引言

這本書對于來自藝術、工業(yè)和自然科學領域的專業(yè)學者與3D打印用戶有著重要意義。該書的目標讀者是藝術家、設計師和來自文化創(chuàng)意產業(yè)的人，但也應引起熱衷新興科學技術發(fā)展的普通讀者的關注。

在過去一年里，BBC廣播和電視、《紐約時報》、《電訊報》、《衛(wèi)報》、《獨立報》以及《經濟學家》上有許多關于3D打印的概括性介紹。此外，《連線》等雜志也發(fā)表了一些關于3D打印的專業(yè)文章。在3D打印產業(yè)方面，TCT專家雜志和快速原型制造期刊都報道了3D打印在工程和醫(yī)學方面的應用。此外，大量網站開始服務于使用低成本3D打印的“maker”社區(qū)，包括一些處理數字雕塑和藝術品快速成型的專業(yè)網站（如www.additive3D.com）。然而，迄今為止還沒有刊物或書籍來詳細介紹這一創(chuàng)新型產業(yè)是如何對接和使用3D打印技術的。

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

從更廣的范圍來看，目前微觀裝備實驗室（Fab Labs）的數量劇增。從上次的統(tǒng)計數據來看，全球有57個Fab Labs，同時每月有3個新實驗室設立起來。這種實驗室是使用高科技數字制造，可以基于3D打印的社區(qū)平臺。另一個現象是Tech Shops的興起，已成為實驗室的商業(yè)替代品；黑客空間也為科技極客們提供進行學習、社交和項目合作的場所。所有這些平臺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運用到日常生活中去。

在本書中，筆者旨在說明3D打印現已成為藝術實踐不可分割的一部分。筆者有兩個明確的目標：第一，向藝術類讀者介紹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相關的歷史和大事件。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用的，并闡述從業(yè)者是怎樣在不同的實踐經歷中創(chuàng)造出值得學習的新方法。

有人可能會認為新工藝一旦有了許多新名字，就會被用來獲取資本、贏得聲譽。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（SLS）、立體平版印刷（STL）、快速原型制造（RP）以及熔融積淀成型（FDM）。

人們對于新工藝在文化認同上的變化往往可以追溯到一件細小的事情上來。盡管該事件在當時顯得微不足道，但回想起來，卻發(fā)現其象征著人們觀念的轉變。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》的專題文章預示著人們觀念的轉變。在這篇文章發(fā)表后，筆者認識到制造業(yè)將發(fā)生根本性改變。

文中最具洞察力的評論可能是：“用一句話來概括這二十年的歷史吧。如果前十年是在網絡上探索后制度模式，那接下來的十年將會是把這些模式運用到現實世界中�！钡�是安德森所說的更多是關于社交媒體的影響、社會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絡之外加以實施。

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。人們在現實生活中對數字技術的運用展現了他們對3D打印之狂熱。只要輕觸按鈕，就能把電腦上設計的虛擬物件用真實材料打印出來，這一前景不僅誘人，而且充滿了未來主義色彩。但事實是，目前還遠遠達不到這一水平，至少在近幾年是不可能的。在寫此書之時，在增材制造領域唯一接近真實成品真實度質量比的是激光燒結的鈦、鋼和尼龍。在視覺藝術領域，有兩個研究項目明確闡述了真實材料的新方向，分別是庫克森和伯明翰中央英格蘭大學珠寶創(chuàng)新中心聯合打印黃金和貴重金屬，以及筆者所在的研究團隊（位于布里斯托爾的西英格蘭大學）用3D打印制作陶瓷。所有這些工藝品從打印機出來后都需要清洗和進一步加工處理。作為3D打印的愛好者和倡導者，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。3D打印的顛覆性后果可能會與網絡通信逐漸取代傳統(tǒng)的報紙印刷行業(yè)類似。但這一取代需要時間。從最初引進計算機排版開始，打印和通信的革新持續(xù)了近30年的時間。20世紀80年代早期，沃平與默多克的爭端就證明了這一點。印刷業(yè)工會就裁員問題與管理層產生糾紛，因為記者可直接通過電腦打印副本，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、制版機以及復印術都不再需要了。這種改變的催化劑是桌面排版軟件的出現，如20世紀80年代末期為蘋果電腦設計的奧爾德斯專業(yè)排版軟件。另一種催化劑是家用電腦的普及和20世紀90年代因特網的廣泛使用。這些變革還導致了近幾年來智能手機和應用程序的使用，讓消費者不僅可以在手機或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體，讀完后也不需要扔掉。所有這些進步和發(fā)展都源于數字技術的發(fā)展，但也導致了傳統(tǒng)報業(yè)的逐漸衰退。

如果我們認為3D打印與網絡通信的顛覆路徑相同，那么現在3D打印還未進入“wapping”階段。筆者接觸3D打印的時間不算早，大約在2005年，那時商業(yè)機器已經投入市場近20年了，沒有任何行業(yè)將3D打印作為主要的制造工藝，但在某些實例中卻可以看到這一技術正被逐漸納入實際應用�，F在，3D打印技術被應用于制造航空航天器的鈦合金部件，這些部件有復雜的氣流通道，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量身打造特定部件，這些部件大都是一次性的，且制造費用翻倍。牙科行業(yè)還廣泛使用3D打印來制造義齒，這些義齒是單獨定制的，可以從一臺3D打印機中一起打印出來。

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

許多人認為便宜的家用打印機（如RapMan、MakerBot、Cubify及Fab at home）會對3D打印的未來產生影響，讓人們很難將其作為一種技術來看待。這些打印機的使用確實對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木馬到電子部件等幾乎所有東西！當然，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，他們可以利用網絡和開放源代碼社區(qū)來擴展DIY 3D打印的潛能。

想要預測未來總是很難的，但筆者覺得3D打印可能會朝著不同的方面進行發(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)制造商用于生產價值幾十萬英鎊的高科技機器上的高級零件。這些高科技機器會變得越來越專業(yè)，在特定領域能生產出某些超高質量的部件。

筆者覺得在過渡時期，3D打印的中間地帶會被Shapeways、Sculptyo 和Imaterialise (參見第2章)這些服務平臺占據。你可以在這些服務平臺的網站上訂購所需的部件，就像在亞馬遜網上訂購物品一樣。訂購后部件會被打印出來，完工后再派送給你。服務平臺一邊大規(guī)模地為顧客定制打印部件，一邊控制其規(guī)模，減少入庫、運輸和存儲的需求，真正做到了滿足顧客的及時需求。筆者覺得這是發(fā)展前景最廣闊的一部分，因為許多產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。回到數字打印模擬這一塊，這種制造方法叫作“按需打印”，就像當前一些書籍制作網站如路路（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器上進行生產的，也只是一小段連續(xù)的打印過程。

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

那么，3D打印技術是如何運用到藝術創(chuàng)作中的呢？這一技術對藝術的影響是慢慢發(fā)展起來的。隨著3D打印的入門學習變得更為容易，價格也更為合理，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計領域的阿薩·阿叔奇和視覺藝術領域的凱斯·布朗等。隨著更多的藝術家和創(chuàng)意人員開始使用3D打印，這一技術也必將變得更為主流。但此時此刻，大多數使用者關心的只是這一技術本身，而不是運用該技術所能創(chuàng)造的物件。盡管藝術家很少引領新技術的發(fā)展，但某些資深的藝術家正開始打破這一技術的局限，將其運用到更新、更有趣的領域。從這時起，3D打印技術才真正變得更主流、更實用，而不是僅僅制造一些技術類的人工制品。

筆者確信3D打印技術有潛力打破藝術和科學的界限，這一觀點最初由查爾斯·珀西·斯諾在20世紀50年代提出。2 斯諾解釋道，從歷史上講藝術和科學并非是完全分開的領域，但到20世紀50年代時，它們成了兩種完全不同的哲學體系。近年來，多數人試圖在藝術和工業(yè)之間建立起一種表面的關聯關系。與此相反的是，本書的基本原則是在藝術和科學之間建立起直接關聯，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的關注。3本研究通過案例說明了這項新技術會如何影響未來工業(yè)的發(fā)展，如何為英國的經濟帶來財富，同時也為藝術和工業(yè)之間如何建立關聯提供了標本。

最后回到視覺藝術領域，3D打印的潛能在于其可以作為新工具使用。技術本身不會創(chuàng)造藝術；對于使用者而言，技術是無生命力的，是輔助的，盡管這種輔助性在所制造的物體上表現得并不明顯。但筆者相信，會有一群藝術家以某種從未設想過的方式來使用該項技術。在寫這本書時，筆者遇到過一些創(chuàng)新又精美的作品，這些作品對技術的使用已經超過了工藝本身，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。當然，不僅因為這些作品是3D打印的，還因為它們所具備的藝術美感。筆者還相信，3D打印會帶來意想不到的民主。從傳統(tǒng)意義上講，這一技術的關注者會認為“極客”和數字界面等需要對軟件和工程有所了解，屬于年輕男性感興趣的領域。但事實上，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)新領域，技術使用者不一定非得遵守數字技術方面的歷史準則。