3D打印使得生產單（dān）個物品與批量生產幾乎一樣便宜，這就削弱了規模經濟。它對社會影響的深遠程度可能同1750年的蒸汽機（jī），1450年（nián）的印刷機和1950年的晶體管一樣，沒人能輕易預料。它迅速發展著，對每個相（xiàng）關領域都產生著巨大的影響。

——《經濟學人》，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（huì）才誕生的技術。其實3D打印技術的雛形在19世紀中期就（jiù）已經顯現，那個時候被稱為快速成型技術。早期的快速成型技術可以追溯到兩個技術領域（yù）：照相雕刻和地（dì）形地勢圖。

1.最早的3D打印技術：照相雕刻

1859年，就在第十六任美國總統亞伯拉罕·林肯上任的前一年，法國巴黎的一位藝術家威廉·弗朗索瓦（François Willème）（1830-1905）開始研（yán）究如何（hé）模仿真人來製（zhì）造雕像，他的（de）方法叫做照（zhào）相雕刻（kè）（Photosculpture）。現在看起來，這種方法非常接（jiē）近目前3D打印所使用的各種技（jì）術：3D掃描、建立模型、再分層製造。

他麵臨的第（dì）一個難點，就（jiù）是如（rú）何收集被拍攝（shè）者的三維數據。今天我們知道，可以用計算機建模CAD軟件，或者用激光掃描設備來獲取（qǔ）“點雲數據”（point cloud），從而（ér）獲取完整的三維數據。而在1859年，獲取三維數（shù）據（jù）是很棘手的。

3D打印的誕生（shēng）

麵對這個難題，弗朗索瓦想到了借助攝影術來獲取（qǔ）目（mù）標對象的三維數據。這種技術需要使用一個圓（yuán）形（xíng）平台，讓真人真物（wù）位於（yú）平（píng）台中心，將24台照相機圍成一個（gè）360度的環，每兩台照相機相距15度，然後24台照相機同時進行拍攝，獲取不（bú）同角度的照片。盡管拍攝成像的分辨率相對今（jīn）天來說比較粗糙，但是拍攝出來的相片集已經包含了被拍攝者完整的（de）三維數據（jù）。我們今天的3D掃（sǎo）描技（jì）術，都是（shì）通過收集和記錄從物體（tǐ）表麵反射的電磁輻射，以便存儲用於三維模型的數據。我們現（xiàn）在回（huí）過頭來看弗朗（lǎng）索瓦的這項技術，盡管比較原始，但是其實與我們（men）現代（dài）的主流（liú）三維掃描原理並無太（tài）大差別。對（duì）於那個時代來說，是一項很了不（bú）起的發（fā）明。

3D打印的誕生

我們知道3D打印是（shì）一個把（bǎ）材料層層增加、堆疊的過程。為了獲取每一層的信息數據，弗朗索瓦把（bǎ）每張拍攝的相片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。實現這個功能的是一個當時已經存在250年的技術：一個與切割機相連接的（de）比例繪圖儀（yí）。這也是數（shù）控(numerical control)的前身。人（rén）們在比例繪圖儀的一端跟蹤操控每一張相片輪廓，另一端切割木頭薄片，比例繪圖儀能夠改變原始投影的大小，可以任意放大（dà）或縮小。最後把所（suǒ）有的木頭薄片層（céng）層堆疊，重疊起來，並由熟練的工（gōng）匠或（huò）藝術家進行整體（tǐ）藝術加（jiā）工，一個（gè）活靈活（huó）現、頗似真人的三維雕像便完成了。這就是照相雕（diāo）刻，或者（zhě）叫光刻工藝（Photosculpture）。從圖中雕塑中我們可（kě）以看（kàn）到，弗朗（lǎng）索瓦的這項技術盡管（guǎn）比較簡單，但是已經開始顯露出3D打印的雛形。

3D打印的誕生3D打印的誕生

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

弗朗（lǎng）索瓦的（de）技（jì）術與今天的3D打印十分（fèn）相似（sì）：一，采集目標對（duì）象的三維數（shù）據，並進行切片分層；二，利（lì）用每一層的切片信息來構建（jiàn）真實的材料層，並層層堆疊直到物體成形。1864年，弗朗（lǎng）索瓦因為他的發明被授予專（zhuān）利，公（gōng）開號US43822A。

3D打印的誕生

2.地貌學的起（qǐ）源：蠟板層疊的誕生

地圖是我們了解世界的重要（yào）方式之一。傳（chuán）統的二維平麵地圖並不能（néng）展示更多的人工或自然的地理細節，因此早在一百多年前，就有人在探索（suǒ）具有三（sān）維結（jié）構（gòu）的地（dì）形地勢圖了。

3D打印的誕生

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

1892年，Blanther發明了用蠟（là）板層（céng）疊的方法製作等高線地形圖的技（jì）術並被授予專利。通過（guò）在一係列蠟板上壓印地形等高線（xiàn），然後切割蠟板，將其（qí）層層堆疊之後，進行平（píng）滑處理。這種方法能夠根據（jù）等高線指示，製作具有正負海拔之分的三維表麵。在這些表麵進行適當的（de）背（bèi）襯之後，印刷（shuā）壓製紙（zhǐ）張來構建地勢（shì）圖。

3D打印的誕生

今天我們的3D打印技術（shù）已經能夠讓普通人在家裏製作出任何地方的三（sān）維地形圖了，比較有名的有R&DTechnologies，作為全球知名的（de）3D打（dǎ）印企業Stratasys在新英（yīng）格蘭（lán）的分銷商之一，他們創建了一（yī）個STL文件生成器，可以通過Google地球輸出地形圖的3D數據，然後直接打印出來。

3D打印的誕生

我們今天來看Willème開創的照（zhào）相雕（diāo）塑以及Blanther發明的地勢圖（tú），盡管當時的技術不能跟今天相提並論，但是已經構建了3D打印的雛形，為今後的（de）3D打印技術（shù）突破打（dǎ）下（xià）了良（liáng）好的基礎。人類文明（míng）就是建立在一代一代科學的成果上。我們今天所看到的世界，就是以前的人們利用科學技術和文化知識作為材料，像（xiàng）3D打印一樣，構建出一層一層，層疊而出的世界。這個世界是一個層累的文（wén）化結構，今天的我們，踩在這個文化結（jié）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（qián）景，也隨著人類技術的進步迭代而（ér）變（biàn）得更（gèng）加明朗。