日新月異的3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)真正步入市場，不過幾年間的事，然而現(xiàn)在3D打印行業(yè)的市場價(jià)值據(jù)美國專業(yè)機(jī)構(gòu)的初步統(tǒng)計(jì)，已達(dá)到20多億美元。專家們預(yù)計(jì)，到2021年，3D打印的規(guī)模會(huì)是現(xiàn)在的5倍。屆時(shí)，我們的衣食住行可能都已是用3D打印解決，甚至我們飛向外太空的夢想、肢體再生的理想等，也可能依賴3D打印來實(shí)現(xiàn)。
　　以下你便會(huì)看到一些稀奇物件：3D打印的房子、泳衣、機(jī)器人、戰(zhàn)斗機(jī)，甚至是用人體細(xì)胞打印出的鼻子！
　　打印材料不斷出新
　　如果你對(duì)打印的認(rèn)識(shí)還只是停留在用油墨打印到紙張上，那只能說你“實(shí)在是太老土了”！現(xiàn)在的3D打印技術(shù)幾乎能將你想到的任何東西都完美地打印出來，而且還是完全立體的。這一想法，當(dāng)然是基于打印材料的日新月異。比如，目前人們已經(jīng)開始把金屬、粘土、木頭等種種材料應(yīng)用于3D打印。接下來，還會(huì)有更多新材料被引入3D打印，人類的生活將會(huì)提升到另一個(gè)新階段。
　　用混凝土打印房子
　　美國南加州大學(xué)開發(fā)的“輪廓工藝”3D打印技術(shù)，如今已得到美國航天局出資贊助，因?yàn)樗麄兛梢栽?4小時(shí)內(nèi)打印出一棟兩層樓高、約232平方米的房子。
　　只需要先設(shè)計(jì)好圖紙，一臺(tái)像橋式起重機(jī)的3D打印機(jī)器人就可以在選好的地址上一層層地蓋樓—其實(shí)就是用3D打印機(jī)噴嘴噴出高密度、高性能混凝土，逐層打印出墻壁和隔間、裝飾等，再用機(jī)械手臂完成整座房子的基本架構(gòu)。全程由電腦程序操控。
　　這種建筑方式相當(dāng)節(jié)省材料，因?yàn)樗麄兇蛴〕鰜淼膲Ρ诙际强招牡�，所以可以�?jié)省20%-25%的資金和25%-30%的材料。雖然質(zhì)量更輕，墻壁的強(qiáng)度系數(shù)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)房屋—約為10000psi(即每平方英寸能夠承受10000磅壓力)。此外，還節(jié)省了人力，也減少了二氧化碳的排放。
　　用金屬打印飛機(jī)零件
　　用先進(jìn)的激光技術(shù)先把金屬粉碎成細(xì)末，再通過打印機(jī)重新組合塑型，不僅造型可以隨心所欲，而且通過打印過程的再加工，可能打造出的金屬物件還會(huì)更加耐用。
　　于是有人用金屬打印汽車、飛機(jī)零件，在這個(gè)過程中，3D打印技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)就是無需機(jī)械加工或模具，能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的物體，從而極大縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。
　　用石墨烯打印電池
　　澳洲石墨礦公司Kibaran Resources與3D打印公司3D Group還共同研發(fā)出石墨烯在3D打印市場中的應(yīng)用。
　　通過注入石墨烯打印原型電池，僅用部分傳統(tǒng)裝置成本便制造出石墨烯微型超級(jí)電容，其充電和放電速度比普通電池快1000倍，并能夠存儲(chǔ)更多的電能。
　　用蝦殼打印創(chuàng)可貼
　　有科學(xué)家甚至用一種從蝦的外殼和蠶絲中提取的蛋白制成的新材料“Shrilk”，通過3D打印來生產(chǎn)醫(yī)藥傷口敷料和可迅速降解的包裝品替代材料，這也是一種成本低，又環(huán)保，并且具有生物相容性的新材料。
　　用人體細(xì)胞打印鼻子
　　最不可思議的是，最近研究人員還開發(fā)出用培養(yǎng)人體細(xì)胞來重塑人體器官的技術(shù)：比如，9歲的Kieran Sorkin，利用自己肋骨的軟骨組織重獲自己的耳朵。
　　完成這一壯舉的瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的3D生物打印技術(shù)團(tuán)隊(duì)，通過將生物聚合物和軟骨細(xì)胞重組，打印出與人體不會(huì)產(chǎn)生排斥的假體組織，幫助病人把外科移植手術(shù)的負(fù)面影響降到最低。他們先從病人身體（膝蓋或手指）上采集活體細(xì)胞，進(jìn)行人工培養(yǎng)繁殖，這個(gè)過程中會(huì)添加一些生物高聚合物，最后把這些材料放置到打印機(jī)的注射器中進(jìn)行假體打印—這臺(tái)特殊的3D打印機(jī)擁有一個(gè)支持8根注射器的轉(zhuǎn)輪，每根注射器都可以裝入相應(yīng)的生物材料—然后在計(jì)算機(jī)控制下，在機(jī)床上一層層地打印，最后成形一個(gè)軟骨鼻子—整個(gè)過程大概需要16分鐘。
　　實(shí)際上，在人體中移植這些假體后，人類的細(xì)胞組織會(huì)慢慢“吞噬”它，幾個(gè)月后就會(huì)呈現(xiàn)出正常的輪廓。不過用3D打印的假肢與身體吻合的地方會(huì)留下一些疤痕，因?yàn)檫@個(gè)過程會(huì)需要做些縫合。
　　你能想到的，都能打印
　　有了材質(zhì)的基礎(chǔ)，人們更加能夠發(fā)揮想象力—你想到什么，打印出來就好了！比如機(jī)器人、汽車、戰(zhàn)斗機(jī)……甚至是食物。
　　有人打印了牙齒—掃描測量出牙齒的合適大小、位置后，剩下的事就交給3D打印機(jī)便好。這樣打印出的假牙、牙套會(huì)更配合個(gè)人口腔特點(diǎn)；有人打印出了汽車的外殼、座椅、底盤、方向盤、剎車板、擋泥板和輪胎，如果配上一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車或許就可以上路了；還有人打印出了無人機(jī)，飛行速度能達(dá)到每小時(shí)約64公里，續(xù)航能力長達(dá)45分鐘。
　　3D打印飛機(jī)
　　英國航空航天系統(tǒng)公司最近宣布，一架首次裝配3D打印金屬零件的旋風(fēng)式戰(zhàn)斗機(jī)已在英國試飛成功。這次試飛的飛機(jī)有不少3D打印部件，其中包括駕駛艙無線電防護(hù)罩、起落架防護(hù)裝置和進(jìn)氣口支架。
　　使用這種新技術(shù)將為英國空軍今后4年里在維修飛機(jī)方面節(jié)省1100萬元人民幣。而且據(jù)該公司介紹，這次的飛機(jī)零件都是在位于英格蘭東部的英國皇家空軍基地生產(chǎn)，部分零件造價(jià)甚至不到1000元人民幣。
　　3D打印服裝
　　3D打印服裝已不新鮮，重要的是它怎樣才能穿著舒適，因?yàn)橛糜?D打印的材料通常較硬，很容易破裂。
　　荷蘭設(shè)計(jì)師Pauline van Dongen嘗試用3D技術(shù)打印出穿著服帖、還能隨身體活動(dòng)而作出“響應(yīng)”的服裝。最后她設(shè)計(jì)出了一種裝上了多個(gè)鎳鈦合金打印的彈簧的塑料服裝—鎳鈦合金具備形狀記憶的特性，在某個(gè)溫度下，它會(huì)變形，當(dāng)溫度恢復(fù)，它又會(huì)恢復(fù)原狀。
　　這種服裝以彈簧式結(jié)構(gòu)纏繞在人的身體之上，模特行走起來，會(huì)有一種深海珊瑚在海中移動(dòng)的美感。
　　3D打印機(jī)器人
　　看過電影《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》吧？里面那個(gè)小男孩設(shè)計(jì)的小機(jī)器人可以隨意組合，帶來了運(yùn)輸、建造等行業(yè)的革新。最妙的是，這種小機(jī)器人可以用一臺(tái)打印機(jī)批量生產(chǎn)。
　　其實(shí)，號(hào)稱“第一個(gè)可以打印出來的機(jī)器人”已經(jīng)誕生了。這個(gè)高機(jī)動(dòng)性能的PLEN2機(jī)器人，包括控制板、伺服電機(jī)及配件，用一把螺絲刀就可以組裝完成，不需要任何技術(shù)知識(shí)或特殊工具，然后使用智能手機(jī)、PC，通過傳感器設(shè)備，用身體動(dòng)作、表情、腦電波等即可操控它。當(dāng)然最重要的是，它的主要部件可以通過3D打印完成。
　　PLEN2可以輕松編程、添加功能，還可以搬運(yùn)小東西、跳舞、踢足球……所以低齡孩子們也可以體驗(yàn)自己組裝機(jī)器人的樂趣了。
　　3D打印美食
　　下次在餐廳點(diǎn)餐時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)盤子里的肉塊模樣幾乎一模一樣，不要驚訝，它可能就是3D打印出來的。
　　設(shè)計(jì)師Miguel Valenzuela關(guān)于這種3D打印食物的靈感來源于他的女兒—有一次，女兒誤會(huì)了他說的一番話，以為他要用樂高做一款打印薄餅的機(jī)器，于是他就決定要真正做一臺(tái)可以打印食物的機(jī)器。
　　這款打印機(jī)還可以在平底鍋上直接噴射面糊，打印出數(shù)碼圖片上的圖形。制作一些比較復(fù)雜的餅干造型，對(duì)它來說也輕而易舉。
　　在未來，它還可以根據(jù)每個(gè)人特定需求來完美定制出產(chǎn)品，比如剔除食物中可能會(huì)令人過敏的成分。
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