人物专访 | 卢秉恒：在太空建一座3D打印工厂

卢秉恒：

当时我的一些同事也劝我，说你要开发一项新技术，需要很多资金，你没有钱怎么办？我觉得钱是人找来的，只要社会有这种需求，肯定是可以找到钱去做这项技术开发的。我当时利用自己做科研还剩的一、二十万经费，就开始着手做了。

1994年，我参加北京的一个关于先进制造技术的会，当时我是副教授，本来也没安排我发言。后来安排了自由发言，我就跳上去做了一段发言，把3D打印技术向大家介绍了一下。科技部的一位领导很感兴趣，他让我马上写一份建议书。我当场就写了一份建议书，因为时间仓促，只写了四、五页纸。半个月以后，我接到一个通知，说科技部准备派人到我这里来考察这项技术。

我于是加班加点做出来一台样机，虽然很简陋，但是把原理给展现了，而且软件、硬件的模型基本上也都有了。来考察的领导看了以后很高兴，就跟我们西安交大签了一个支持的协议，后来，我就拿到了250万资金。

七、八年之后，我确实把这项技术做到了工业应用，曾来考察的那位领导又见到我，说当时他跟我一握手，发现我手上有老茧，啊呀，这个项目就给这个人了，因为这个人有实践工作经验。的确在这之前，我在工厂里干了11年，车铣铇磨全部都做过，当工人也当了5年半，才留下的老茧。

卢秉恒：

首先，3D打印技术是一门完全数字化的制造技术，它可以利用数字控制，控制到材料的每一个点，所以能够做得非常灵活。我们医学上，尤其是人体的一些器官都是个性化的，形状也都是很特别的，唯有3D打印能很快地做出来。所以3D打印技术应用于生物医疗方面，就得到了快速发展。

在骨科手术中，我们可以个性化地修配因为交通事故、因为手术治疗而取掉的一些骨头。我们可以做人工的内置物，而且做得非常精确。像我们做的人工的下颌骨置换术，个个都非常成功，给患者带来了福音。

进一步，就可以用它来研究治疗癌症。在科研上最热的，怎么来制造活性的器官，包括人工的皮肤、人工的角膜、心脏的瓣膜，以及人工肝、人工肾、人工心脏，这些前景都是非常远大的。

当然，路也还是很长，因为涉及到方方面面，尤其是对人体的一些影响。我们不能光看正面的，还要考虑有没有负面的影响，所以要经过大量的临床验证，取得大量的数据。

卢秉恒：

对，完全是可能的。

卢秉恒：

人体的衰老的延缓，以及人有没有可能实现很长的寿命，这个主要还有待于基因科学的研究。人因为在生活中的各种遭遇，有的是局部的病变，有的是创伤，我们的一些器官可能会遭受损伤。这个时候，3D打印就为“再生医学”开辟了一条非常好的路。我们就可以制造出一些活体的器官，这与基因科学的研究，应该是相辅相成的。我们是让各个器官都能健康地活着，万一有什么问题，我再重新修补一个。所以这么一来，不仅能使得寿命延长，而且能够使各个器官能够健康地工作着，处于一个健康的生存状态。

卢秉恒：

我想，局部的器官再造，应该在10到20年内可以实现突破，而且能够应用。但是，能否和原来的大脑整合起来，可能还需要做更深入的研究。如果让一个肝脏、一个心脏保持活动，是一回事，让它能够受更复杂的一些控制，受大脑的控制，受情绪的控制，可能还要更深入的研究。

现在的医学研究已经发现，人的寿命主要是靠情绪影响的，这就是一个很复杂的高级的生理过程。而现在我们研究的再生器官，还是一个低层次的生物过程。怎么和人的大脑真正地更好地合作，还要做更深入的研究。除此之外，它会不会还有伦理学的一些问题，这可能也需要人类进行深入考虑。

卢秉恒：

材料是在不断地发展的，同时3D打印工艺也在不断地向前推进。以前用钛合金，是因为生物相容性好，不会引起副作用。但是，在替代某些器官中，就会发现问题。例如我们的牙齿用钛合金做，让人看着总是个假牙，不太美观，心理上就会受到一种压力。

还有，例如我们的头盖骨，如果受伤了，用钛合金把它修补起来，但是，钛合金的导热性能不一样，因为金属导热很快，而这个又靠近头皮，对环境温度比较敏感，这么一来，他老是感到头皮这儿凉飕飕的，这肯定不是一个舒服的感觉。

而像PEEK材料（聚醚醚酮），就没有这个问题。它的导热性能和我们人体本来的骨骼相差不多，强度又非常好，当然比金属还是差一点，但是对于我们人体的一些骨骼的替代，是完全可以的。

卢秉恒：

4D打印本质上，是用一种智能材料来进行3D打印。智能材料是什么意思呢？就是当环境发生变化以后，它的形状也会发生变化。例如，温度的变化，它就引起变化；或者磁场发生了变化，它也会引起变化。这有什么好处呢？

一个是我们一些机械的零件。我可能一个容器先做好了，但是我里面还要安装复杂的管道，但因为容器的口很小，我装不进去，怎么办呢？我就用4D打印，先打印出一根线材，这就很容易放进去了。然后改变它的温度，或者用电磁场进行诱导，诱导这根线材变成我们设计的那种弯弯曲曲的形状。这么一来，就把一个不容易装进去的复杂的大东西，变成一个小的东西装进去，然后再进行变形，然后恢复它的功能。

同时，有了4D打印，我们可能在打印设备上也可以简化。我把它打印成一根直线，打印成一个平面，二维的东西，然后通过环境的变化，把它变成一个三维的形状，这就是4D打印的优势。

卢秉恒：

我们把空间站建在太空，或者我们到其它星球上去做一些工作，所需要的设备、零件就会有磨损、有损坏，我们怎么办呢？一个办法是从地球上打印好，发射到太空，这样发射的成本就会很高。那我不如把一个3D打印的设备发射到空间站，空间站有需求，我就直接打印一个零件出来，及时更换上去。这样一来，代价就小得多。

太空3D打印有很多困难，但是，太空打印也有很多优势。太空没有重力，我们在地球上要制造一个好比10米长的东西，我们机器的工作台可能要超过10米才行。制造大东西就需要大的装备，费用会很高。但是在太空中，我就可以用一个小的设备打印出大的东西。因为太空没有重力，打印出来的零件就不会变形，也不需要支撑，这就带来了很多方便。

我可以用3D打印技术建造空间的太阳能电站，因为在空间，太阳能是非常纯净的，没有地球上空气的遮挡，所以太阳能电池发电的效率，能比地球上高出5倍以上，这当然是非常有利的。所以我在太空中，用3D打印的办法打印出一个巨型的太阳能电站，这样我们就可以得到很多能量。

这么一来，我在太空就可以有很廉价的能量，去制造很大的东西；这么一来，我们是不是就可以把地球上的一些制造活动，都搬到太空中去了呢?这么一来，太空的空间、太空的能量我都可以利用了，我仅仅发射一些粉末材料或者素材到太空，然后我可能就会有高速的列车或者大飞机。我在太空将这些东西打印好之后，就缓慢地降落在地上，供我们地上的人使用。

这样，我们就大大节约了在地球上制造活动所需要的能量，节约了很大的空间。节约下来的空间，我们可以建高档的住宅，来进行绿化，改变我们的生态。我觉得这个可能性是存在的，所以我愿意为了这个梦想，带领年轻人一起去做这个工作！