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一位德克萨斯大学奥斯汀分校的法学院学生向全世界证明，任何有抱负的修补匠都可以几乎完全用 3D 打印部件制造手枪。科迪·威尔逊的这一发现不太可能很快导致塑料自制手枪的泛滥，但它确实引发了一些关于一项技术的棘手问题。这项技术直到现在一直被高度吹捧为美国制造业未来的核心。
最近几天，威尔逊拿着他的“解放者”手枪摆姿势和射击的图片和视频在互联网上流传开来。这与 3D 打印或“增材制造”的支持者迄今所追求的形象形成了鲜明对比，在他们的设想中，世界将从机器人假肢、替换髋关节和其他生物医学奇迹中受益，这些奇迹是由熔化的塑料或金属逐层制造的，由 CAD（计算机辅助设计）文件指导。
威尔逊的枪由 15 个零件组成，这些零件是在 Stratasys Dimension SST 机器中用白色ABS 塑料（一种由化学化合物丙烯腈、丁二烯和苯乙烯制成的聚合物）单独打印后组装而成的。只有枪的击针（一根普通的钉子）和嵌入手柄中的一块强制性钢片（为了不违反《不可探测枪支法》(pdf)）是金属的。威尔逊已经把制造“解放者”手枪（可发射标准手枪弹药）所需的设计文件作为免费下载提供给任何有兴趣复制他的工作的人。
威尔逊将自己定位为公民自由的捍卫者——尤其是“大众获取武器的权利”——并成立了一个名为Defense Distributed的非营利组织来推进这一目标。他的自由主义观点与免费、开源软件倡导者或黑客的观点非常相似，他们会瘫痪网站并拆解像 Windows 这样的流行软件来证明它们并不像表面看起来那么安全——除了一个细节，他想赋予人们制造可能伤害或杀死其他人的设备的能力。（他还发布了 3D 打印AR-15 半自动步枪部分零件的蓝图。）
从技术上讲，威尔逊所谓的“维基武器”突破了 3D 打印能力的界限，尤其是那些无法使用比 ABS 塑料更坚固或更耐用的材料的低端系统的能力。尽管“解放者”目前只能发射一发子弹，但更好的材料以及改进的设计和后处理技术最终可能会制造出一种可以发射多发子弹而不会散架的武器。
为了更多地了解威尔逊的工作对 3D 打印世界可能产生的影响，《大众科学》采访了德克萨斯大学埃尔帕索分校W. M. Keck 3D 创新中心主任瑞安·威克。威克分享了他对威尔逊的发明、制造 3D 打印枪的技术挑战以及 3D 打印所倡导的无拘无束的创造力注定会走向黑暗的现实的想法。
[以下是经过编辑的采访记录。]
当您得知有人使用 3D 打印机打印了组装手枪所需的几乎所有部件时，您的反应是什么？
这个故事已经发展了几个月，甚至几年，所以相当不令人兴奋。我可能最早注意到[威尔逊]正在做的事情是在 Stratasys 介入并没收了他们租给他的打印机[在 10 月]。我多年来一直听说有人使用 3D 打印机制造枪支零件。在 3D 打印的发展过程中，发生这样的事情当然是自然而然的。
使用 3D 打印部件制造可用的枪支有哪些具体挑战？
以高精度制造零件是一个挑战，材料性能是另一个挑战。枪支在枪膛中会产生高能量脉冲，枪支部件在环境条件下开始工作，但很快就会受到更高的温度和压力。这种突然的变化会损害枪支的结构完整性，甚至可能使其爆炸。
威尔逊的大部分枪支部件都用 ABS 塑料制成，这有何意义？
ABS 是一种廉价的聚合物，通常由他使用的那种 3D 打印机使用。有一些塑料比 ABS 更坚固、更耐用且性能更好，但这些高端材料需要比他拥有的机器更高端的机器。
为什么 ABS 是低端系统的标准塑料？
ABS 只是一种商品，一种常用的塑料，汽车行业多年来一直用它来制造注塑成型零件。[威尔逊的]不同的 3D 打印系统工作方式不同，但它使用的是一种基于挤压的工艺，类似于热熔胶枪。ABS 的挤压温度[聚合物开始变形并可以被挤压成层的温度]低于其他性能更强的塑料。它不需要可以[在]更高温度下运行的更昂贵的系统。
为什么不使用更耐用的塑料？
Stratasys 提供一种更昂贵的塑料，名为 Ultem，它在这种应用中可能比 ABS 表现更好。但是您不能使用[威尔逊]使用的低端 [20,000 美元] 工业打印机打印这种高端材料。您需要一台价格在 100,000 美元到 400,000 美元之间的高端机器才能使用这些更好的塑料。尽管现在不可能，但这并不意味着有人无法开发出在低端系统上使用更好塑料的能力。
除了可以使用的材料外，目前低端 3D 打印机还有哪些局限性？
另一个限制是精度。这些机器不像高端系统那样具有温度控制，因此尺寸精度会受到影响。更昂贵的工业系统会考虑零件在制造过程中会发生多少变化。更好的温度控制使打印机可以更好地调整材料在分层、凝固和收缩时的变化。如果不考虑这些变化，某些层可能会相距较远，从而产生空隙，导致成品不如预期坚固。
所有这些事情都可以克服。很多人在家里使用廉价的桌面系统[如 MakerBot 生产的系统]，他们会很喜欢，不断尝试和优化他们的系统。他们会编写自己的代码，并找出如何补偿他们的设备和材料。我的学生就是这么做的。您必须开发一些知识才能最佳地使用这些系统。
随着发明家们开发出这种知识，是否有人担心他们中的更多人会尝试使用 3D 打印武器？
3D 打印并不是这里唯一的使能技术。3D 打印机可能比[制造商用来制造工具的一些计算机数控(CNC)系统]更容易使用，但您仍然可以今天购买一台CNC 机床并用它来制造武器。事实上，我更害怕那些拥有机械车间专业知识的人[制造武器]，而不是使用 3D 打印机的人。
而且，即使您自己不打印武器的零件，还有一个完整的行业今天使用 3D 打印按需制造零件。您可以在网上上传您的文件，甚至无需与任何人交谈，并用您的信用卡付款。
能够使用更好材料的高端 3D 打印机多久才能让业余爱好者和发明家负担得起？
我不知道某些高端系统的成本可以降低多少，因为它们是大型机器，而且它们使用更昂贵的工业组件，这限制了价格的降低幅度。而且高端系统的价格可能不是业余爱好者的限制因素，因为他们可以使用桌面系统[如MakerBot制造的系统]对其进行增压，而且没有任何技术原因说明您不能使用它来打印武器。
您如何对桌面 3D 打印机进行增压以使其具备这种能力？
我可以将其封闭起来，以便达到更高的温度并使用[更坚固、更耐用的]材料。我也可以通过修改打印机的加热器来使打印头更热来实现这一点。
人们不太可能修改工业系统，因为像 Stratasys 这样的公司不允许您访问其打印机的源代码。MakerBot 和其他桌面打印机制造商允许。这意味着我可以编写自己的代码来更改这些低端系统上的内容，但我不能在 Stratasys 系统上[更改]。甚至工业系统使用的材料也是受控的。Stratasys 打印机中使用的材料罐甚至有一个微芯片，可以知道它包含什么材料和多少材料。
威尔逊的实验将对 3D 打印产生什么影响？
我有点担心，但我认为这种类型的项目是不可避免的。我们都希望这些技术能够被用于造福社会，而且我相信这些好处远远大于风险。有很多精彩的例子——定制的助听器、3D 打印电子产品，甚至是鞋子以及[打印人造人体]器官的努力。政府最终将决定是否应该对该技术进行监管，但我认为这些技术完全颠覆了我们制造产品的方式，并将创新、创业的制造业工作带回美国。我们已经走了太远，现在无法回头。有了这些技术，未来仅受一个人的想象力限制。