3D 打印正在解决迄今为止最大的挑战：不起眼的书籍

三十四年前，查克·赫尔发明了立体光刻技术，这是增材制造系统的鼻祖，现在被广泛地归入 3D 打印的范畴。在这几年中，成千上万的人将他们的创造力和独创性投入到 3D 打印的车身部件、桥梁甚至汽车中。

但驻扎在伦敦的以色列工业设计师罗恩·阿拉德 (Ron Arad) 却在接受一项看似平凡的挑战。他正在用 3D 打印技术打印一本书。

“3D 打印从书面文字中窃取了‘打印’一词，”阿拉德在伦敦工作室告诉 PopSci。“我们只是把它还回去。”

在互联网上，阿拉德最出名的可能是他的双修自行车，这是一辆钢制单齿轮自行车，车轮由薄而柔韧的钢制成，缠绕成一个粗糙的圆圈，形似雏菊的花瓣。这辆自行车看上去无法骑乘。但尽管外观欺骗人，它还是有用的。踩踏板速度足够快，车轮就会消失——自行车就会飘起来。

与制造一辆漂浮的自行车相比，3D 打印一本书似乎很简单。毕竟，人类早在美洲殖民之前就已经开始大规模印刷书籍。但即使 3D 打印已经扩大了可能性，3D 打印一本书（尤其是制作成实体的书籍，包括装订）仍然很困难。

阿拉德笑着说，这很难，这正是重点所在。阿拉德认为这将是第一本用单次 3D 打印技术制作的书。2014 年，汤姆·伯顿伍德与芝加哥艺术学院合作，制作了一本 3D 打印书，内容是博物馆收藏的浅浮雕艺术。但那本书的每一页都是单独打印然后装订的。阿拉德的每一本书都将一次性打印和装订。阿拉德的至少一本书将在太空中打印。它将通过与美国宇航局、日本航天局和欧洲航天局的合作在国际空间站上打印。

阿尔伯特·爱因斯坦基金会委托制作这本书，作为其遗产项目的一部分，该项目为期一年，不仅纪念爱因斯坦的广义相对论，还纪念爱因斯坦所象征的东西：创造力、独创性和人性。然而，他们最初的想法根本不是要写一本书。而是要制作爱因斯坦的半身像。

“我们不太擅长完成要求我们做的事情，”阿拉德说。“我们总是想改变它。”

保留了爱因斯坦标志性头部形状（即头发）的想法。同样保留的想法是让世界上一些在科学、艺术和社会正义领域最灵巧的创造者参与进来。但他们不会签名，而是以爱因斯坦最为人所知的形式提供最有远见的想法，也许是一首诗，也许是一篇文章，甚至是一幅素描。总共将有 100 位贡献者分布在 10 个类别中（从科学到文学到领导力、技术和空间），他们认为这本书不仅仅是一本书。它将是一个时间胶囊，限量发行 300 份，将于今年秋天在蒙特利尔的爱因斯坦遗产项目所称的“世纪晚宴”上揭幕。到目前为止，诺贝尔物理学家 Steven Chu 是一位贡献者。建筑师弗兰克·盖里 (Frank Gehry)、作家奇玛曼达·恩戈齐·阿迪奇 (Chimamanda Ngozi Adichie) 和保罗·科埃略 (Paulo Coelho) 等均已参与该项目。

每位梦想家将获得一页纸，这意味着 Arad 将总共制作 100 张 3D 打印纸。是的，这本书将包含 100 张纸，而不是 50 张。与通常为双面的传统印刷书籍不同，Arad 使用的 3D 打印技术（称为选择性激光烧结）的性质意味着文字存在于负空间中 - 就像模板一样。

“对我们来说，这曾经是、现在仍然是一个技术挑战，”罗恩阿拉德工作室的设计主管马库斯·赫斯特 (Marcus Hirst) 说道，你可以看到他骑着两个修女的自行车。最大的挑战之一是我们希望这是一个单一的部件，而不是一堆部件。而要做到这一点，你会遇到 3D 打印的局限性。我们无法从注塑工艺中获得所需的东西。”

大多数人对 3D 打印的印象就是这个过程。它是一种添加工艺——你用熔化的物质“建造”一个类似乐高积木的结构。选择性烧结是通过将物质熔合在一起而实现的。这种技术最初是为进行精细金属焊接而开发的。这是一种将普通剃须刀的刀片连接到刀柄上的精细工作，但这种技术已被扩展到许多其他用途，包括艺术。

麻省理工学院 (MIT) 机械工程系副教授 Nicholas Fang 表示：“想象一下，你有一张沙床。你有一支胶水笔，可以在沙子上描画，形成一张纸。”胶水会把所有粘在一起，而纸的深度取决于胶水能深入沙床的深度。

在选择性激光烧结中，激光是胶笔，沙子可以是多种粉末中的一种。“尼龙、聚苯乙烯，有时还有含有硅玻璃和某种熔融聚合物涂层混合物的绿砂，都可以用于选择性激光烧结，”方说。

激光描绘出纸张的形状和字母的外部，等待层冷却，然后构建另一页。据方说，在实验室规模上，选择性激光烧结可以打印薄至 10 微米的层，基本上是一根头发丝厚度的十分之一。

Arad 的书页比较厚，因为书页需要能够按照字母的形式打孔，而且由于他采用相同的印刷工艺制作每本书，所以他必须处理书页粘在一起的问题。他说：“我们依靠材料的柔韧性来进行装订。”

人们很容易将科学和艺术视为连续体上的对立面，前者是硬的，后者是软的，其他一切都介于两者之间。这本书是艺术，但它突破了现有技术的极限。在某种程度上，它感觉符合爱因斯坦的整个观点。毕竟，他确实说过，“如果科学服务于实际目标，它就会停滞不前。”