3D打印使得生產單個物品與（yǔ）批（pī）量生產幾乎一樣便宜，這（zhè）就削弱了規模經濟。它對社會影響的深遠程（chéng）度可能同1750年的蒸汽機，1450年的印（yìn）刷機和1950年的晶體管一（yī）樣，沒人能輕易預料。它迅速發展著，對每個相關領域都產生著巨大的（de）影（yǐng）響。

——《經濟學（xué）人》，2011年2月10日

3D打印的誕生

很多人以為3D打印是一項現代社會才誕生（shēng）的技術。其實3D打印技術的雛形在（zài）19世紀中期就已經顯現，那（nà）個時候被稱為快速成型技術。早期的快速成型（xíng）技術可以追溯到兩個技術領（lǐng）域：照相雕刻和地形地勢圖。

1.最早的3D打印技術：照（zhào）相雕刻

1859年，就在第十六任（rèn）美國總（zǒng）統（tǒng）亞伯拉罕·林肯上任的（de）前一年，法國巴黎（lí）的一位藝（yì）術（shù）家威廉·弗朗（lǎng）索瓦（François Willème）（1830-1905）開始研究如何模仿真人來製造雕像，他的方法叫做照相雕刻（Photosculpture）。現在看起來，這（zhè）種方法非常接近目前3D打印所使用的各（gè）種技術：3D掃描、建立模型（xíng）、再分（fèn）層製造。

他（tā）麵臨的第一個難點，就是如何收集被拍（pāi）攝者的三維數據。今天我們知道，可以用計算機建模CAD軟（ruǎn）件，或者用激光掃描設（shè）備來獲（huò）取“點雲數據（jù）”（point cloud），從而獲取（qǔ）完整的三維數據。而在1859年，獲取三維數（shù）據是很棘（jí）手的。

3D打印的誕生

麵對這個難題，弗朗（lǎng）索瓦想到了借助攝影術來獲取目（mù）標對（duì）象的三維數（shù）據。這種技術需要使用一個圓形平台，讓真人真物位於平台（tái）中心，將24台照相機圍成一個360度的（de）環，每兩（liǎng）台照（zhào）相機相距15度，然（rán）後24台照相機同時進行拍（pāi）攝，獲取不同角度的照片。盡管拍攝（shè）成像的分辨率相對今天來說比較粗糙，但是拍攝出來的相（xiàng）片集已經包含了被拍攝者（zhě）完整的三維數據。我們（men）今天的（de）3D掃（sǎo）描（miáo）技術，都是通過收集和記（jì）錄從物體表（biǎo）麵反射的電磁輻射，以便存（cún）儲用於三維模型的數據。我（wǒ）們現在回過頭來看弗朗索瓦的這項技術，盡管比較原始，但是其（qí）實與我們現代的主流三維（wéi）掃描原理並無太大差別。對於那個時代（dài）來說，是一項（xiàng）很了不起的發明。

3D打印的誕生

我們（men）知道3D打印是一個把材料層層增加、堆疊的過程。為了獲取每一（yī）層的信息數據，弗朗索（suǒ）瓦把每張拍攝（shè）的相片（piàn）投影到一個大屏幕中，然後他需要把製造每一層的圖形轉換成動態數據。實現這個（gè）功能的是一個當時已經存在250年的技（jì）術（shù）：一（yī）個與（yǔ）切割機相連接（jiē）的比（bǐ）例繪圖儀。這也是數控(numerical control)的前身。人們在比例繪圖儀的一端跟蹤操控每一張相片輪廓，另一端（duān）切割（gē）木頭薄片，比例繪圖儀能夠改變原始投影的大小，可以任意放大或縮小。最後把所有（yǒu）的木頭薄片層層堆疊，重疊起來，並由熟練的工匠或藝術家進行整體藝術加工，一個活靈活現、頗似真（zhēn）人的三維雕像便完成了。這就是照相（xiàng）雕（diāo）刻，或者叫光刻工藝（Photosculpture）。從圖中雕塑中我們可以看到，弗朗索瓦的這項技術盡管比較簡（jiǎn）單（dān），但是（shì）已經開始顯露出3D打印（yìn）的雛形。

3D打印的誕生3D打印（yìn）的誕生

拿破侖的波蘭夫人瑪麗·瓦萊弗斯（sī）卡（de la comtesse Walewska）的雕像

弗朗（lǎng）索瓦的技術與今（jīn）天的3D打印十分（fèn）相似：一，采集目標對象的（de）三（sān）維數據，並進行切片（piàn）分（fèn）層；二，利用每一層的切片信息來構建真實的（de）材料層，並層層堆疊直到物體成形。1864年，弗朗索瓦因為他的發明被授予專利，公開號US43822A。

3D打印的誕生

2.地貌（mào）學的起源：蠟板層疊的誕生

地圖是我們了解世界的重要方式之一。傳統的二維平麵地圖並不（bú）能展（zhǎn）示更多的人工或自然的地理細節（jiē），因此早在一百多年前，就有（yǒu）人在探索具有三維結（jié）構的地形地勢圖了。

3D打印的誕生

前奧地利軍官Joseph Blanther於1859年出身於奧地利，當他19歲時，他就成為了奧地利軍隊的中尉。1878年12月12日，因為在（zài）戰役中的出色表現，他被皇帝弗朗（lǎng）茨·約瑟夫（Emperor Franz Josef）封為爵士。

1892年，Blanther發明（míng）了用蠟板層疊的方法製作（zuò）等高線（xiàn）地形圖的技術並（bìng）被授（shòu）予（yǔ）專利。通過在（zài）一係列蠟板上（shàng）壓印地形等高（gāo）線，然後切割蠟（là）板，將其層層堆疊之後，進行平滑處（chù）理。這種方法能夠根據等高線（xiàn）指示，製作具有正負海拔之分的（de）三維表麵。在這些表麵進行適當的背襯之後，印刷壓製紙張（zhāng）來構（gòu）建地（dì）勢圖。

3D打印的誕生

今天我們的3D打印（yìn）技術已經能夠讓普通人在（zài）家（jiā）裏製作出（chū）任何地方的三維（wéi）地形圖了，比較有名的（de）有R&DTechnologies，作為全球（qiú）知名的（de）3D打印企業Stratasys在新英格蘭的分銷商之一（yī），他們創建了一個STL文件生成器，可以通過Google地（dì）球輸出地形圖的3D數據，然後直接打印出來（lái）。

3D打印的誕生

我們今天來看Willème開創（chuàng）的照相（xiàng）雕塑以及Blanther發明的地勢圖，盡（jìn）管當時（shí）的技術不能跟（gēn）今天相提並論，但是已經構建了3D打印的雛形，為今（jīn）後（hòu）的（de）3D打印（yìn）技術（shù）突破打下了良好的基礎。人（rén）類文明就是建（jiàn）立在一代一代科（kē）學的成果上。我們今天所看到的（de）世界（jiè），就是以前的（de）人們利用科學技術（shù）和文化知識作為材料（liào），像3D打印一樣，構（gòu）建出一層一層，層疊而出的世界（jiè）。這個世界是一個層（céng）累的文化結構，今天的我們，踩在這個文化結構的最頂端，依然在不斷進步，不斷往上堆疊人類的文明成果。3D打印的前景，也隨著人類技術的進步迭代而變得更加明朗。