（CFPR）]在三維打印陶瓷制品方面處于領(lǐng)先地位，使用3D打印工藝生產(chǎn)了大量的杯、碟、碗和雕塑。

從更廣的范圍來看，目前微觀裝備實(shí)驗(yàn)室（Fab Labs）的數(shù)量劇增。從上次的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，全球有57個(gè)Fab Labs，同時(shí)每月有3個(gè)新實(shí)驗(yàn)室設(shè)立起來。這種實(shí)驗(yàn)室是使用高科技數(shù)字制造，可以基于3D打印的社區(qū)平臺(tái)。另一個(gè)現(xiàn)象是Tech Shops的興起，已成為實(shí)驗(yàn)室的商業(yè)替代品；黑客空間也為科技極客們提供進(jìn)行學(xué)習(xí)、社交和項(xiàng)目合作的場所。所有這些平臺(tái)都在向越來越多的用戶傳遞3D打印的觀念，而用戶也期待能將這一技術(shù)運(yùn)用到日常生活中去。

在本書中，筆者旨在說明3D打印現(xiàn)已成為藝術(shù)實(shí)踐不可分割的一部分。筆者有兩個(gè)明確的目標(biāo)：第一，向藝術(shù)類讀者介紹3D打印工藝的潛能；第二，闡明3D打印工藝的發(fā)展順序以及與視覺藝術(shù)相關(guān)的歷史和大事件。筆者想要通過大量從業(yè)者案例，從客觀上說明這些新工藝是如何應(yīng)用的，并闡述從業(yè)者是怎樣在不同的實(shí)踐經(jīng)歷中創(chuàng)造出值得學(xué)習(xí)的新方法。

有人可能會(huì)認(rèn)為新工藝一旦有了許多新名字，就會(huì)被用來獲取資本、贏得聲譽(yù)。3D打印目前正處于這一階段，其別名包括：自由成型制造、快速制造、增材制造（ALM）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、立體平版印刷（STL）、快速原型制造（RP）以及熔融積淀成型（FDM）。

人們對(duì)于新工藝在文化認(rèn)同上的變化往往可以追溯到一件細(xì)小的事情上來。盡管該事件在當(dāng)時(shí)顯得微不足道，但回想起來，卻發(fā)現(xiàn)其象征著人們觀念的轉(zhuǎn)變。筆者覺得，克里斯·安德森1在《連線》雜志上發(fā)表的一篇名為《原子將成為下一場工業(yè)革命的新鉆頭》的專題文章預(yù)示著人們觀念的轉(zhuǎn)變。在這篇文章發(fā)表后，筆者認(rèn)識(shí)到制造業(yè)將發(fā)生根本性改變。

文中最具洞察力的評(píng)論可能是：“用一句話來概括這二十年的歷史吧。如果前十年是在網(wǎng)絡(luò)上探索后制度模式，那接下來的十年將會(huì)是把這些模式運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)世界中。”但是安德森所說的更多是關(guān)于社交媒體的影響、社會(huì)如何共同解決問題以及這種共同解決問題的方法如何在網(wǎng)絡(luò)之外加以實(shí)施。

文章還繼續(xù)介紹了一些受3D打印啟發(fā)的新工作方式，如眾包車、 Fab Labs以及Tech Shops等。人們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中對(duì)數(shù)字技術(shù)的運(yùn)用展現(xiàn)了他們對(duì)3D打印之狂熱。只要輕觸按鈕，就能把電腦上設(shè)計(jì)的虛擬物件用真實(shí)材料打印出來，這一前景不僅誘人，而且充滿了未來主義色彩。但事實(shí)是，目前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這一水平，至少在近幾年是不可能的。在寫此書之時(shí)，在增材制造領(lǐng)域唯一接近真實(shí)成品真實(shí)度質(zhì)量比的是激光燒結(jié)的鈦、鋼和尼龍。在視覺藝術(shù)領(lǐng)域，有兩個(gè)研究項(xiàng)目明確闡述了真實(shí)材料的新方向，分別是庫克森和伯明翰中央英格蘭大學(xué)珠寶創(chuàng)新中心聯(lián)合打印黃金和貴重金屬，以及筆者所在的研究團(tuán)隊(duì)（位于布里斯托爾的西英格蘭大學(xué)）用3D打印制作陶瓷。所有這些工藝品從打印機(jī)出來后都需要清洗和進(jìn)一步加工處理。作為3D打印的愛好者和倡導(dǎo)者，筆者可以坦率地說，目前還沒有工藝可以完全滿足用戶所需。

從長期的發(fā)展來看，這些工藝肯定能創(chuàng)造出克里斯·安德森所說的顛覆性技術(shù)。3D打印的顛覆性后果可能會(huì)與網(wǎng)絡(luò)通信逐漸取代傳統(tǒng)的報(bào)紙印刷行業(yè)類似。但這一取代需要時(shí)間。從最初引進(jìn)計(jì)算機(jī)排版開始，打印和通信的革新持續(xù)了近30年的時(shí)間。20世紀(jì)80年代早期，沃平與默多克的爭端就證明了這一點(diǎn)。印刷業(yè)工會(huì)就裁員問題與管理層產(chǎn)生糾紛，因?yàn)橛浾呖芍苯油ㄟ^電腦打印副本，打印頁面也可以在電腦屏幕上編排，完全不需要專門的排字工人。此后，排字工人、制版機(jī)以及復(fù)印術(shù)都不再需要了。這種改變的催化劑是桌面排版軟件的出現(xiàn)，如20世紀(jì)80年代末期為蘋果電腦設(shè)計(jì)的奧爾德斯專業(yè)排版軟件。另一種催化劑是家用電腦的普及和20世紀(jì)90年代因特網(wǎng)的廣泛使用。這些變革還導(dǎo)致了近幾年來智能手機(jī)和應(yīng)用程序的使用，讓消費(fèi)者不僅可以在手機(jī)或iPad上閱讀新聞，還可以用不同的方式獲得新聞，而且閱讀過程不需要任何實(shí)體，讀完后也不需要扔掉。所有這些進(jìn)步和發(fā)展都源于數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，但也導(dǎo)致了傳統(tǒng)報(bào)業(yè)的逐漸衰退。

如果我們認(rèn)為3D打印與網(wǎng)絡(luò)通信的顛覆路徑相同，那么現(xiàn)在3D打印還未進(jìn)入“wapping”階段。筆者接觸3D打印的時(shí)間不算早，大約在2005年，那時(shí)商業(yè)機(jī)器已經(jīng)投入市場近20年了，沒有任何行業(yè)將3D打印作為主要的制造工藝，但在某些實(shí)例中卻可以看到這一技術(shù)正被逐漸納入實(shí)際應(yīng)用�，F(xiàn)在，3D打印技術(shù)被應(yīng)用于制造航空航天器的鈦合金部件，這些部件有復(fù)雜的氣流通道，卻沒有任何鑄造接縫，3D打印的部件增加了空間容量和制冷量。在F1賽車中，3D打印被用來為私家車和司機(jī)量身打造特定部件，這些部件大都是一次性的，且制造費(fèi)用翻倍。牙科行業(yè)還廣泛使用3D打印來制造義齒，這些義齒是單獨(dú)定制的，可以從一臺(tái)3D打印機(jī)中一起打印出來。

最后，3D打印開始逐漸運(yùn)用到外科手術(shù)中，如整形外科中的斷層掃描能轉(zhuǎn)換成3D打印的斷層副本，便于外科醫(yī)生弄懂手術(shù)該如何進(jìn)行。尤其在醫(yī)療管制不太嚴(yán)格的獸醫(yī)外科方面能起到較大作用。但目前都沒有進(jìn)行大規(guī)模制造，在接下來的幾年里可能會(huì)有較大的應(yīng)用。

許多人認(rèn)為便宜的家用打印機(jī)（如RapMan、MakerBot、Cubify及Fab at home）會(huì)對(duì)3D打印的未來產(chǎn)生影響，讓人們很難將其作為一種技術(shù)來看待。這些打印機(jī)的使用確實(shí)對(duì)3D打印的傳播起到了作用，但卻將其描述得天花亂墜。一些暢銷書如科利·多克托羅的Maker（見178頁），書中的主角使用3D打印機(jī)和“黏稠物”（理論上指的是環(huán)氧樹脂材料）制造了從游樂場的旋轉(zhuǎn)木馬到電子部件等幾乎所有東西！當(dāng)然，所有這些宣傳都是有益的。

3D打印的未來可能存在于黑客空間和“創(chuàng)客”與“極客”這些社區(qū)中，他們可以利用網(wǎng)絡(luò)和開放源代碼社區(qū)來擴(kuò)展DIY 3D打印的潛能。

想要預(yù)測(cè)未來總是很難的，但筆者覺得3D打印可能會(huì)朝著不同的方面進(jìn)行發(fā)展。3D打印這一制造金屬部件的高端行業(yè)還將繼續(xù)高端下去，主要被大型工業(yè)制造商用于生產(chǎn)價(jià)值幾十萬英鎊的高科技機(jī)器上的高級(jí)零件。這些高科技機(jī)器會(huì)變得越來越專業(yè)，在特定領(lǐng)域能生產(chǎn)出某些超高質(zhì)量的部件。

筆者覺得在過渡時(shí)期，3D打印的中間地帶會(huì)被Shapeways、Sculptyo 和Imaterialise (參見第2章)這些服務(wù)平臺(tái)占據(jù)。你可以在這些服務(wù)平臺(tái)的網(wǎng)站上訂購所需的部件，就像在亞馬遜網(wǎng)上訂購物品一樣。訂購后部件會(huì)被打印出來，完工后再派送給你。服務(wù)平臺(tái)一邊大規(guī)模地為顧客定制打印部件，一邊控制其規(guī)模，減少入庫、運(yùn)輸和存儲(chǔ)的需求，真正做到了滿足顧客的及時(shí)需求。筆者覺得這是發(fā)展前景最廣闊的一部分，因?yàn)樵S多產(chǎn)品都是這樣制造出來并派送給顧客的，但顧客幾乎都不知道這些都是3D打印的成果。回到數(shù)字打印模擬這一塊，這種制造方法叫作“按需打印”，就像當(dāng)前一些書籍制作網(wǎng)站如路路（Lulu）、布勒（Blurb）或亞馬遜等都是在收到訂單后才開始打印和裝訂圖書的。因此，盡管書籍是在大容量的大型機(jī)器上進(jìn)行生產(chǎn)的，也只是一小段連續(xù)的打印過程。

可以設(shè)想一下，在3D打印的“低端”市場上，便宜的打印機(jī)充斥著玩具、業(yè)余愛好者和學(xué)校等市場，就像20世紀(jì)中期的“麥卡諾”一樣。MakerBot打印機(jī)將不可避免地用于制造高質(zhì)量的教育工具，或是制作可回收材料做的昂貴玩具。但這些打印機(jī)真的能長期制造除了食物之外的物品嗎？筆者對(duì)此持保留意見。事實(shí)上，在便宜的熔融積淀成型(FDM)機(jī)器噴頭上已經(jīng)可以打印出可食用的巧克力和糖粉了。

那么，3D打印技術(shù)是如何運(yùn)用到藝術(shù)創(chuàng)作中的呢？這一技術(shù)對(duì)藝術(shù)的影響是慢慢發(fā)展起來的。隨著3D打印的入門學(xué)習(xí)變得更為容易，價(jià)格也更為合理，越來越多的從業(yè)者開始慢慢加入了早期使用者的行列，這些早期使用者還包括設(shè)計(jì)領(lǐng)域的阿薩·阿叔奇和視覺藝術(shù)領(lǐng)域的凱斯·布朗等。隨著更多的藝術(shù)家和創(chuàng)意人員開始使用3D打印，這一技術(shù)也必將變得更為主流。但此時(shí)此刻，大多數(shù)使用者關(guān)心的只是這一技術(shù)本身，而不是運(yùn)用該技術(shù)所能創(chuàng)造的物件。盡管藝術(shù)家很少引領(lǐng)新技術(shù)的發(fā)展，但某些資深的藝術(shù)家正開始打破這一技術(shù)的局限，將其運(yùn)用到更新、更有趣的領(lǐng)域。從這時(shí)起，3D打印技術(shù)才真正變得更主流、更實(shí)用，而不是僅僅制造一些技術(shù)類的人工制品。

筆者確信3D打印技術(shù)有潛力打破藝術(shù)和科學(xué)的界限，這一觀點(diǎn)最初由查爾斯·珀西·斯諾在20世紀(jì)50年代提出。2 斯諾解釋道，從歷史上講藝術(shù)和科學(xué)并非是完全分開的領(lǐng)域，但到20世紀(jì)50年代時(shí)，它們成了兩種完全不同的哲學(xué)體系。近年來，多數(shù)人試圖在藝術(shù)和工業(yè)之間建立起一種表面的關(guān)聯(lián)關(guān)系。與此相反的是，本書的基本原則是在藝術(shù)和科學(xué)之間建立起直接關(guān)聯(lián)，這是作者在CFPR所采用的方法，這一方法還引起了政府和研究理事會(huì)的關(guān)注。3本研究通過案例說明了這項(xiàng)新技術(shù)會(huì)如何影響未來工業(yè)的發(fā)展，如何為英國的經(jīng)濟(jì)帶來財(cái)富，同時(shí)也為藝術(shù)和工業(yè)之間如何建立關(guān)聯(lián)提供了標(biāo)本。

最后回到視覺藝術(shù)領(lǐng)域，3D打印的潛能在于其可以作為新工具使用。技術(shù)本身不會(huì)創(chuàng)造藝術(shù)；對(duì)于使用者而言，技術(shù)是無生命力的，是輔助的，盡管這種輔助性在所制造的物體上表現(xiàn)得并不明顯。但筆者相信，會(huì)有一群藝術(shù)家以某種從未設(shè)想過的方式來使用該項(xiàng)技術(shù)。在寫這本書時(shí)，筆者遇到過一些創(chuàng)新又精美的作品，這些作品對(duì)技術(shù)的使用已經(jīng)超過了工藝本身，讓筆者感到驚喜不已。特別是卡琳·桑德爾、斯蒂芬妮·倫珀特、瑪麗安·佛利斯特、內(nèi)里·奧克斯曼、阿薩·阿叔奇以及艾里斯·范·荷本所創(chuàng)作的作品，讓筆者不禁想擁有，想與這些作品共同生活。當(dāng)然，不僅因?yàn)檫@些作品是3D打印的，還因?yàn)樗鼈兯�具備的藝術(shù)美感。筆者還相信，3D打印會(huì)帶來意想不到的民主。從傳統(tǒng)意義上講，這一技術(shù)的關(guān)注者會(huì)認(rèn)為“極客”和數(shù)字界面等需要對(duì)軟件和工程有所了解，屬于年輕男性感興趣的領(lǐng)域。但事實(shí)上，書中筆者提到的3D打印從業(yè)者有5/6都是女性。這說明，至少在創(chuàng)新領(lǐng)域，技術(shù)使用者不一定非得遵守?cái)?shù)字技術(shù)方面的歷史準(zhǔn)則。