【3D打印高端演講】3D打印的數(shù)據(jù)模型

【導(dǎo)讀】 6月下旬，世界3d打印大會在青島舉行。南極熊3D打印網(wǎng)也到了現(xiàn)場進(jìn)行了大量的報(bào)道，詳情請看南極熊報(bào)道 http://www.dddyin.com/forum-103-1.html 。南極熊作為一個(gè)3d打印的專業(yè)媒體平臺，一直致力于推動中國3D打印行業(yè)的發(fā)展。希望下面的一些內(nèi)容對大家有所啟發(fā)。


Silvia Benveruti：我非常高興參加這次會議，我代表我的同事來進(jìn)行這次演講。

我曾經(jīng)參加過一項(xiàng)研究，這個(gè)研究受到了來自于歐洲航空機(jī)構(gòu)的ESA相關(guān)的自助和支持，我們通過這個(gè)項(xiàng)目來進(jìn)行3D打印相關(guān)的研究。這項(xiàng)研究是非常大型的一些應(yīng)用，這個(gè)就是我們一個(gè)3D打印機(jī)的形狀和形態(tài)。這個(gè)尺寸是非常大的，所以它的寬度將近6米的長度。我們?yōu)槭裁匆�有一個(gè)這樣的形狀呢？我們大家肯定都非常了解，就是3D打印的一個(gè)優(yōu)勢，幾乎能夠構(gòu)建任何的形狀。

在這里，大家可以看到一些例子。我們可以看到“D”形狀的打印機(jī)能夠打印出一些什么樣的形狀。在這張幻燈片上，我們可以看到有一些形狀的建筑物也可以打印出來。在現(xiàn)在呢，我們的一位工程師他對這個(gè)領(lǐng)域非常了解，這是指珊瑚礁的重建，他對這個(gè)非常了解，參加過很多的研究。他可以利用這種對于珊瑚的重建能夠更好地實(shí)現(xiàn)生物多樣性。

在這張表上我們可以看到，第一列它的價(jià)格成本是非常高的，現(xiàn)在我將為大家解釋一下如何利用這樣的一些技術(shù)來對于月球表面進(jìn)行形態(tài)的重建，請大家從20世紀(jì)60年代晚期的時(shí)候開始，對于月球表面重建已經(jīng)成為許多研究的中心議題。當(dāng)然所有研究項(xiàng)目當(dāng)中，它們的花費(fèi)是非常高昂的，其中一個(gè)原因是為了能夠獲取月球表面的一些材料是非常高額的，這樣的一個(gè)成本非常高，所以說這樣一個(gè)項(xiàng)目至關(guān)重要。因?yàn)樗�可以告訴我們，如何地探索一些月球表面的形態(tài)。同樣，我們可以說月球表面有許多沙狀的松散材料。那么我們把這樣的材料叫做風(fēng)化層，可以使用D型的打印機(jī)，能夠構(gòu)建出一個(gè)保護(hù)層，它能夠保護(hù)一些我們生物的情況，遠(yuǎn)離輻射，以及許多的熱力的輻射條件，所以說可以使環(huán)境得到優(yōu)化。因?yàn)槲覀冎�道，在月球上有許多極端的氣侯條件，所以說如果人類想要移居月球表面生活的話，必須要免于這些極端天氣的侵害。

同時(shí)我們還要理解一點(diǎn)，對于這樣的一個(gè)保護(hù)層，我們期待所構(gòu)建的保護(hù)層可以使人類免于這樣的一些威脅，還有一些天氣的極端情況。同時(shí)可以說這樣的成本是非常高的，我們希望只有在有必要的情況下才會對于這個(gè)地球的風(fēng)化層進(jìn)行重建。同樣只是在有必要的情況下才會做，因?yàn)樗�的成本真的非常高額。

我們在研究的過程當(dāng)中必須要做許多的實(shí)驗(yàn)。第一個(gè)要完成的實(shí)驗(yàn)，就是要來找到一些模擬物，那么這樣的一些風(fēng)化層的模擬物可以既被一些研究人員進(jìn)行不斷的測評來找到其非常準(zhǔn)確的化學(xué)和物理特性�？梢哉f這樣的一些模擬物當(dāng)中含有一些特有的物質(zhì)來供我們進(jìn)行研究和比較，同樣我們還要理解一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)，這個(gè)技術(shù)就叫做空間化技術(shù)，它可以處理兩個(gè)主要的目標(biāo)，就是我們?nèi)绾问褂么蛴�機(jī)來對于這些材料，還有機(jī)械、熱能的環(huán)境，以及電子，還有一些硬度的組成材料進(jìn)行構(gòu)建。

那么另外一個(gè)目標(biāo)，就是能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的一些油墨和網(wǎng)狀物更好的空間分布。有這樣一些實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)�？梢哉f這樣的一些模擬物不斷的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中得到優(yōu)化，最終模擬到月球風(fēng)化層的特性。

我們經(jīng)過很多的實(shí)驗(yàn)，傳出一個(gè)最佳的風(fēng)化層模擬物，來保證人們免說月球表面的侵害。我們在倫敦構(gòu)建起了一個(gè)初擬的計(jì)劃，這樣的一個(gè)理念能夠進(jìn)行一個(gè)更好的模型的組裝，可以構(gòu)建起一個(gè)非常有效的保護(hù)層，能夠在空間以及月球空間進(jìn)行生活的生物進(jìn)行保護(hù)。那么這樣的一個(gè)設(shè)計(jì)，希望能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，能夠使得構(gòu)建這樣一個(gè)風(fēng)化層所需的材料得到節(jié)省。所以說，我們將這樣的一些油墨的用量進(jìn)行最小化就可以節(jié)省我們的成本，同樣達(dá)成一個(gè)很好的目標(biāo)。

這就是我們設(shè)計(jì)的一個(gè)理念。這個(gè)叫鏈狀物，它可以起到隔絕防護(hù)層的作用。同樣，我們還要形成一個(gè)殼狀的保護(hù)層。這樣有一些斜率的計(jì)算，涉及我們許多的專家和學(xué)者要計(jì)算一些線條的斜率。這就是一個(gè)成形的狀態(tài)，我之前也已經(jīng)介紹過，可以說我們必須要決定一些非常關(guān)鍵的參數(shù)的計(jì)算，包括了許多的結(jié)構(gòu)的框架，還有一些具體的體系、劃分方面做好精細(xì)的計(jì)算，所以有些方面如果實(shí)現(xiàn)了這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，另外一個(gè)體系可能會受到一些影響，所以我們會進(jìn)行一些權(quán)衡。

我們利用了許多數(shù)學(xué)的工具，其中的一個(gè)重要數(shù)學(xué)理念叫做懸鏈狀。到巴塞羅那的一些游客會知道西班牙一個(gè)非常有名的建筑學(xué)家高地，他就是利用了這樣的一個(gè)理念，在自己的建筑作品當(dāng)中運(yùn)用了這樣一個(gè)模型來幫他打造理想化的建筑。

同樣的一個(gè)數(shù)學(xué)工具叫做肥皂泡，也叫發(fā)泡工具。然后這樣的一些發(fā)泡工具是不足以實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑的構(gòu)建，所以說我們還要借助一些其它的數(shù)學(xué)工具。

我以上所介紹的就是一些主要的數(shù)學(xué)模型。最后，這是一個(gè)發(fā)泡結(jié)構(gòu)的展示模型。在這張幻燈片上也是一個(gè)同樣的模型，還有另外的一個(gè)在歐洲航空局可以說有這樣的一個(gè)展示箱，以供各位感興趣的人觀賞和分析。我們已經(jīng)使用這樣一個(gè)桌面化的3D打印機(jī)打印出了很多應(yīng)用于航空、月球模擬表面的一些物體，所有這樣的一些研究就向我們展現(xiàn)出了極具希望和研究前景的研究結(jié)果，可以使得我們更好地對月球狀況和空間，包括一些火星情況進(jìn)行優(yōu)化。

同樣一個(gè)很有意思的一點(diǎn)，就是能夠使用一些非常優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型和工具進(jìn)行一些架構(gòu)上的計(jì)劃和設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化。

最后一個(gè)很有意思的是，可以提供一個(gè)很好的機(jī)會來構(gòu)建起許多跨部門的合作，不管是空間產(chǎn)業(yè)還是科技人，還是自動化的產(chǎn)業(yè)，還有一些建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)都可以得到一體化的合作，可以進(jìn)行互動。所以說，這就展現(xiàn)出了很好的團(tuán)隊(duì)合作，包括了工程師、數(shù)學(xué)家等等。所以說，這樣的一些過程都是非常有意思的。