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泥客百科:3D打印(2)

2013-03-02 12:39:52 文章来源:泥客论坛 字体:

研究成果

1、航模飞机

据国外媒体报道,3D打印机曾用于制造一些机械零部件和小玩具,但是目前,美国弗吉尼亚大学工程系的研究人员采用最新的3D打印技术制造了一架无人飞机,机翼宽6.5英尺(约合1.9米),巡航时速达到45英里(约合72千米)。

这个飞机是由美国弗吉尼亚大学工程系学生研制的,它的机翼宽6.5英尺,是由打印零件装配构成。今年8月和9月初,研究小组在弗吉尼亚州米尔顿机场附近进行了4次飞行测试,这是迄今第三架用于建造飞行的3D打印飞机,巡航速度可达到45英里/小时。

美国弗吉尼亚大学工程师大卫-舍弗尔称,3D打印技术现已证实是应用于教导学生的一种宝贵工具。据悉,他和工程系学生史蒂芬-伊丝特和乔纳森-图曼共同建造这架3D飞机。

舍弗尔称,五年前为了设计建造一个塑料涡轮风扇发动机需要两年时间,成本大约25万美元。但是使用3D技术,我们设计和建造这架3D飞机仅用4个月时间,成本大约2000美元。这将创建一个前所未有的飞行教学平台。

2、神奇的超级3D打印机

科学家研制了一款神奇的3D打印机,可用于未来行星登陆时建造基地的任务中。比如,未来在月球基地中生活的宇航员可以使用这款3D打印机,将月球上岩石或者特殊材料“打印”成所需要的工具。目前,研究人员演示了如何将月球岩石土壤作为3D打印机的原材料,其应用范围几乎可以将任何固体材料制造成所需的工具,可以允许未来的探险家建设外星球基地。[5]

3、骨骼3D打印技术

美国研究人员利用3D打印机开发骨骼打印技术,造出类似骨骼的材料。研究人员说,它可被用于骨科、牙科治疗或开发治疗骨质疏松症药物。华盛顿州立大学苏斯米塔·博斯带领研究小组,耗费4年时间开发类骨骼物质。他们发现,在生物陶瓷粉主要成分磷酸钙中添加硅和氧化锌可以使其强度提升一倍。磷酸钙生物陶瓷材料是整形外科领域一类重要的骨修复材料,可模拟人体自然骨结构,适宜细胞和骨组织的长入。研究人员使用一部先前用于打印金属材料的3D打印机制造类骨骼物质。它在粉末层上喷出塑料黏合剂,粉末层厚度仅为一根头发丝宽度的一半。粉末层层叠加,干燥后达到要求的支架厚度,然后在1250摄氏度下烘烤2小时。实验室环境下的未成熟骨细胞生长测试显示,支架上的骨细胞在移植一周内开始生长。在兔子和老鼠身上的活体实验同样得到可喜效果。研究人员说,这种类骨骼物质可被添加到受损自然骨上,当作支架材料,促使细胞和骨组织生长,而且这种类骨骼物质可最终降解,没有“明显负面效果”。他们说,数年后,医生可利用这一技术定做更换骨组织。

3D打印只需在电脑上操作,非常方便。博斯在发表于《牙科材料》(Dental Materials)杂志的报告中写道:“你可以把这种类骨骼生物陶瓷粉用作回填材料,它可以成为你在电脑上画出的任何形状。”“ 我们开发的是可控降解……10至20年后,医生可将这种骨支架用于与骨生长有关的治疗,”博斯说,“比如颌骨固定或脊柱融合术。”

将3D打印技术引入骨骼制造并非博斯首创。2009年,瑞士研究人员复制出一名男子的拇指骨骼。德国夫琅禾费界面工程与生物工程研究所研究人员把立体打印技术与双光子聚合技术相结合,于今年开发出血管打印技术。打印时,打印机发出两束强激光,焦点对准同一分子。这个分子同时吸收两个光子,即所谓的双光子聚合。经过双光子聚合的分子变成一个有弹性的固体,研究人员用它来制造高精度的弹性结构,也就是血管。

4、3D打印建筑

荷兰阿姆斯特丹建筑大学的建筑设计师Janjaap Ruijssenaars最近设计了全球第一座3D打印建筑物“Landscape House”,而且特别模拟了奇特的莫比乌斯环。

莫比乌斯环(Mbius strip/Mbius band),是一种拓扑学结构,只有一个面(表面)和一个边界,由德国数学家、天文学家莫比乌斯和约翰·李斯丁1858年独立发现。它可以用一个纸带旋转半圈再把两端粘上之后轻而易举地制作出来,本身具有很多奇妙的性质。

Ruijssenaars和数学家、艺术家Rinus Roelo 

fs共同设计了这个项目,将会利用3D打印机逐块打印出来,每一块的尺寸都达到了6×9米,然后拼接成一个整体建筑,预计需要耗时一年半才能完成。

和打印一般小东西不同,这次需要用到的3D打印机也十分庞大,是由意大利发明家Enrico Dini设计出来的“D-Shape”,可以使用砂砾层、无机粘结剂打印出一幢两层小楼。

尽管如此强大,让它打印一座庞大的建筑也太难了,Dini因此建议只用它打印整体结构,外部则使用钢纤维混凝土来填充。 

Ruijssenaars打算带着这个项目参加欧洲大赛Europan。这项赛事在欧洲十五个国家每两年举办一次,主要面向年轻的立体设计师,并为他们准备50个真实的场地来实现构想。

瓶颈

3D打印机带来的变革不仅仅是正面的,还有负面的,不过不必太过担心,人类的发展总是伴随着双刃宝剑披荆斩浪冲刺前进的。如果我们抱着全是消极的态度只“堵”不“疏”,那么社会与技术就不会发展,“人类一犯愁,上帝会发笑”,何必自我烦恼,先让我们历数这个制造利器所带来的负面作用吧(按危害顺序及目前技术上实现的可能性排列)。

1.安全隐患:前不久一个狂人的大胆想象用3D打印机去制造实践,着实让人大大捏了一把冷汗,枪xie机件的数码模型十分容易传播的,也许一个.STL文件带上U盘就能让万能制造机吞吐出极具杀伤性武器,这一点真希望3D打印机不要那么万能啊。

2.盗版问题:万能的拷贝和万能的复制功能让靠智慧吃饭的人士再次担忧,从信息共享时代就吃尽苦头的创作人士找了好久才摸索到了盈利机制,如今3D来了,新形势下,人们再次将面临新的版权问题,也许利好电子钱包的发展--因为彩色复印机解决不了的防伪问题,3D打印轻而易举就“打印”实现了。

3.资源消耗增加,环境问题:环境保护者要特别头痛了,在自由想像与创造欲望的驱动下,随心所欲地涂鸦将带来灾难性的后果,耗材厂商要乐了,而模型设计软件将分支出与结构优化与耗材压缩相关的数学模型,尽可能减少材料使用但能强化结构。

4.道德与伦理:2D平面时代,偷拍、艳照已经足够令人恐慌,如今3D时代来临,在港产3D情欲影片的引领下,人们更应当做好屏蔽与自我保护,偷透扫、偷拍、平面照片直接转为3D等高科技的民用化将让人们防不胜防--透视扫描一个人体简直就是秒杀,这不,前阶段机场透视安检引起的个人隐私问题已招人反对,应当忧虑,打印人像嫁接PS(PrintingShop)不雅照成为网购热卖,一个电子邮件就能传播出一具具某明星脸的充气娃娃做宅男闺蜜的现象出现。

5.设计海洋:创意疲劳将很快出现,信马由缰积极滥造,前仆后继地个性化展示反而让人们有了新的审美需求,类似谷歌那样的信息海洋指南必将出现,帮助人们搜寻出最实用符合要求的产品。某种程度的“审美倒退”其实是对优秀设计有了更高需求--人们反而更加注重简约性和实用性结合的设计,尤其功能与巧思绝妙结合设计的商品更能得到关注,人们愿意为此付钱。这与2D时代谁都能照相,但取材与视点绝对需要天赋,一个道理。

6.怪异变造人或人造人出现:人兽更加难辨、雌雄更加难分。医学上往有益应用,比如像医学修复、整形,骨植、义肢等等无疑能帮助人们摆脱疾病与残疾的困扰。但邪恶的想象一定会让人类生出恶魔的翅膀,打印出零件组合成功能模块,结合核心驱动或智能芯片,钢铁侠绝不会是科幻影片主角。当优秀自然的人种成为稀缺,星球变成阿凡达,人之发肤,受之父母,你愿意选择哪种?

7.动物的浩劫,是进化还是毁灭?也许上面的第6点在人类方面有所收敛,但在动物身上一定变本加厉地出现,邪恶的动物变造--把动物变成人类,超越人类,人类社会若果进入猿人星球,是3D时代的生态?

8.打印食品,是更加可口富于营养还是破坏口味,这是萝卜青菜各有所需的问题,反正大多数人是不会选择吃打印成蟑螂、老鼠的美味食品。

9.果然是先有盾再有矛,白领痛恨的杀手“打卡机”将扫进历史垃圾,无论是掌纹、虹膜、眼底还是面部识别都将被3D打印这只“利矛”逐一破解。

10.艺术品收藏:先善意提醒各位,当赝品泛滥充斥时、真品就弥显珍贵了,趁现在高位收藏还来得及。3D打印让文物制造者有了更好的工具。举例说:油画耗材的出现,只要做油画表面的精细扫描,轻易就能一比一打印出一件艺术品。有人也许从各种角度反驳,你应当考虑这种可能性,也许在某一个角落,就已经有人已经调好颜料,打算用电子商场买来的2D喷墨打印机逐层细打实现以上所设想的。

中国的情况2012年12月,工信部副部长苏波在2012年增材制造技术国际论坛暨第六届全国增材制造技术(即“3D打印”)学术会议上表示,工信部将推动“3D打印”产业化,“3D打印”路线图和中长期发展战略即将制定。

苏波表示,为加快推动我国增材制造技术研发和产业化,加强顶层设计和统筹规划。组织研究制定增材制造技术路线图、增材制造业中长期发展战略,推动完善增材制造技术规范与标准制订,促进产业健康可持续发展。苏波表示,要加大对增材制造技术研发和产业化的支持力度,研究制定支持增材制造产业发展的专项财税政策。同时,适时筹建增材制造行业组织,积极组织行业力量开展产业政策研究,创新体制机制,推动增材制造技术研发和产业化。

2013年1月15日,全国首家3D打印体验馆正式落户积水潭北的北京工业设计创意产业基地,真人雕像成为这里最抓人眼球的打印项目。

通过高科技3D打印技术和数字化三维扫描技术,原来的“二维平面”照相变为了“三维立体”模型,如果是一对新人来这里,用三维照相的方式拍摄结婚照,最后得到的不再是合影照片,而是充满趣味的结婚雕像。不光是人物可以“打印”制作,一个易拉罐、一枚戒指、一个动漫玩偶、iPhone手机座、3D游戏里的人物角色、个性花瓶……只要是能够想象到的东西或者现实中已经存在的东西,都有可能被3D打印机“打印”出来。

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