宇航員的健康對太空任務(wù)的成功完成至關(guān)重要。宇航員離地球越遠，宇航員的營養(yǎng)供給保障就越困難，再補給任務(wù)的難度也就越大。例如，在載人火星任務(wù)中，宇航員所攜帶食品的保質(zhì)期在太空中必須長達5年。食物必須盡量保持新鮮，以精確提供宇航員所需營養(yǎng)量并盡量減少垃圾產(chǎn)生，同時還要味道可口，以防宇航員吃膩。

美國國家航空航天局（NASA）目前為國際空間站（ISS）提供的食品是獨立包裝的耐貯藏食品，其中很多食品只需在國際空間站的食物加熱器中加熱即可食用。空間站的宇航員也可以選擇各種獨立包裝的凍干輔食和飲品包，不過，還需要用熱水或冷水沖調(diào)。在太空中，食品冷藏方式并不能充分利用這些寶貴的食物資源，因為這些食品在太空中的保質(zhì)期只有6個月。這些食物在食用前會占用儲存空間，食用后的食品包裝則會產(chǎn)生垃圾。

NASA一直在不斷探索新的食物供給方式、新的食物品種，以期為執(zhí)行長時間探索任務(wù)的宇航員提供營養(yǎng)保證。2013年，NASA將小企業(yè)創(chuàng)新研究（SBIR）合同授予一家位于德克薩斯州奧斯汀的創(chuàng)新企業(yè)——系統(tǒng)和材料研究公司（Systems and Materials Research Corporation，SMRC）。該公司提出使用3D打印機制作食物，這些食物能夠為宇航員提供淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪，質(zhì)地可口，同時配合噴墨打印技術(shù)，還能添加微量營養(yǎng)元素，以及不同口味和香味的選擇。

蛋白質(zhì)、淀粉等原味宏量營養(yǎng)素會以干粉的形式儲存起來，然后直接送入3D打印機，在打印噴頭中與油或水混合。微量營養(yǎng)素和調(diào)味品會以液體或糊狀形式分裝，然后通過噴墨打印機添加。這些營養(yǎng)素即使采用粉末形式，也會隨時間而分解，因此NASA的食品科學(xué)家們需要一種能夠準確提供營養(yǎng)量的方式，以應(yīng)對無法避免的食物變質(zhì)問題。營養(yǎng)素過多可能會導(dǎo)致營養(yǎng)素中毒，而營養(yǎng)素太少則會致使營養(yǎng)不良。

時任SMRC高級工程師的安杰?考特拉托（Anjan Contractor）是該公司這項計劃的提出者。這項計劃的最終目的是為身處微重力環(huán)境下的宇航員提供精確、個性化的3D打印營養(yǎng)品。因為在微重力環(huán)境下，宇航員沒時間烹飪?？继乩惺且幻麢C械工程師，其研究重心是添加劑制造、機器人技術(shù)、自動化和軟件開發(fā)，因此他自然而然地就想到了兩者之間的關(guān)系。和大多數(shù)SBIR一期項目一樣，SMRC的方案當時只不過是一個尚未成形的、十分概念化的想法。在NASA的資助下，考特拉托和他的同事成功開發(fā)出一套食物打印系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠利用營養(yǎng)素粉、食用油和其他液體打印出部分基本的食物。

在用于改進營養(yǎng)成分的SBIR二期資金沒有及時到位的情況下，考特拉托開始思考3D食品打印的其他應(yīng)用。考慮到地面上的消費者不大可能對粉末打印的食物感興趣，考特拉托將目光轉(zhuǎn)向新鮮食材。他開始研究能夠制作定制披薩的3D打印機，這種打印機能夠利用傳統(tǒng)面團（甚至是無麩質(zhì)花椰菜）、調(diào)味醬、芝士和其他配料制作定制披薩，一次一個。披薩十分適合3D打印，因為3D打印的特點就是逐層制作?！斑@個想法基本上是源于我為NASA深太空任務(wù)所做的工作”，考特拉托說，“利用這些知識和技術(shù)，我在家制造了一臺原型機?！?/p>

2016年，考特拉托成立了自己的公司BeeHex，一開始考特拉托的策略是帶著這款原型機四處做技術(shù)展示，并將做出來的披薩出售給買午餐的人。有一次，他帶著原型機來到了自己的母校俄亥俄州立大學(xué)參加足球比賽，當?shù)孛襟w報道了這個故事，并且第二天在The Columbus Dispatch頭版發(fā)布了一篇名為“3D打印機有望改變食物生產(chǎn)方式” （3D Printer Promises to Change Way Food is Made）的文章。這篇報道為BeeHex吸引了將近100萬美元的首筆種子基金，投資人是一家連鎖餐廳的老板，他認為該技術(shù)的應(yīng)用潛力巨大，除了制作披薩，還可以制作早餐棒、甜點和烘焙品等。

NASA宇航員克里斯?弗格森（ChrisFerguson）（左）與道格?赫爾利（DougHurley）（右）在約翰遜太空中心宜居性與環(huán)境因素辦公室參加食物品嘗會。隨著NASA將目光轉(zhuǎn)向月球、火星，以及更遠的載人太空任務(wù)，NASA開始研究如何保持食物的新鮮度、營養(yǎng)成分和味道，以便于宇航員離開地球后依然能夠享受美味的食物并獲得所需營養(yǎng)

“從那時到現(xiàn)在，我們走過了一條漫長的道路”，考特拉托說。他先是將BeeHex搬到俄亥俄州的首府哥倫布，然后開始研究生產(chǎn)型原型機，這款機器可以根據(jù)任務(wù)需求進行自定義。首先，他對機器進行了改造，使之能夠裝飾餅干和蛋糕。盡管BeeHex并非首個將3D打印技術(shù)應(yīng)用于食物制作、蛋糕甜點裝飾的公司，考特拉托說他的工藝方法源自他通過SMRC為NASA所做的相關(guān)工作。BeeHex生產(chǎn)的食品打印機稱作Chef 3D，該機器能夠在食物上制作裱花和紋理，如蛋糕邊緣的裝裱絲帶、一朵花、四季主題的餅干等，而這些設(shè)計以往都需要技術(shù)嫻熟的蛋糕裝裱師才能完成。

BeeHex也在嘗試其他商業(yè)模式。其中一個方向就是獨立式打印機，面包店可以用該打印機按需求設(shè)計甜品。BeeHex公司以最低成本為面包店部署該打印機，并且只在使用期間收費?！拔覀儠诟鐐惒家患翌H受歡迎的甜品店里安裝一臺這樣的3D打印機?！笨继乩姓f，“任何顧客都可以走到這臺機器前，選一個形狀進行打印，當場得到一塊新鮮的定制甜品?！?/p>

BeeHex與美國陸軍合作開發(fā)的這項技術(shù)的一個用途就是收集、分析個人的生理數(shù)據(jù)，然后根據(jù)每個人的需求量身定制早晨或午餐

作為BeeHex的創(chuàng)始人之人，安杰?考特拉托首次涉足3D食物打印是制作披薩，他利用該技術(shù)將面團、調(diào)味醬、芝士、其他配料一層層打印出來，制作出一塊自定義披薩。他稱贊NASASBIR資金在探索利用營養(yǎng)粉、油脂及其他液體打印基本食物方面作出了突出貢獻。正是有了這些知識和技術(shù)基礎(chǔ)，他的3D打印披薩才有可能出現(xiàn)

BeeHex的產(chǎn)品體系中還有其他3D打印食品技術(shù)。例如，考特拉托目前正在研究一款體能恢復(fù)棒打印機，該機器能夠根據(jù)每個人的獨特需求，如遺傳信息、新陳代謝特征和血液標記物等，量身定制私人早餐或晚午餐營養(yǎng)棒。“我們正嘗試將該機器與心率、燃燒的卡路里、水合作用水平等生理數(shù)據(jù)聯(lián)系起來?！笨继乩杏懻撛诟鐐惒嫉貐^(qū)的健身房安裝這樣一臺打印機時說。“人們鍛煉完后能立即得到一根個性化的能量棒，該能量棒包含30%的日推薦營養(yǎng)值?！?/p>

BeeHex與美國陸軍的合作研究大大提升了早餐棒制作?！巴ㄟ^這個項目，我們收集了士兵的個人資料，包括遺傳信息、乳糖不耐癥或者可能導(dǎo)致乳糖不耐受的基因、糖尿病、過去7天的體能活動?！笨继乩姓f，“然后我們制作了體能恢復(fù)棒?！?/p>

盡管該設(shè)備在地球上擁有巨大的應(yīng)用潛力，BeeHex尚有2項針對Chef 3D打印設(shè)備的專利未申請。考特拉托相信3D打印設(shè)備真正的革命性進展將出現(xiàn)在太空中，屆時人體組織也可能逐層打印，而無需擔心上層組織壓碎下層組織。

“我相信這一切遲早會實現(xiàn)，對此我深信不疑?！笨继乩姓f?！把邪l(fā)新藥物或人體部位所需的組織或器官能夠在太空中生長。這可能需要30年或60年甚至100年的時間，但是將來很可能會實現(xiàn)。而這一切的基礎(chǔ)就是3D打印——而這正是我們當前正在做的事情?！?/p>