隨著美國前總統奧巴馬對3D打印技術的提倡，這個行業如同旋風一般掃過傳統工業。醫學，建筑，電子，航空機械等領域對3D打印的探索項目如同雨后春筍。在百花齊放的環境下，幾乎每個月都有新的3D打印概念被提出，每個月都有新的3D打印機器被推出。今天我們要探討的并不是已經風靡業界的SLM或者Polyjet，而是那些比較冷門的概念。

ASTM (美國材料與試驗協會) 在2009 年10 月正式命名三維打印(3D Printing)為增材加工(Additive Manufacturing)。 無奈3DP是個很容易流行的詞，到如今業界還是順口叫3DP。 我們常見的3D打印機都是打印塑料，金屬以及陶瓷材料。當然，生物打印，器官打印等也成了這些年的熱門。

科學家的腦洞永遠是個黑洞，還真就有那么幾個不按照常理出牌的團隊。在這篇我們重點介紹打印冰模型，打印紙模型，以及打印肉這三種概念。打印肉?真肉，真的牛肉羊肉豬肉，口味略重，最后介紹。 本文如果觸犯某些宗教信仰請見諒，這只是一篇耿直的學術報告。

此概念被密蘇里大學羅拉分校的Ming Leu博士提出。相比于常被用來做鑄造原型的石蠟或者塑料，冰顯然更環保。于是利用3D打印冰原型來制造鑄模成了一個誘人的主意。

在這里稍微科普下鑄造，首先做一個原型，一般是用石蠟或者塑料這種容易塑形的材料。其次，將沙粉或者陶瓷粉覆蓋到原型上(一般加入粘合劑)，直到定型。此過程一般稱作沙模 (sand casting)或者脫蠟(investment casting)法。最后，通過加熱固化模具，同時抽離鑄模。

如下圖1所示，快速凍結原型機利用一個準確定位噴頭將水一層一層的撒到冷卻臺上， 液體水快速轉化為固體，形成一個晶瑩剔透的原型。這并不是簡單的灑水，科學家們花了大量的時間研究了熱力學原理，以及水的固液態轉化過程，才準確的定義了水滴的大小，噴水的速度，以及冷卻溫度等。

圖1：快速凍結原型機的工作原理。 摘自文獻1.

現實：(1)在室溫下，制作鑄模的材料顆粒尚未附著上冰原型，微小的冰結構自己就融化了。除非去零下的冷凍室完成沙粉或者陶瓷粉的覆蓋。問題是，溫度越低，這些沙粉或者陶瓷粉的粘合劑流動性越差，很難附著在模型表面。(2)想要使用醫用冰模型，醫生必須不怕冷，能在冷凍室拿著冰模型跟工作人員討論手術細節。(3)美麗的冰晶造型只限冬天在零下的環境下結婚的人，為了這冰雕，酒店暖氣都得關掉。除非你能請來冰雪女王Elsa。

評論：就環保來說，前景還是美好的。他們團隊最近還研究出了用糖溶液來做可溶解支撐的技術，堅持環保。 我們的大東北或者我們在西伯利亞的鄰居可以用快速凍結原型機打印門口的獅子，柵欄，雕塑。不負責的推薦，哈爾濱有關單位可以考慮買幾臺，打印冬天店外的各種冰晶展品，打印一個冰雪小世界。

2. 打印紙- 選擇性紙層積累打印(Selective Deposition Lamination)

圖2：選擇性紙層積累打印的工作原理

此機器的工作原理很簡單：鋪一層紙，用激光刀切出這層的形狀;加熱溶解紙上的膠水，兩層緊緊的粘合在一起。是不是想到了我們小學的手工作業?

然而，他們是如何打印出顏色的呢?不要吃驚，他們用的是一個Epson的2D彩色打印機!有顏色設計的那層紙用彩色打印機印上顏色，然后鋪過去切。

夢想：(1)鑒于目前市場打印機使用的材料限制，顏色比較單一。選擇性紙層積累打印機能打印出顏色極其豐富的模型。比如飯館用來展示菜品的紙蘋果，紙香蕉，紙面條，紙碗;用來裝飾的紙燈罩，紙餐巾紙盒，等。(2)環保，紙的廢料可以再用來做紙，無限循環。(3)安全，紙無毒無害，　可安全觸摸。

現實：明明花幾十塊錢就能買到或者定做到各種顏色豐富，無毒，可觸摸的石膏或者塑料的制品，為何要花大價錢，花功夫弄一個打印機去做呢? 可能我的環保意識還不夠。

3. 打印肉- 3D打印肉(3D bioprintsteak/meat)

本文最重口味最可怕的部分來了，打印肉!WHAT! 打印肉?作為一個吃貨，看到這個概念機的時候，我的內心是顫抖的，是害怕的。

那么，3D打印肉的原理是什么呢?

圖3： 3D 打印肉流程示意圖

首先，提取豬身上的細胞，利用3D 打印技術完美的模擬出肉組織細胞的分布結構。比如，肉中的軟骨支架，血管，不同部位不同類型的細胞分布等。

其次，3D打印的微型細胞結構，在模擬的跟動物身上完全一樣的環境下，進行自然分化(這樣欺騙細胞真的好嗎?)。例如，五花肉細胞就完全模擬五花肉的受力情況以及結構。

最后，微型細胞結構開始從肉細胞長成肉塊，成熟后直接做成香腸，肉排等。想吃五花肉就打印五花肉的結構，肥瘦相間，完美五層。想吃豬腳就打印豬腳，從此還省了啃骨頭的苦工。是不是很方便，是不是很環保?從此養殖戶屠宰場成歷史。

備注：其實生物打印最先的概念是利用細胞分化打印人體可移植器官，用來幫助那些需要器官移植的病人。最新的研究報道中，有科學家成功打印了兔子的軟骨并完成了移植手術。這項技術在醫學方面的價值不可估量。

換個方向，如果能大批量的打印毛皮，象牙等，人類對瀕危野生動物的偷獵情況是否能有所改善?

【參考文獻】

3. //3dprintingindustry.com/news/update-andreas-forgacs-on-3d-printed-meat-6610/

4. all3dp.com/meat-3d-printing/

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