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畅想3D打印创造的未来

:畅想3D打印创造的未来

杰里米·里夫金在《第三次工业革命》写道:“第三次工业革命 40 年的基础设施建设将创造出无数的新商机和就业机会..... 即将到来的互联网技术与可再生能源结合而释放的合作性权力,将从根本上重构人类的关系。”而最近大热的3D打印机则可能是这第三次工业革命中的一项革命式技术。

其实3D打印这一概念早在上世纪80年代就已经出现了。从1986年Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机到1995年MIT创造了了“3D打印”这个名词,3D打印正在一步步的朝我们的生活走来。英国的《经济学人》杂志认为3D打印技术将与数字化生产模式一起推动实现新的工业革命,美国《时代》周刊已将3D打印产业列定义为“美国十大增长最快的工业”,越来越多的科技媒体也在竞相讨论着关于3D打印的话题。它给普通人最大的感受就是人人都是发明家,人人都是制造商,只要你想要一个东西,无论是模型、零件甚至食物、汽车,只需你动动鼠标,3D打印机不多时就能将其自动打印成型。这听起来就如同科幻小说中的情节,如同一个取之不尽的宝库那样令人神往。看到这里很多人不禁要问:什么是3D?3D打印真的就那么神奇吗?

简单来说,3D打印就是在两维平面打印的基础上多增加了一维。它的根本工作原理与传统的打印机基本相同,只不过3D打印的原材料更为特殊,经过与电脑连接之后,打印机将这些“打印材料”逐层叠加,通过每一层不同图形的累积,最终形成了一个三维物体,从而将电脑上的模型变为可见的实物。

起初,3D打印只停留在科学家的实验室里,随着技术的发展,这一技术已经逐渐平民化,进入到我们生活里面。最初3D打印机非常庞大,一般只存在于医院、企业、实验室等研究机构中,而且使用费用更是不菲,几十几百万不等。不过目前3D打印机早已不再那般笨重,基本上跟常见的喷墨打印机差不多大小,而且有关3D打印的设计软件也原来越多,有了硬件跟软件的支持,3D打印想不火都难。

到今天,3D打印机已经能够打印出很多东西,对医疗、文化、建筑、食品、汽车等行业也产生了非常大的影响,它的应用范围之广可能是我们无法想象的。理论上来说,只要是能够在计算机上绘制成型的产品都可以通过3D打印机将之付诸现实。下面我们就通过3D打印在各行业带给我们那些美妙绝伦的产品,来畅想一下3D打印所创造的未来吧。

一、传统制造业

3D打印冲击最大的无疑是传统的制造行业。由于3D打印是通过计算机进行建模控制,所以在成本、速度以及打印的精确度上要胜于传统的制造行业。另外由于3D打印快速、精准的特性所致,非常适合用于规模生产,从而降低了成本,提高了效率。

世界首款3D打印汽车Urbee 2

这是一款混合动力的汽车,它的绝大多数零件都是用3D打印的方式完成,而它的打印材料大部分则是塑料,地盘和引擎还是钢铁钢铁材质。这款汽车是由Jim Kor和他的Kor Ecologic团队合力完成。他们认为未来的汽车应该是“用最少的能耗开最远的路程;把生产、使用、回收过程的污染降到最低;尽可能用汽车产地附近的原材料生产汽车”。

Urbee 的生产车间是RedEye,世界上第一款3D打印机摩托车原型也诞生于此。Kor认为3D打印的一个巨大的优势就它具有其他片状金属材料所不具备的灵活性和可塑性。 传统的汽车制造是生产出各部分然后再组装到一起,3D打印机能打印出单个的、一体式的汽车车身,再将其他部件填充进去。据称,新版本3D汽车需要50个零部件左右,而一辆标准设计的汽车需要成百上千的零部件。

于是3D打印让制造业变得更简单。只要将模型的每部分上传到打印机上,经过大概2500小时,就可以将所有的塑料部件集齐,然后他再把这些东西组装在一起。完整的Urbee看上去像是一个大号电脑鼠标。

全球首款采用3D打印技术的滑雪板

Signal跟GROWit 3D两家公司通过3D打印的方式打造了一台滑雪板,不过受制于本身的物体大小,他们将滑雪板分成了一小块一小块地进行打印,最终将各部分通过树脂真空封接接完成。

在外形上与传统的滑雪板并没有什么太大的区别,采用了更加宽的板头设计,外型上也更为大气一些,为了保证期坚固性,Signal在这块滑雪板上加入金属条进行固定。虽然它可以用来滑雪了,滑行速度相当地慢。不过Signal则认为,只要对它进行一些改进,就能解决掉速度慢的问题。

我们都知道,在高速滑行的时候,雪板的坚固程度非常重要。而很多雪板为了提升耐用度和安全性,都采用了一次成型的制造技术。但对于这款3D打印机来说,仅能分块打印,再拼接使用,但坚固程度上肯定是大打折扣,如果要是能有个大点的设备,也许情况就会不一样。我们也期待着,真正能打印出完整滑雪板的3D打印机能快点出现。

二、医疗行业:

对于那些需要器官移植的患者来说,3D 打印技术无疑是他们的福音。一方面我们无需担心不同机体器官之间的排异反应,另一方面相较于人体器官,3D打印成本非常之低,例如打印一个人体心脏瓣膜,只需要价值10 美元的高分子材料即可。

3D打印人体器官

英国赫瑞瓦特大学成功研制了一种基于胚胎干细胞能够定制化打印制造人体器官组织的新技术。如果这项技术可以普及开来的话,许多重症患者就能够很容易的获得可供移植的肝脏、心脏、人体组织等其他人造器官。

之前科学家已经用相同的方法制造除了骨骼和皮肤,不过目前他们希望能够培育更复杂的胚胎细胞架构,从而打造出精密的“人体器官”。科学家研究发现,通过改变 3D打印机喷嘴直径可精确控制细胞分发的速度,新打印形成的胚胎细胞具有能够转变成为任何类型细胞的能力。如果这项技术最终成行的话,不仅解决了器官捐量上的难题,同时可以避免器官移植排斥性等难题带来质上的提高。

该项目的负责人威尔-休博士表示:这是人类首测实现用3D打印机制造人类干细胞,这项技术能够制造更多精准的人体器官从而去帮助更多人。长远规划来看,打造能够依据患者的细胞进行定制和人体植入的3D人体器官,实现该计划的第一步;接下将干细胞转变成为人们所期望的细胞,使之能够最终培育形成新的人造器官,从而完全匹配患者的身体情况。

毁容者的救星

据《悉尼先驱晨报》报道,一名患者因为癌症不得不切除了脸的大半部分,从此他的脸上留下了一个大洞,更糟的是因为这个原因他将无法进行正常的饮食,只能依靠饲管进食,必须用手托着脸才能够说话。

医生首先利用CT和面部扫描技术扫描Moger的头骨,然后根据扫描的图像在电脑中构建正常的脸部3D模型,最后利用3D打印技术将模型打印出来。通过使用特殊的尼龙塑料,医生可以打印出的假脸能够与患者面部进行完全贴合。无独有偶,用来固定假脸的螺丝也是3D打印的产物。

手术是非常成功的。半边的假脸令患者Eric Moger的生活发生了质的变化,不仅能够正常进行饮食,而且说话时再也不用托着嘴巴。他本人也对生活重新燃起了希望。而这一切,正式归功于3D打印技术。

三、文物保护

3D打印出的复制品可以作为博物馆里文物的替代品予以展出,避免真品遭受到意外的伤害。

本文来源:腾讯数码 作者:腾讯数码

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