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在未来,3D打印的“月亮房间”将需要3个月的时间来制作,然后“用袋子登记”。如今,房子、汽车、食物和人体器官都可以印刷。哪些其他对象不能用3D打印?
30多年前,当美国人查克·赫尔发明3D打印技术时,也许他并不认为使用这种神奇的技术可以打印出房价高的北京一栋两层别墅。三十年后,不仅房子、汽车、食物,甚至人体器官都可以用3D打印出来。最近,《新科学家》杂志在其网站上推出了8款有趣的3D打印产品,令人惊叹。
两层别墅
工期缩短到45天。
在北京,房价通常在每平方米50000到60000元之间,这样的物品可能会给数千万房奴带来一线希望。
在北京通州的一栋厂房里,一栋两层的别墅被一台3D打印机完全就地打印出来,这与其他提前打印然后拼接的打印建筑完全不同。
该公司团队使用其开发的巨型3D“打印机”打印出房屋的框架,并在框架上浇注混凝土,将传统方法需要几个月才能完成的任务减少到45天。其印刷设备包括四个系统:电子配料系统、混合系统、输送系统和印刷系统。根据设计图纸,计算机控制“墨水”的喷射,打印成功地在墙上一层一层地进行。
据了解,别墅墙体和楼板满足建筑行业要求,墙体厚度抗震等级在8级以上。房屋建造的精度也从传统的厘米级提高到毫米级,原材料和工业废料的浪费少,不需要人工和自动操作,从而大大节约了房屋建造的成本。
汽车车身
打印只需45小时。
在2014年美国芝加哥国际制造技术展览会上,一辆完全由3D打印技术制成的斯特雷蒂轿车吸引了公众的注意力。弯曲的车身是由黑色塑料制成的。为了增加强度,碳纤维被层层包裹。车身零件总数只有40个,这大大简化了传统汽车所需的2万多个零件的加工过程。
车身由车间内的超大3D打印机打印,可打印长3米、宽1.5米、高1米的大型产品。只能打印25立方厘米的3D打印技术是一大进步,整个打印过程只需45小时。
然而,以前的3D打印技术只能使用纳米打印机来生产纳米级赛车,这最多只能是一种汽车模型。当时,纳米汽车模型由使用树脂分子材料的高浓度技术控制。打印速度非常快,一辆纳米汽车可以在几秒钟内打印出来。
此外,比利时工程师已经成功打印出全尺寸的3D赛车。他们将把设计输入打印机,然后静静地坐在那里,直到看到他们面前完整的车身。后来,他们为印刷车身安装了车轮和发动机,并在德国成功完成了测试。
人体部分
几乎所有的东西都不能“玩”
耳朵、骨组织、心脏组织、小型肝和肾组织...近年来,人体器官和组织的3D打印技术日新月异。它几乎无所不能,有些甚至经受住了移植的考验。
最具代表性的成就是2014年荷兰女艺术家德尔姆·斯特雷贝在德国博物馆展出的《梵高的耳朵》。她与科学家合作,从梵高的后代身上获取活体组织,提取软骨细胞,并将其与人造材料结合,利用3D打印技术成功复制梵高的左耳。
另一个有代表性的例子应该是2012年美国的3D打印气管移植,它成功地挽救了一个几个月大男孩的生命。密歇根大学公共医疗中心的生物医学家用计算机设计了一个合适的气管支架模型,然后使用热塑性生物可吸收材料在3D打印机中打印了100多个小管,最后使用激光技术获得了人造气管支架。只有一个6周大的男孩患有支气管软化症,只能依靠呼吸机维持生命。移植手术后,男孩两岁后的x光片显示病人的气管正常。
食物
每个人都可以成为厨师。
今年2月,德国食品展上展示了各种奇特的3D杏仁酱,让食品生产更加方便。杏仁酱是欧洲非常受欢迎的甜点,质地细腻,形状多样有趣。因此,3D打印杏仁酱受到与会儿童的热烈欢迎。
目前,由于3D食物打印机的出现,巧克力、饼干和冰淇淋等食物都可以打印出来。它使用可食用的原材料作为“墨水”。只要用计算机来设计图案和匹配原料,打印机就能完成操作步骤并“制造”所需的食物。它可以把任何人变成厨房专家,制作精致或美味的菜肴将不再遥不可及。
乐器
弹奏更多优美的音符
3D打印不仅帮助荷兰艺术家表达了他们对梵高的敬意,而且现在他们已经进入了音乐领域,创造了各种完美的古典乐器。
2015年8月,法国热爱音乐的工程师洛朗·伯纳达克设计并印制了一把3D小提琴,并以著名工匠斯特拉迪瓦里(strapari)为基础命名为“3D墙”。它采用透明树脂和光固化3D打印技术打印出这款水晶般的小提琴,更加美观和轻巧。
伯纳达克用这款3D打印小提琴演奏了著名摇滚乐队U2的一首著名歌曲,并将相关视频上传到互联网,吸引了无数人点击并关注。
仿生假体
价格降到300美元以下。
说到3D打印仿生假肢,最具代表性的是日本进出口公司开发的“哈克贝利”仿生手。十年前,该公司设计了一种仿生手,但当时花费了数万美元。现在,由于3D打印技术可以打印出它的大部分部件,“山木”仿生手的价格低于300美元,而且这些部件完全匹配,所以很容易完成一些微小而精确的“拾取”和“抓取”动作,甚至很容易拾取一张纸。
该公司已经在互联网上发布了仿生手的设计源代码,任何人都可以使用和完善,希望从全球用户体验中获得更多的灵感,并“培育”出一只符合用户需求的人造手臂,就像它的名字“Yamaki”一样。
现在,科学家们已经开发出了各种便携式廉价假肢,在美学和生物力学性能方面取得了巨大的进步。由于3D打印技术,残疾人将获得不同的生活。
杯子
第一款3D打印产品
1983年,赫尔在一家公司工作时突然想到了3D打印的想法。同年,他发明了立体平板印刷(SLA)。这种雏形最终催生了3D打印技术。赫尔申请了相关技术的专利,因此被誉为“3D打印之父”。
至于第一个3D打印产品的诞生,有一个故事是这样的:赫尔在家里学习SLA3D打印机时,试图制作一个原型打印机,并用它打印一个杯子。他还唤醒了熟睡的妻子,欣赏他的革命性发明。在官方网站上,由赫尔创立的3D系统公司,是他设计和创造的第一个杯形3D打印产品,令人印象深刻,并与赫尔一起成为公司的形象大使。
3D手枪
最不受欢迎的产品
在对3D打印技术产品的各种好评中,3D手枪最不受欢迎,甚至被业界称为麻烦制造者。
2012年,美国得克萨斯州的一名大学生科迪·威尔逊(cody wilson)首次制造出了这款名为“解放者”(Liberator)的全3D打印手枪,使得任何人都可以在家打印自己想要的左轮手枪。当时,他和他的朋友试图将枪支3D打印的相关设计图上传到网络上,在网络上存储3天,下载量超过10万次。这在美国引起了关于枪支控制的争议和讨论,3D打印技术也被推到了前沿。
这种3D打印手枪是用粉末金属和塑料逐层打印的。除了发射子弹的电子螺旋管,其余的都可以用3D打印机制造。