01　幾乎所有產品的制造形式都將被顛覆

話說1983年，有一位默默無聞的工程師，名叫查克·赫爾（Chuck Hull），在一家生產家具面材硬涂層的小公司做項目工作。他總是愛熬夜鼓搗些神秘的實驗。一天晚上，他突然給妻子安妮特·赫爾（Anntionette Hull）打了個電話。“把睡衣換了，”他說，“穿好衣服，到實驗室來。我有東西給你看。”

“最好是件好事！”他妻子睡眼惺忪地答道。

的確是好事。在琢磨各種被稱為光聚合物的丙烯酸基材料時，查克發明了一種堪稱神奇的方法，只需將液體樹脂暴露在紫外線下，就能把它變成堅固耐用的物體。他把這種新技術稱為立體光刻（Stereolithography）……經過隨后幾個月的開發，這項技術發展為我們現在稱之為3D打印技術的基礎。

安妮特回憶了那個決定性夜晚之后發生的事情：

他手里拿著那個部件，說：“我成功了。我們熟知的這個世界將為之改變。”我們又笑又叫，徹夜不眠，暢想不止。

當天晚上，我就知道他所做的事情很偉大，會很有意義。我把它珍藏于心。

安妮特至今仍然持有首個3D打印品——一個直徑大約5厘米的平平無奇的黑色塑料球。她一直把它放在錢包里。如果你問起，她會很樂意給你看。她表示有朝一日，會把它捐給史密森尼美國藝術博物館。

她丈夫的創意成果“3D打印”，是一種增材制造技術，指在某類型的生產中不使用切割、研磨、鉆孔等所謂的“減材制造技術”成形，而是通過堆積材料來制造產品。相反，減材制造是現在被稱為“傳統制造”的若干活動之一。減材制造之外的傳統制造，有時也被稱為“成型制造”，還包括注塑、成型、連接、沖壓和裝配等技術。

增材制造是一個比較新的術語，但這種方法有著久遠的歷史。古老的增材制造形式包括失蠟鑄造，也被稱為“熔模鑄”。長久以來，藝術家們一直用這種鑄造方式復制既有的雕塑或其他物品。另一項較新的技術是噴墨打印，這種技術將墨滴噴到某類表面上并創制圖像。查克·赫爾發明的立體光刻技術為一系列新型增材制造技術打開了大門，其中許多被隨意地歸到3D打印名下。

查克·赫爾的發明已誕生40多年，迄今為止仍有許多人把3D打印與能在禮品店買到的那種小型塑料辦公用品或玩具聯系起來。但是，如果你近年來曾接受過膝關節或髖關節置換手術，你的生活可能已經因增材制造技術的成就而有所改變了。

3D打印的骨科植入物更“貼身”

史賽克骨科（Stryker Orthopaedics）是美國最具創新性的公司之一，但知道它的人不多。這家公司由霍默·史賽克（Homer Stryker）在1941年創立。史賽克是一位外科醫生、多產的發明家，擁有近5 000項專利。

如今，這家位于美國密歇根州卡拉馬祖的公司年收入近100億美元，在骨科植入物領域取得了一些極其引人注目的突破。史賽克骨科生產關節植入所需的鈦合金部件。許多部件在設計上專門考慮了個體的骨骼結構和肌肉組織，不但能幫助患者擺脫關節炎的痛苦，還能使他們得以在許多年里無痛地進行運動。

人們大多沒有意識到，許多這一類的定制部件是由史賽克骨科公司使用3D打印機制造的。

史賽克骨科的3D打印部件的另一個優點是，它可以由外科醫生植入，而不需要使用水泥、膠水和其他笨拙且通常無效的方法將替換關節黏附在附近的骨骼上。多年前，研究人員發現，如果植入物的質地和結構恰到好處，即具備由粗糙的邊緣和精確的內部孔隙度提供的骨質可以擴展的空間，那么新生骨骼就會自然生長到人工植入物中。這個過程又被稱為“生物固定”。

傳統生產方法很難生產出有利于生物固定的植入物。但對于一臺智能編程的3D打印機來說，這很容易實現，因為它每次的鈦噴出量可以精確到幾個分子。如此一來，3D打印的關節植入物自然在市場中風靡起來。

2016年，史賽克骨科宣布計劃投資4億美元建造一臺新的增材制造打印設備，用一種被稱為“選擇性激光熔化”的技術來制造性能更佳的植入物。

與此同時，史賽克骨科與醫院開展合作，努力實現另一項重大突破——開發經特定編程的小型3D打印機，在外科醫生和病人需要使用植入物時，直接在現場制作定制的植入物，從而為病人節省時間和金錢。

史賽克骨科這樣的故事比比皆是，這充分表明增材制造技術早已擺脫了“只能制造精巧的塑料玩具和簡單飾品”的名聲。