01　几乎所有产品的制造形式都将被颠覆

话说1983年，有一位默默无闻的工程师，名叫查克·赫尔（Chuck Hull），在一家生产家具面材硬涂层的小公司做项目工作。他总是爱熬夜鼓捣些神秘的实验。一天晚上，他突然给妻子安妮特·赫尔（Anntionette Hull）打了个电话。“把睡衣换了，”他说，“穿好衣服，到实验室来。我有东西给你看。”

“最好是件好事！”他妻子睡眼惺忪地答道。

的确是好事。在琢磨各种被称为光聚合物的丙烯酸基材料时，查克发明了一种堪称神奇的方法，只需将液体树脂暴露在紫外线下，就能把它变成坚固耐用的物体。他把这种新技术称为立体光刻（Stereolithography）……经过随后几个月的开发，这项技术发展为我们现在称之为3D打印技术的基础。

安妮特回忆了那个决定性夜晚之后发生的事情：

他手里拿着那个部件，说：“我成功了。我们熟知的这个世界将为之改变。”我们又笑又叫，彻夜不眠，畅想不止。

当天晚上，我就知道他所做的事情很伟大，会很有意义。我把它珍藏于心。

安妮特至今仍然持有首个3D打印品——一个直径大约5厘米的平平无奇的黑色塑料球。她一直把它放在钱包里。如果你问起，她会很乐意给你看。她表示有朝一日，会把它捐给史密森尼美国艺术博物馆。

她丈夫的创意成果“3D打印”，是一种增材制造技术，指在某类型的生产中不使用切割、研磨、钻孔等所谓的“减材制造技术”成形，而是通过堆积材料来制造产品。相反，减材制造是现在被称为“传统制造”的若干活动之一。减材制造之外的传统制造，有时也被称为“成型制造”，还包括注塑、成型、连接、冲压和装配等技术。

增材制造是一个比较新的术语，但这种方法有着久远的历史。古老的增材制造形式包括失蜡铸造，也被称为“熔模铸”。长久以来，艺术家们一直用这种铸造方式复制既有的雕塑或其他物品。另一项较新的技术是喷墨打印，这种技术将墨滴喷到某类表面上并创制图像。查克·赫尔发明的立体光刻技术为一系列新型增材制造技术打开了大门，其中许多被随意地归到3D打印名下。

查克·赫尔的发明已诞生40多年，迄今为止仍有许多人把3D打印与能在礼品店买到的那种小型塑料办公用品或玩具联系起来。但是，如果你近年来曾接受过膝关节或髋关节置换手术，你的生活可能已经因增材制造技术的成就而有所改变了。

3D打印的骨科植入物更“贴身”

史赛克骨科（Stryker Orthopaedics）是美国最具创新性的公司之一，但知道它的人不多。这家公司由霍默·史赛克（Homer Stryker）在1941年创立。史赛克是一位外科医生、多产的发明家，拥有近5 000项专利。

如今，这家位于美国密歇根州卡拉马祖的公司年收入近100亿美元，在骨科植入物领域取得了一些极其引人注目的突破。史赛克骨科生产关节植入所需的钛合金部件。许多部件在设计上专门考虑了个体的骨骼结构和肌肉组织，不但能帮助患者摆脱关节炎的痛苦，还能使他们得以在许多年里无痛地进行运动。

人们大多没有意识到，许多这一类的定制部件是由史赛克骨科公司使用3D打印机制造的。

史赛克骨科的3D打印部件的另一个优点是，它可以由外科医生植入，而不需要使用水泥、胶水和其他笨拙且通常无效的方法将替换关节黏附在附近的骨骼上。多年前，研究人员发现，如果植入物的质地和结构恰到好处，即具备由粗糙的边缘和精确的内部孔隙度提供的骨质可以扩展的空间，那么新生骨骼就会自然生长到人工植入物中。这个过程又被称为“生物固定”。

传统生产方法很难生产出有利于生物固定的植入物。但对于一台智能编程的3D打印机来说，这很容易实现，因为它每次的钛喷出量可以精确到几个分子。如此一来，3D打印的关节植入物自然在市场中风靡起来。

2016年，史赛克骨科宣布计划投资4亿美元建造一台新的增材制造打印设备，用一种被称为“选择性激光熔化”的技术来制造性能更佳的植入物。

与此同时，史赛克骨科与医院开展合作，努力实现另一项重大突破——开发经特定编程的小型3D打印机，在外科医生和病人需要使用植入物时，直接在现场制作定制的植入物，从而为病人节省时间和金钱。

史赛克骨科这样的故事比比皆是，这充分表明增材制造技术早已摆脱了“只能制造精巧的塑料玩具和简单饰品”的名声。