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一位德克薩斯大學奧斯汀分校的法學院學生向全世界證明，任何有抱負的修補匠都可以幾乎完全用 3D 列印部件製造手槍。科迪·威爾遜的這一發現不太可能很快導致塑膠自制手槍的泛濫，但它確實引發了一些關於一項技術的棘手問題。這項技術直到現在一直被高度吹捧為美國製造業未來的核心。
最近幾天，威爾遜拿著他的“解放者”手槍擺姿勢和射擊的圖片和影片在網際網路上流傳開來。這與 3D 列印或“增材製造”的支持者迄今所追求的形象形成了鮮明對比，在他們的設想中，世界將從機器人假肢、替換髖關節和其他生物醫學奇蹟中受益，這些奇蹟是由熔化的塑膠或金屬逐層製造的，由 CAD（計算機輔助設計）檔案指導。
威爾遜的槍由 15 個零件組成，這些零件是在 Stratasys Dimension SST 機器中用白色ABS 塑膠（一種由化學化合物丙烯腈、丁二烯和苯乙烯製成的聚合物）單獨列印後組裝而成的。只有槍的擊針（一根普通的釘子）和嵌入手柄中的一塊強制性鋼片（為了不違反《不可探測槍支法》(pdf)）是金屬的。威爾遜已經把製造“解放者”手槍（可發射標準手槍彈藥）所需的設計檔案作為免費下載提供給任何有興趣複製他的工作的人。
威爾遜將自己定位為公民自由的捍衛者——尤其是“大眾獲取武器的權利”——併成立了一個名為Defense Distributed的非營利組織來推進這一目標。他的自由主義觀點與免費、開源軟體倡導者或駭客的觀點非常相似，他們會癱瘓網站並拆解像 Windows 這樣的流行軟體來證明它們並不像表面看起來那麼安全——除了一個細節，他想賦予人們製造可能傷害或殺死其他人的裝置的能力。（他還發布了 3D 列印AR-15 半自動步槍部分零件的藍圖。）
從技術上講，威爾遜所謂的“維基武器”突破了 3D 列印能力的界限，尤其是那些無法使用比 ABS 塑膠更堅固或更耐用的材料的低端系統的能力。儘管“解放者”目前只能發射一發子彈，但更好的材料以及改進的設計和後處理技術最終可能會製造出一種可以發射多發子彈而不會散架的武器。
為了更多地瞭解威爾遜的工作對 3D 列印世界可能產生的影響，《大眾科學》採訪了德克薩斯大學埃爾帕索分校W. M. Keck 3D 創新中心主任瑞安·威克。威克分享了他對威爾遜的發明、製造 3D 列印槍的技術挑戰以及 3D 列印所倡導的無拘無束的創造力註定會走向黑暗的現實的想法。
[以下是經過編輯的採訪記錄。]
當您得知有人使用 3D 印表機列印了組裝手槍所需的幾乎所有部件時，您的反應是什麼？
這個故事已經發展了幾個月，甚至幾年，所以相當不令人興奮。我可能最早注意到[威爾遜]正在做的事情是在 Stratasys 介入並沒收了他們租給他的印表機[在 10 月]。我多年來一直聽說有人使用 3D 列印機制造槍支零件。在 3D 列印的發展過程中，發生這樣的事情當然是自然而然的。
使用 3D 列印部件製造可用的槍支有哪些具體挑戰？
以高精度製造零件是一個挑戰，材料效能是另一個挑戰。槍支在槍膛中會產生高能量脈衝，槍支部件在環境條件下開始工作，但很快就會受到更高的溫度和壓力。這種突然的變化會損害槍支的結構完整性，甚至可能使其爆炸。
威爾遜的大部分槍支部件都用 ABS 塑膠製成，這有何意義？
ABS 是一種廉價的聚合物，通常由他使用的那種 3D 印表機使用。有一些塑膠比 ABS 更堅固、更耐用且效能更好，但這些高階材料需要比他擁有的機器更高階的機器。
為什麼 ABS 是低端系統的標準塑膠？
ABS 只是一種商品，一種常用的塑膠，汽車行業多年來一直用它來製造注塑成型零件。[威爾遜的]不同的 3D 列印系統工作方式不同，但它使用的是一種基於擠壓的工藝，類似於熱熔膠槍。ABS 的擠壓溫度[聚合物開始變形並可以被擠壓成層的溫度]低於其他效能更強的塑膠。它不需要可以[在]更高溫度下執行的更昂貴的系統。
為什麼不使用更耐用的塑膠？
Stratasys 提供一種更昂貴的塑膠，名為 Ultem，它在這種應用中可能比 ABS 表現更好。但是您不能使用[威爾遜]使用的低端 [20,000 美元] 工業印表機列印這種高階材料。您需要一臺價格在 100,000 美元到 400,000 美元之間的高階機器才能使用這些更好的塑膠。儘管現在不可能，但這並不意味著有人無法開發出在低端系統上使用更好塑膠的能力。
除了可以使用的材料外，目前低端 3D 印表機還有哪些侷限性？
另一個限制是精度。這些機器不像高端系統那樣具有溫度控制，因此尺寸精度會受到影響。更昂貴的工業系統會考慮零件在製造過程中會發生多少變化。更好的溫度控制使印表機可以更好地調整材料在分層、凝固和收縮時的變化。如果不考慮這些變化，某些層可能會相距較遠，從而產生空隙，導致成品不如預期堅固。
所有這些事情都可以克服。很多人在家裡使用廉價的桌面系統[如 MakerBot 生產的系統]，他們會很喜歡，不斷嘗試和最佳化他們的系統。他們會編寫自己的程式碼，並找出如何補償他們的裝置和材料。我的學生就是這麼做的。您必須開發一些知識才能最佳地使用這些系統。
隨著發明家們開發出這種知識，是否有人擔心他們中的更多人會嘗試使用 3D 列印武器？
3D 列印並不是這裡唯一的使能技術。3D 印表機可能比[製造商用來製造工具的一些計算機數控(CNC)系統]更容易使用，但您仍然可以今天購買一臺CNC 機床並用它來製造武器。事實上，我更害怕那些擁有機械車間專業知識的人[製造武器]，而不是使用 3D 印表機的人。
而且，即使您自己不列印武器的零件，還有一個完整的行業今天使用 3D 列印按需製造零件。您可以在網上上傳您的檔案，甚至無需與任何人交談，並用您的信用卡付款。
能夠使用更好材料的高階 3D 印表機多久才能讓業餘愛好者和發明家負擔得起？
我不知道某些高端系統的成本可以降低多少，因為它們是大型機器，而且它們使用更昂貴的工業元件，這限制了價格的降低幅度。而且高端系統的價格可能不是業餘愛好者的限制因素，因為他們可以使用桌面系統[如MakerBot製造的系統]對其進行增壓，而且沒有任何技術原因說明您不能使用它來列印武器。
您如何對桌面 3D 印表機進行增壓以使其具備這種能力？
我可以將其封閉起來，以便達到更高的溫度並使用[更堅固、更耐用的]材料。我也可以透過修改印表機的加熱器來使列印頭更熱來實現這一點。
人們不太可能修改工業系統，因為像 Stratasys 這樣的公司不允許您訪問其印表機的原始碼。MakerBot 和其他桌面列印機制造商允許。這意味著我可以編寫自己的程式碼來更改這些低端系統上的內容，但我不能在 Stratasys 系統上[更改]。甚至工業系統使用的材料也是受控的。Stratasys 印表機中使用的材料罐甚至有一個微晶片，可以知道它包含什麼材料和多少材料。
威爾遜的實驗將對 3D 列印產生什麼影響？
我有點擔心，但我認為這種型別的專案是不可避免的。我們都希望這些技術能夠被用於造福社會，而且我相信這些好處遠遠大於風險。有很多精彩的例子——定製的助聽器、3D 列印電子產品，甚至是鞋子以及[列印人造人體]器官的努力。政府最終將決定是否應該對該技術進行監管，但我認為這些技術完全顛覆了我們製造產品的方式，並將創新、創業的製造業工作帶回美國。我們已經走了太遠，現在無法回頭。有了這些技術，未來僅受一個人的想象力限制。