笔者最早接触三维扫描技术是在澳大利亚。

有一家矿山企业需要寻找合作者，我们以潜在合作者的身份参观了他们的新选厂。介绍矿山建设情况的是一位选矿工程师，据他介绍，他们为了节约矿山建设成本，以非常低廉的价格买下了另一家选厂的所有设备。他们拆卸、运输，然后“原封不动”并且快捷地安装在了新矿山的场地上，并且安装工程还不需要太多的技术人员。这是如何做到的呢？

技术人员给我们描述并展示了整个过程。

首先对原选矿厂的各种设备进行编号和登记，然后用三维扫描仪将原来的厂房和设备进行扫描，复杂的部位还要单独进行扫描，形成数字档案加以保存。技术人员非常风趣地说，上万平方米的厂房和数以万计的设备构件、零件的资料只需要小拇指大小的移动硬盘就能装下。完成这项工作后就可以进行拆卸和装运了。所有设备和零部件运回新矿山以后就只需按照计算机扫描数据来计算、绘制矿山的图件和三维可视化图进行安装。

由于三维扫描是实景图像，还有编号指引，所以装配起来极为方便。

笔者真正看到三维扫描仪是在2010年的天津中国国际矿业大会上。代理美国法螺三维激光扫描仪的是北京咏归科技有限公司，展台非常大。他们给笔者做了演示，神奇极了。笔者对它的兴趣不仅仅在于其设备的实景扫描，更重要的是可以解决我们矿山企业坑道和露天采场的三维立体测量问题，这个技术和矿山的三维可视化结合对矿山的全面数字化将起到重要作用。

大家都知道，在传统的测量概念里，所测的数据都是二维结果（如CAD图），在现在测量仪器中全站仪和GPS比重居多，但测量的数据都是二维形式的。

现在的三维激光扫描仪每次测量的数据不仅仅包含X、Y、Z点的信息，还包括R（代表红色）、G（代表绿色）、B（代表蓝色）颜色信息，同时还有物体反色率的信息，如此全面的信息能给人一种物体在电脑里真实再现的感觉，是一般测量手段无法做到的。其次是测量的速度。在常规测量手段里，每一点的测量较为费时，都在2～5秒不等，更有甚者，要花几分钟的时间对一点的坐标进行测量。而三维激光扫描仪的最大测量速度已经达到每秒5万个点，相位式三维激光扫描仪最高速度可达每秒120万个点。野外有的地方，人员到达不了，使用三维扫描仪就可以，比如测量人员进不去的溶洞等。

其实，我们在医院检查咽部和胃部疾病时用到的一种窥视仪器就是三维扫描仪。

三维激光扫描技术实际上就是实景复制技术，是在测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命。它能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度、高分辨率的数字地形或物体模型。

目前世界上生产三维激光扫描仪的公司较为典型的有瑞士徕卡公司、美国三维数字（3DDIGITAL）公司及宝和马斯（Polhemus）公司、奥地利力吉尔（RIGEL）公司、加拿大光技术（OpTech）公司、瑞典峰眼（TopEye）公司、法国门思（MENSI）公司、日本米卢塔（Minolta）公司、澳大利亚伊斯特（I-SITE）公司等，经过近20年的发展，这些公司的产品技术已经非常成熟。

成熟的三维扫描技术不仅仅是为了获得三维可视化图件，更重要的应该是像二维扫描技术一样可以将扫描的东西“原封不动”地打印出来，也就是实体打印技术，现在称之为3D打印。3D打印机与普通打印机的工作原理基本相同，3D打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。

3D打印机的优势在于，仅需几个小时或一夜时间即可将样品打印出来，而不必花费数周时间来等待工厂制作样品。

模具的生产是其最容易实现的商业用途。传统的二维打印机靠的是墨盒中的墨粉或墨水（粉体和液态两种），若要打印彩色的，除了黑色外还需增加红色和绿色墨盒。三维打印也是一样的，把有机物做成粉体可以很容易实现，温度也不需要太高。所以，利用有机物做成的东西是最容易实现的。英国《经济学家》周刊认为，尽管仍有待完善，但3D打印技术势必会成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。这些突破将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具，改由更加灵巧的电脑软件主宰。这种机器对所有制造业的设计部门都将是个福音。

除了服务于设计以外，3D打印是否可以用于制造呢？

美国人安德森，以前是杂志《连线》的主编，当他接触到3D技术后，便投身到3D打印创业中。他认为3D打印是一件比互联网更大的事情。他在新书《创客》里这样畅想新工业革命的未来：利用开源设计和3D打印技术实现全民创造，硬件将在更小的生产线上以更小的批量制造出来。这次互联网与制造业的深度融合，使得实体产品创业准入门槛降低，按需生产成为常态，它将会冲击和重组全球制造的产业链和价值链。《经济学人》杂志刊文指出，3D打印技术对制造业的意义是颠覆性的，就像1750年的蒸汽机、1450年的印刷术和1950年的晶体管，3D打印也将在漫长的时光里改变这个世界。

发挥一下想象吧！

越来越多的电影开始使用3D打印技术制造道具。

越来越多的汽车公司开始使用3D打印技术制造汽车模具和配件。

越来越多的飞机公司开始使用3D打印技术打造航模和零件。

越来越多的电脑公司开始使用3D打印技术设计电脑鼠标和键盘。

越来越多的医疗设备机构开始使用3D打印技术为用户定制助听器和牙套。(www.daowen.com)

越来越多的建筑师开始使用3D打印技术复制建筑模型。

越来越多的食品公司或家庭开始使用食材打印饼干、苹果派等。

越来越多的陶瓷公司开始使用3D打印技术打印陶瓷器胚胎，生产陶瓷器。

越来越多的年轻人开始使用3D打印技术进行创意设计。

越来越多的年轻家庭开始使用3D打印技术进行玩具设计并打印出来。

更有甚者，越来越多的人开始使用三维激光扫描所有他们认为感兴趣的东西并打印出来。

……

三维打印能够代替传统制造业吗？

笔者的回答是：不可以。但是，三维打印技术和激光扫描技术为传统制造业提供了一个发展的思路，那就是智能化制造。它们还将为智能化制造提供不可或缺的服务。

三维打印技术最大的“软肋”表现在打印材料的制造上，打印材料主要是粉体，包括金属的和非金属的。打印材料供应商必须是规模化的生产商。

其次是打印尺寸的大小，不可能把打印机做得比房子还大，也不可能做得比大飞机还大。也就是说，一些大型的机械设备和建筑物是不可能用这种三维打印机打印出来的。

第三个软肋是尽管很多功能性的金属合金也能够被打印出来，但用于飞机引擎内部的高性能零件仍然无法使用这种方法制造，比如在制造过程中，需要对温度进行精确控制的零件目前还无法打印出来。GE公司将使用这种新技术打印涡轮叶片等零件，不过，打印出来的涡轮叶片仅用于测试其特定性能，诸如测试其空气动力学方面的属性等，这种涡轮叶片无法承受高温和高压条件。

第四个软肋是成本高与速度慢，即使打印批量的小物件依然要消耗数小时甚至一天多的时间，因此尚不适用于大规模生产。同规模化生产的产品相比，用三维打印机打印出来的产品必然要贵很多，正如现在每个家庭也没有必要购置二维打印机一样的道理。

尽管如此，三维打印技术依然存在着广阔的市场。因此，研究三维打印机和新兴打印材料是将来一段时间内非常重要的课题。

粉体材料制造技术和激光烧结技术是能否将三维打印从高分子材料向金属材料延伸的关键技术。有一种粉末冶金技术，就是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法。使用这种技术既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。它主要用于汽车核心零部件制造中，比如发动机的进排气门、发动机连杆、变速箱齿轮中的同步器锥环和油泵主从动齿轮等。如果解决了三维打印的材料以及激光烧结技术，那么，粉末冶金的缺点就完全可以克服了，比如模具和尺寸大小的局限问题等。

可以看出，随着三维打印技术的成熟，金属与非金属的粉体技术将是关键。有了打印材料，材料的烧结成型又是另外一项关键技术。

当前可以用于三维打印的烧结技术有选择性激光烧结（SLS工艺），这项技术是由美国得克萨斯大学奥斯汀分校的提哈德（C.R.Dechard）于1989年研制成功的。它的原理是预先在工作台上铺一层粉末材料（金属粉末或非金属粉末），激光在计算机的控制下，按照界面轮廓信息，对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。SLS工艺最大的优点在于选材较为广泛，如尼龙、蜡、ABS、树脂裹覆砂（覆膜砂）、聚碳酸酯、金属和陶瓷粉末等都可以作为烧结对象。

是否能将粉末冶金中的放电等离子烧结（Spark PlasmaSintering，简称SPS）应用于此，还不得而知。

三维激光扫描可以把各种尺寸的物件和地形地貌精准地测量出来，但是只能有尺寸合适的物件才可以通过三维打印机打印出来。它们二者的结合，将会重塑制造业的新秩序，“山寨”也会由此更加普遍。

3D打印技术未来能否继续扮演新一轮产业革命的主角，人们将拭目以待。专家认为，随着3D打印技术日趋完善，对它的应用将是想象力的问题。