第一章 你好呀，未来的造物魔法师！/ Chapter 1 Hello, Future Creation Magician!

你有没有过蹲在电视机前，盯着《哈利·波特》里魔杖挥一下就能变出东西的镜头，偷偷把家里的筷子当成魔法棒，对着文具盒念念有词的时候？或者抱着《玩具总动员》的玩偶，想着要是能自己做一个全世界只有一个的巴斯光年，该有多酷？其实呀，你梦想里的“造物魔法”，早就从电影里走到我们身边啦——它的名字叫3D打印（3D Printing），是现在全世界小朋友都在学的超酷技能哦！

你看你早上用的带独角兽图案的铅笔盒，可能是3D打印的；你玩的指尖陀螺，很多也是3D打印的；你去牙医那里做的牙套，也是3D打印的——每个人牙套的形状都是专门为你定制的，只有你能戴，是不是很神奇？还有航天公司SpaceX的火箭零件，很多也是3D打印的，更轻更结实，火箭能飞得更高更远；国际空间站里的宇航员，甚至用3D打印机打印自己需要的零件，不用等地球寄过去，省了好多时间呢！就连你偶尔吃到的造型奇特的巧克力，也可能是3D打印出来的哦。

1. 藏在生活里的造物魔法 / The Creation Magic Hidden in Daily Life

很多人觉得3D打印是很高端的科技，离自己很远，但其实它早就悄悄藏在你的生活里啦！你逛文具店的时候，看到那些造型奇特的卡通书签、带镂空设计的铅笔盒，很多都是3D打印做出来的；你去科技馆玩的时候，看到的那些会动的机器人模型、恐龙骨架模型，也大多是3D打印的；甚至你穿的运动鞋的鞋底，有些也是3D打印的，更贴合你的脚型，跑起来更舒服。

【📷 插图1-1 | 生活中的3D打印制品】：画面分四个小格子，分别是3D打印的独角兽铅笔盒、指尖陀螺、牙套、巧克力小爱心，每个旁边都标注“你见过这些吗？它们都是3D打印的哦！”。（纸书印刷为全彩插图，电子版可点击放大查看细节，Markdown标记为`<!-- 插图1-1：生活常见3D打印制品，alt文本：四个小格子分别展示3D打印的独角兽铅笔盒、指尖陀螺、定制牙套、巧克力爱心 -->`）

> 💡 电子版侧边栏小科普：3D打印还有一个专业名字叫“增材制造（Additive Manufacturing）”，和做木雕那种把多余部分切掉的“减法制造”不一样，它是像搭积木一样一层一层加材料做出来的，所以几乎不会浪费材料，超级环保哦！

你有没有过拆了家里的旧玩具，想看看里面是什么结构的经历？或者画了一幅超酷的机器人设计图，想让它变成真的拿在手里？以前的制造方法很难做到这些，但是3D打印可以！只要你敢想，几乎没有什么东西是它做不出来的。小到一颗螺丝钉，大到一栋房子，甚至航天飞机的外壳，3D打印都能搞定。

2. 3D打印到底是什么？你的第一支魔法画笔 / What Is 3D Printing? Your First Magic Paintbrush

如果你会画画，肯定知道在纸上画出来的画是平的，只能看，不能摸，更不能拿在手里玩。那如果有一支魔法画笔，你画什么，它就能给你变出一个真的、能摸得到的、和画的一模一样的东西，是不是超级酷？3D打印就是这支现实里的魔法画笔！

普通的打印机（就是家里打印作业的那种）是把墨水印在纸上，打印出来的是平的2D图案，只能看；而3D打印是“打印”出立体的3D东西，你可以摸它、拿它、玩它，就像真的变出来的一样。【📷 插图1-2 | 普通打印 vs 3D打印对比】：左边是一张打印在纸上的小恐龙图案，右边是一个3D打印的、能拿在手里的小恐龙模型，中间画一个箭头，标注“从2D到3D，就是魔法的一步！”】

那3D打印是怎么做到的呢？其实原理特别简单，就像你玩堆沙堡、堆千层蛋糕一样：你先把小恐龙的形状在电脑里画出来，做成3D模型，然后电脑会把这个小恐龙切成一层一层的薄片，每一层的厚度只有0.1毫米，比你的头发丝还细呢！然后打印机的“魔法画笔”（也就是打印头）就会像挤奶油一样，把塑料或者其他材料，一层一层堆在打印台上，每一层堆完很快就凝固了，一层一层堆上去，最后就变成了一个完整的小恐龙！

是不是特别简单？你以后也可以当这个“魔法师”，只要你想得到，就能用3D打印做出来。

> ⚠️ 魔法安全提示：3D打印的时候，打印头的温度会超过200℃，比烧开水的温度还高！千万不要在打印机工作的时候用手摸打印头和加热的耗材，要等它完全冷却到室温之后再碰，不然会烫伤哦！不过常用的PLA耗材是从玉米、木薯里提取的，没有毒，打印出来的东西摸起来是温温的，完全安全，小朋友可以放心玩。

3. 3D打印都能做什么？只有你想不到，没有它做不到 / What Can 3D Printing Do? Anything You Can Imagine

很多小朋友第一次知道3D打印的时候，都会问：“那它到底能做什么呀？”答案超级简单：只有你想不到，没有它做不到！我们可以把3D打印能做的事情分成四大类，每一类都有超多好玩的东西等着你发现哦！

3.1 好玩的玩具和文具 / Fun Toys and Stationery

这是小朋友最感兴趣的部分啦！你有没有过和同学买一模一样的陀螺，结果自己的总是转不了多久的经历？要是你用3D打印自己设计一个陀螺，把重心调得低低的，转得比所有同学的都久，是不是超级有面子？ 还有你写作业用的铅笔盒，要是你能自己设计一个带你自己名字的、还有你喜欢的奥特曼图案的铅笔盒，全班只有你有一个，再也不会和同学拿混了，是不是很棒？甚至你最喜欢的乐高小人缺了一个胳膊，不用再买新的套装，你只要在电脑里画一个胳膊，打印出来安上去，就和新的一样啦！ 更厉害的是，3D打印还能打印带活动零件的玩具哦！比如你自己设计一个会开门的小汽车，或者一个关节能动的机器人，和你在玩具店买的没什么两样，但是全世界只有你有，因为是你自己设计的！

【📷 插图1-3 | 3D打印的玩具和文具】：画面展示3D打印的定制陀螺、带名字的铅笔盒、补好的乐高小人、活动关节机器人，旁边标注“这些都是小朋友自己打印的哦！”】

3.2 实用的生活小物 / Practical Daily Little Things

3D打印不仅能做好玩的，还能做实用的东西帮家里分担家务呢！你妈妈是不是总抱怨洗手台上的口红、护肤品乱糟糟的？你可以在电脑里画一个带分隔的小架子，打印出来给妈妈，她的口红就能整整齐齐排在里面了。你爸爸是不是经常回家找不到钥匙？你给他设计一个挂钩，打印出来粘在门口，爸爸的钥匙再也不会乱丢了。 还有你自己，是不是总是找不到放眼镜的地方？打印一个小青蛙形状的眼镜架，放在书桌上，你的眼镜就有家啦！冬天的时候，你给爷爷打印几个防滑的杯垫，爷爷喝茶的时候再也不会烫到手，也不会把杯子弄滑掉啦。

3.3 厉害的科技大用途 / Amazing Big Tech Uses

3D打印不仅能做小东西，还能做超厉害的科技用途哦！现在很多火箭、飞机的零件都是用3D打印的，因为3D打印能把零件做得更轻、更结实，火箭飞起来更省燃料，飞机飞起来更安全。还有建筑师会用3D打印做房子的模型，你设计的未来房子，打印出来之后真的能住人哦！ 现在还有科学家用3D打印做建筑，比如中国已经用3D打印打印了一整栋两层的小楼，只用了一天时间就盖好了，比传统盖房子快多了，而且更结实，还能抗地震。还有考古学家会用3D打印打印文物的模型，不用碰真的文物就能研究，不会把几千年的宝贝弄坏啦。

3.4 暖心的公益小帮手 / Warm-Hearted Public Welfare Helper

3D打印还能用来帮助别人哦！美国有个叫卡米拉的小女孩，她的同学天生没有左手，吃饭、写字、玩滑板都很不方便，卡米拉就用3D打印给同学做了一只能灵活活动的手，能

能抓住铅笔、拿酸奶杯，甚至能滑滑板！是不是超厉害？这不是电影里的情节，是真实发生在美国的事哦。不止是给小朋友做义肢，3D打印还能做很多暖心的事：中国有个叫“Maker Kids”的青少年创客团队，给山区的残疾小朋友打印了120多只轻便的义肢，上面还印着小朋友喜欢的卡通图案，那些以前连走路都不方便的小朋友，现在能跑能跳，还能和同学一起上体育课啦；国外的动物保护组织用3D打印给小猫咪、小狗狗打印断腿用的假肢，那些被车撞伤的小流浪动物，现在又能蹦蹦跳跳找吃的啦；2020年疫情期间，很多3D打印爱好者小朋友和大人们一起，给医院打印护目镜、口罩支架，帮医生护士保护自己，那时候3D打印可是出了超大的力呢！哦对，3D打印还能帮你省钱哦：比如你最喜欢的动画片出联名钥匙扣，卖20块钱一个，你要是自己建模打印，成本只要2块钱，还能自己加喜欢的图案；你同桌的玩具小汽车坏了一个轮子，你不用帮他买新的，打印一个轮子安上去，又能和新的一起玩了，同桌肯定特别感谢你。

4. 3D打印的秘密：魔法背后的简单原理 / The Secret of 3D Printing: The Simple Principle Behind the Magic

你可能会问：“3D打印这么厉害，是不是特别难呀？”当然不是啦！它的原理特别简单，你小时候肯定玩过类似的游戏哦！你还记得你堆的千层蛋糕吗？一层奶油、一层蛋糕胚、一层水果，堆啊堆，最后就变成了一个高高的、好吃的千层蛋糕。3D打印做的就是类似的事：它先把你要的东西切成一层一层的薄片，每一层的厚度只有0.1毫米，比你头发的直径（大概0.05-0.1毫米）还要薄哦！然后打印机的“魔法画笔”（打印头）就会像挤奶油一样，把加热到半熔融状态的PLA耗材，一层一层挤在打印台上，每一层挤完几十秒就凝固变硬了，一层一层堆上去，最后就变成了一个完整的、能摸能玩的立体东西！ 是不是特别简单？就像你堆千层蛋糕一样，只要一层一层堆，就能做出任何你想要的东西！ 【📷 插图1-4 | 3D打印原理示意图】：左边是一个完整的3D打印小猫咪模型，中间是被切成薄片的示意图，每一层都标了厚度0.1mm，右边是打印机正在一层一层打印的过程，打印头挤着耗材，旁边标注“像堆千层蛋糕一样简单！”。（纸书印刷为全彩插图，电子版可点击放大查看每一层的细节，Markdown标记为`<!-- 插图1-4：3D打印原理示意图，alt文本：左侧是完整的3D打印小猫咪模型，中间是被切成薄片的截面图，标注每层厚度0.1mm，右侧是打印机逐层打印的过程，打印头挤出耗材 -->`） ```mermaid graph LR A[我有一个想法！<br>（比如我想做一个小恐龙）] --> B[画3D模型<br>（用建模软件搭出小恐龙的样子）] B --> C[切片<br>（电脑把小恐龙切成0.1mm厚的薄片）] C --> D[逐层打印<br>（打印头像挤奶油一样一层一层堆材料）] D --> E[成品出来啦！<br>（能摸能玩的小恐龙）] ``` > 💡 电子版侧边栏小科普：为什么3D打印叫“增材制造（Additive Manufacturing）”？和传统的“减法制造”不一样哦！比如你要做一个木雕的小熊，传统的方法是从一块大木头上把多余的部分切掉、磨掉，最后剩下小熊，会浪费很多木料；而3D打印是从无到有，一层一层加材料，只加你需要的地方，几乎不会浪费材料，

能抓住铅笔、拿酸奶杯，甚至能滑滑板！是不是超厉害？这不是电影里的情节，是真实发生在美国的事哦。后来卡米拉还成立了叫“魔法之手”的公益社团，现在已经有200多个来自不同国家的小朋友加入了，他们不仅给残疾小朋友打印义肢，还会教这些小朋友自己设计义肢的图案，印上他们喜欢的艾莎公主、蜘蛛侠的图案，让义肢不再是冷冰冰的医疗器械，变成了属于他们自己的“超级装备”。不止是给小朋友做义肢，3D打印还能做很多暖心的事：中国有个叫“Maker Kids”的青少年创客团队，给山区的残疾小朋友打印了120多只轻便的义肢，上面还印着小朋友喜欢的卡通图案，那些以前连走路都不方便的小朋友，现在能跑能跳，还能和同学一起上体育课啦；国外的动物保护组织用3D打印给小猫咪、小狗狗打印断腿用的假肢，那些被车撞伤的小流浪动物，现在又能蹦蹦跳跳找吃的啦；2020年疫情期间，很多3D打印爱好者小朋友和大人们一起，给医院打印护目镜、口罩支架，帮医生护士保护自己，那时候3D打印可是出了超大的力呢！深圳有个小学三年级的创客社团，小朋友们用家里闲置的3D打印机，给一线的医生打印了1000多个不勒耳朵的口罩支架，还上了当地的新闻，那些医生阿姨说，戴了小朋友做的支架，耳朵再也不会疼了，特别感动。哦对，3D打印还能帮你省钱哦：比如你最喜欢的动画片出联名钥匙扣，卖20块钱一个，你要是自己建模打印，成本只要2块钱，还能自己加喜欢的图案；你同桌的玩具小汽车坏了一个轮子，你不用帮他买新的，打印一个轮子安上去，又能和新的一起玩了，同桌肯定特别感谢你。

4. 造物魔法的“魔法材料”：3D打印的耗材 / The "Magic Material" of Creation: 3D Printing Filament

你肯定好奇，3D打印用的“魔法材料”到底是什么呀？其实就是我们说的“耗材（Filament）”，就像画画用的颜料、写字用的笔芯一样，是3D打印的“食物”，打印机“吃”了这些材料，才能变出你想要的东西哦！

4.1 最常用的PLA耗材：植物做的安全魔法材料 / The Most Common PLA Filament: Safe Magic Material Made from Plants

现在小朋友入门用的最多的耗材，就是PLA耗材，它的全名叫聚乳酸（Polylactic Acid），是不是很长？你只要记成“玉米耗材”就行啦！因为它是从玉米、木薯、甘蔗这些植物里提取的淀粉，再加工做成的，和你喝的玉米糊、吃的木薯糖水的原料差不多，完全没有毒。打印出来的东西摸起来是温温的，没有刺鼻的味道，就算小朋友不小心拿到手里啃一口（当然我们不鼓励哦）也不会生病，而且扔到泥土里，只要几个月就能完全分解掉，变成植物的肥料，超级环保，比你用的塑料文具盒、塑料袋环保100倍呢！ PLA耗材还有好多好多的颜色哦：红的、黄的、蓝的、紫的，还有带闪粉的、透明的、夜光的，你甚至可以买到能打印出金属质感的PLA耗材，打印出来的钥匙扣亮闪闪的，和真的金属的一样，特别酷！一公斤PLA耗材只要三四十块钱，能打好几十个小玩具，比你在玩具店买便宜多啦！

> ⚠️ 魔法材料安全提示：虽然PLA耗材是无毒的，但是打印的时候打印头的温度会到180-220℃，比烧开水的温度还高，所以千万不要在打印机工作的时候碰打印头，也不要吃耗材哦！打印完成之后，等打印机完全冷却再拿东西，不然会烫到小手的！

4.2 其他超酷的魔法材料 / Other Cool Magic Materials

除了普通的PLA耗材，还有很多超酷的特殊耗材哦！ 比如可溶解的PVA耗材：这种耗材遇到水就会融化，小朋友可以用它做那种需要拆的模型，比如打印一个带内部结构的恐龙骨架，外面用普通PLA打印，内部支撑用PVA打印，打印完之后把模型放到水里泡一会，内部的PVA就没了，恐龙骨架就变空心的了，特别适合做复杂的模型。 还有弹性TPU耗材：这种耗材软软的，像橡皮筋一样，打印出来的东西能拉能伸，你可以用它打印手机壳、手表带，甚至能打印一个能捏的泡泡玩具，捏起来QQ弹弹的，特别解压！ 还有可食用的耗材：现在已经有专门做巧克力、软糖的3D打印耗材了，用食品级的3D打印机，你就能打印出带你自己名字的巧克力、带卡通图案的软糖，做生日礼物送给同学，他们肯定羡慕坏了！ 还有金属耗材：把金属粉末和黏合剂混合做成的耗材，打印出来的东西是金属的，特别结实，你能用它打印钥匙扣、小挂饰，甚至能打印一个小锤子，敲钉子都不会坏！

【📷 插图1-6 | 不同的3D打印耗材】：画面展示一卷红色的PLA耗材、一卷透明的PVA耗材、一卷蓝色的TPU耗材、一块打印好的巧克力、一个金属钥匙扣，旁边

你有没有过蹲在电视机前，盯着《哈利·波特》里魔杖挥一下就能变出东西的镜头，偷偷把家里的筷子当成魔法棒，对着文具盒念念有词的时候？或者抱着《玩具总动员》的玩偶，想着要是能自己做一个全世界只有一个的巴斯光年，该有多酷？其实呀，你梦想里的“造物魔法”，早就从电影里走到我们身边啦——它的名字叫3D打印（3D Printing），是现在全世界小朋友都在学的超酷技能哦！

你看你早上用的带独角兽图案的铅笔盒，可能是3D打印的；你玩的指尖陀螺，很多也是3D打印的；你去牙医那里做的牙套，也是3D打印的——每个人牙套的形状都是专门为你定制的，只有你能戴，是不是很神奇？还有航天公司SpaceX的火箭零件，很多也是3D打印的，更轻更结实，火箭能飞得更高更远；国际空间站里的宇航员，甚至用3D打印机打印自己需要的零件，不用等地球寄过去，省了好多时间呢！就连你偶尔吃到的造型奇特的巧克力，也可能是3D打印出来的哦。

1. 藏在生活里的造物魔法 / The Creation Magic Hidden in Daily Life

很多人觉得3D打印是很高端的科技，离自己很远，但其实它早就悄悄藏在你的生活里啦！你逛文具店的时候，看到那些造型奇特的卡通书签、带镂空设计的铅笔盒，很多都是3D打印做出来的；你去科技馆玩的时候，看到的那些会动的机器人模型、恐龙骨架模型，也大多是3D打印的；甚至你穿的运动鞋的鞋底，有些也是3D打印的，更贴合你的脚型，跑起来更舒服。

【📷 插图1-1 | 生活中的3D打印制品】：画面分四个小格子，分别是3D打印的独角兽铅笔盒、指尖陀螺、牙套、巧克力小爱心，每个旁边都标注“你见过这些吗？它们都是3D打印的哦！”。（纸书印刷为全彩插图，电子版可点击放大查看细节，Markdown标记为`<!-- 插图1-1：生活常见3D打印制品，alt文本：四个小格子分别展示3D打印的独角兽铅笔盒、指尖陀螺、定制牙套、巧克力爱心 -->`）

> 💡 电子版侧边栏小科普：3D打印还有一个专业名字叫“增材制造（Additive Manufacturing）”，和做木雕那种把多余部分切掉的“减法制造”不一样，它是像搭积木一样一层一层加材料做出来的，所以几乎不会浪费材料，超级环保哦！

你有没有过拆了家里的旧玩具，想看看里面是什么结构的经历？或者画了一幅超酷的机器人设计图，想让它变成真的拿在手里？以前的制造方法很难做到这些，但是3D打印可以！只要你敢想，几乎没有什么东西是它做不出来的。小到一颗螺丝钉，大到一栋房子，甚至航天飞机的外壳，3D打印都能搞定。

2. 3D打印到底是什么？你的第一支魔法画笔 / What Is 3D Printing? Your First Magic Paintbrush

如果你会画画，肯定知道在纸上画出来的画是平的，只能看，不能摸，更不能拿在手里玩。那如果有一支魔法画笔，你画什么，它就能给你变出一个真的、能摸得到的、和画的一模一样的东西，是不是超级酷？3D打印就是这支现实里的魔法画笔！

普通的打印机（就是家里打印作业的那种）是把墨水印在纸上，打印出来的是平的2D图案，只能看；而3D打印是“打印”出立体的3D东西，你可以摸它、拿它、玩它，就像真的变出来的一样。【📷 插图1-2 | 普通打印 vs 3D打印对比】：左边是一张打印在纸上的小恐龙图案，右边是一个3D打印的、能拿在手里的小恐龙模型