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食物、屋子都能列印出來!看3D印表機的創新應用和面對的挑戰

創新拿鐵

想像一下,當標榜「現點現做」的餐廳,不再是由廚師接單製作餐點,取而代之的是一台3D印表機,只需輸入點單,印表機便開始噴射原料,層層堆疊出作工精美的食物。

過去我們曾看過3D印表機印出玩具、機器人等物品,隨著3D列印技術日漸成熟,輸出的材質不再受限於塑膠或金屬,相關應用更是讓人驚豔,不論是擺盤精美的食物、造型獨特的住宅,全都可由3D列印完成。

1.餐具、餐點都是3D列印,Food Ink餐廳今年快閃台北

3D列印食品剛推出時,所能使用的「墨水」原料僅限於糖、巧克力及麵團,可製作的食物有限。現在則進展至以新鮮蔬果打成泥製成原料,增添更多食物的選擇。

由荷蘭3D印表機製造商by flow成立的Food Ink團隊,2016年在倫敦推出全球首間提供3D列印食品的概念性餐廳。 店內的桌椅、吊燈及餐具,以及從開胃菜至甜點的9道菜,全由3D印表機製成。即使這頓飯吃下來,需花費250英鎊(約台幣1萬元),依舊成功引爆話題。

3D列印食物的技術與3D印表機的使用大致相同,先透過電腦設定形狀,再由針頭擠出泥狀的食物,靠著層層堆疊形成食物的形狀,最後由廚師裝飾擺盤。

Food Ink在倫敦餐廳提供魚子醬、牛排、炸魚薯條等餐點,由於3D印表機的機械手臂穩定度比廚師的雙手更好,在製作作工精細的分子料理時可展現絕佳的技術。不過Food Ink公關經理Sasha Mather表示,「在列印肉類食品時必須通過衛生單位的檢驗,且要保留肉的紋理及口感,是較大的挑戰。」

Food Ink團隊集結建築師、藝術家、廚師、設計師及工程師,期待透過最新科技顛覆人們過去的飲食習慣及用餐經驗,搶先品嚐「未來的滋味」。Food Ink 2016年陸續在全球各大城市設立概念性的快閃餐廳,用餐採取預約制。根據該公司官網報導, 台灣也是他們2017年鎖定快閃的城市之一,想嘗鮮別忘留意預約時間。

2.3D列印食物逼真,老人、NASA都受惠

除了為高級餐廳製造話題,3D列印食品確實發揮功效。隨著老齡人口大幅增加,為解決吞嚥困難的老年人及病人,對泥狀食物失去胃口而造成營養不良的問題,歐盟2012年耗資3年300萬歐元投入自動化及個人化食品供應鏈的研究。

德國生物科技公司Biozoon 2010年起開始將雞肉、豌豆及紅蘿蔔等食材打成泥,加入些許吉利丁後,倒入雞腿等食物造型凍模中定型。以此種方式製作的餐點,既可看得到食物原形,又有入口即化的口感,廣受德國養老院歡迎,如今加上3D列印技術,又能有更多元的變化。

Biozoon的目標是將每餐所需的營養素與天然食材混合,用3D食物列表機印出客製化的食物,該公司研發主任Sandra Forstner表示,雖然要印出較複雜的3D食物還需要很多研究及測試,「 但我絕對可以想像,未來類似3D列印食物的選擇會變得更為普遍 」。

對於長期在浩瀚宇宙旅行的太空人們來說,能吃到地球上的食物就很滿足。2003年在國際太空站服務的前太空人Ken Bowersox回憶,真空包裝食物吃久了,每個太空人想到重口味、帶有酥脆口感的食物就口水直流。

美國太空總署(NASA)為了讓長期出任務的太空人可以有效率、愉快的用餐,又能兼顧營養,2013年贊助德州研發公司 Systems and Materials Research Consultancy ,希望研發可穩定提供營養且種類多元的3D列印食物。

該公司研發可製作pizza的3D印表機,作法是將人類一天所需的營養素磨成粉後,透過機器列印成pizza,簡單加熱後就能讓太空人難得一嘗pizza餅皮酥脆的口感。研發人員Anjan Contractor表示,這種pizza完全沒有水分,至少可保存30年,適合一趟任務可能需要耗時數年的太空旅行。

可惜該公司還沒等到pizza上太空的日子,便被美國國會削減預算。Anjar Contractor與幾位友人不放棄3D列印食物的想法,另成立3D列印食物公司BeeHex,專門在演唱會、體育賽事及遊樂園等地提供客製化的3D列印pizza。顧客可透過BeeHex的app點餐及付款,從製作pizza到完成只需4分鐘,比廚師製作pizza的時間快5分鐘,大幅縮短在人潮擁擠場所等待食物的時間。

3.蓋房子只需按一鍵,杜拜發展3D列印大城

3D列印不僅顛覆大眾對飲食的想像,就連建築業也擋不住這股趨勢。杜拜建築科技公司Cazza聲稱,透過他們特別設計的3D列表機,可在一天內堆疊出200平方公尺的混凝土,效率比傳統建築方法高過一半以上。

美國南加州大學教授Behrokh Khoshnevis在2009年首次提出3D列印建築概念,此後受到各界廣泛的討論,尤其又以發展快速的杜拜最為重視此項技術。

杜拜目前已出現3D列印建築,還有3D列印的智慧棕櫚樹,樹葉以太陽能板製成,樹幹則有可提供充電服務及wifi訊號的設計。全力鑽研3D列印技術的杜拜,希望在2030年之前,成為城市中四分之一建築皆以3D列印完成的科技大城,而Cazza也是重要合作夥伴之一。

3D列印建築將水泥等建材變成列印原料,由建築師將藍圖輸入後,便可透過噴嘴堆疊成形,不僅省時省力,還可避免不必要的建材浪費,以及建築裝修時產生的汙染、噪音等,使得越來越多公司有意發展此技術。

中國科技公司盈創2014年在24小時內印出超過10棟平房,以驚人效率成功躍上新聞版面,2016年也與伊拉克等戰亂中國家商討合作,透過3D列印房屋加速戰後重建速度。

荷蘭建築公司DUS 2013年打造一個3.5公尺高的3D印表機,開始在阿姆斯特丹的運河旁印製一棟有13個房間的運河屋,完工後將作為3D列印博物館,售票開放民眾一窺未來趨勢。該運河屋著重於使用不同環保建材,前美國總統歐巴馬曾於2014年慕名參觀。

從上述3間利用3D列印技術打造建築物的公司來看,盈創得在一處進行列印,再靠著工人運送印出物件至工地組裝,若組裝不佳,將使房屋出現更高風險,Cazza的秘密武器是可在工地現場列印的3D印表機,且印出的成品不會看到層層堆疊的痕跡。而DUS雖然有現場列印的技術,可是列印一棟運河屋耗時3年,因此Cazza自認在3D列印建築握有領先優勢。

4.材料受限、器材難用,3D列印普及有困難

儘管3D列印的應用越來越讓人大開眼界,但材料受限提高生產用品所帶來的風險以及3D印表機昂貴,依舊是目前遭遇的難題。

以3D列印食物來說,食物口感與傳統食物的差距,是消費者最大考量。畢竟若可以吃原形食物,誰會選擇將食物打成泥再印出來的3D列印食物?其次,3D列印食物相當耗時,無法短時間內大量製作食物,其他如食安、3D列印機花費過高,都成3D列印食物要普及的挑戰。

3D列印建築則有安全疑慮,蓋一棟房子不只需要混凝土,若3D列表機可裝載的原料「墨水」有限,將使得成品出現許多高風險的問題。雖然部分公司推出的住宅標榜具防震功能,不少人仍質疑其安全性是否通過國家標準。

另一方面,為了讓3D印表機變得更普及,2014年出現一股平價3D印表機潮流,價格從數百萬降至平均一台只需500美元,卻沒有得到熱烈迴響。因為家用3D印表機需要自行組裝、操作不易,若要印製精美物品還得升級至更高階機種,使得這股熱潮很快就歸於平靜。

隨著科技日新月異,預期3D列印將不斷克服挑戰,發展出更多創新應用,但是一般大眾是否已經準備好接受這樣的改變?若是你,敢吃3D列印食物、住在3D列印住宅嗎?

本文授權自《創新拿鐵》,作者:Shannon