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上世纪80年代是一个伟大的时代,许多主宰我们当今生活的技术在那个年代诞生,包括计算机、游戏机、手机,还有3d打印。1983年,当查克・赫尔发明3D打印技术的时候,或许他并没有想到,这种神奇技术到底会给我们带来什么。而经过30多年来的发展,各种新奇产品大量出现,包括人体组织和器官甚至都能3D打印出来,已然渗透到生活的方方面面。
近日,《新科学家》杂志网站介绍了其中最有趣的8种3D打印产品,让我们一起来见证它们的神奇吧!
杯子:第一个3D打印产品
1983年,赫尔在一家公司工作时突然萌生了3D打印的想法,并于同年发明了立体平板印刷技术(SLA),这个雏形最后衍生出3D打印技术。赫尔将相关技术申请了专利,并因此被称为“3D打印之父”。
关于第一个3D打印产品的诞生,流传着这样一个故事:赫尔在家中研究SLA3D打印机时,试着制造出打印机原型并用它打印出一个杯子。他当时还把熟睡中的夫人推醒,欣赏他这一革命性的发明。图中产品即为赫尔创建的3D系统公司(3D Systems)官网提供的小杯形状,是赫尔成功设计和打印出来的首个产品。
仿生假肢:3D打印将价格降到300美元以下
提到3D打印仿生假肢产品,最有代表性的当属日本Exiii公司开发的“山木”(HACKberry)仿生手。10年前,该公司设计出这款仿生手,但当时造价上万美元,现在,由于3D打印技术能打印出其大部分零部件,“山木”仿生手价格已经低于300美元。而且各个部件之间吻合得相当完美,能够非常容易地完成一些微小精准的“捡拾”和“抓握”动作,甚至可以轻松地捡起一张纸来。
公司甚至已经将仿生手的设计源代码公布在网上,任何人都可使用并完善,希望能像其名字“山木”分枝散叶一样,在全球用户体验中吸取更多灵感,“长”出符合用户需求的人工手臂。
现在各国科学家已经为我们研制出各种既轻便又便宜的人体假肢,从美观和生物机械特性等各方面取得了很大提升,残疾人士将会因3D打印技术收获不一样的人生。
制造枪支:2012年第一个3D打印手枪问世
在对3D打印技术各种好评如潮中,3D手枪是最不欢迎的产品了,甚至被业内人士称为麻烦制造者。
2012年,美德州一位在校大学生科迪・威尔森首次制造出这把称为“解放者”的完整3D打印手枪,使得任何人都可以在家里打印出想要的左轮手枪。当时,他和朋友试图将枪支3D打印的有关设计图上传至网络,并在网络上存放3天就有超过10万次的下载,这引起了美国枪支管制的争议和讨论,3D打印技术也被推到风口浪尖。
这款3D打印手枪运用粉末状金属和塑料等一层层打印而成,除了发射子弹的电子螺旋管,其余部分都可通过3D打印机制造生产。
汽车车身:开启汽车行业新篇章
在2014年美国芝加哥举行的国际制造技术展览上,一辆车身完全由3D打印技术制造的斯特拉提轿车吸引了众人关注。其充满曲线的车身由黑色塑料制造,为增加强度再层层包裹碳纤维,整个车身部件总数只有40个,大大简化传统汽车需要2万多个零件的工艺。
打印该车身的是车间内一台超大型3D打印机,能打印出长3米、宽1.5米、高1米的大型产品,将只能打印出25立方厘米的3D打印技术又向前推动了一大步,而且整个打印过程只用了45个小时。
而之前的3D打印技术只能利用纳米打印机制造出纳米级赛车,充其量只能是一种车模。当时的纳米车模使用树脂分子材料通过高聚光技术操控完成,打印速度很快,几秒即可打印出一个纳米赛车。
另外,比利时工程师们已经成功3D打印出一辆全尺寸赛车,他们将设计输入打印机,然后静静地坐在那里,直到看见完整的车身出现在面前。后来他们为打印出的车身安装了车轮和发动机,并到德国成功完成了测试。
人体部件:将许多不可能变为可能
3D打印人体器官和组织在最近几年日新月异,耳朵、骨组织、心脏组织、迷你肝脏以及肾脏组织等几乎无所不能,有些甚至已经经受住移植手术的考验。
而代表性成果当属2014年荷兰女艺术家德尔姆・施特雷贝在德国一家博物馆展出的“梵高耳朵”。她与科学家合作,从梵高后人体内获取活体组织,提取出软骨细胞并结合人造材料,用3D打印技术成功复制出梵高的左耳。
另一个具有代表性的应该是2012年美国进行的3D打印气管移植手术,成功挽救了几个月大的小男孩生命。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,然后用热塑性生物可吸收材料,在3D打印机中打印出100度条细小管道,最后用激光技术获得人造气管支架。只有6周大的男孩身患气管支气管软化症,只能靠呼吸机维持生命,移植手术后,对男孩两岁后的造影检查表明,患者气管一切正常。
可口又好看:3D食物打印机别具特色
2016年2月,德国食品展会上展出了3D打印出的各种杏仁膏奇特造型(图6),让食品制作变得更加便捷。杏仁膏制品在欧洲是一款很受欢迎的甜食,其质地细腻,可作出各种有趣造型,所以3D打印杏仁膏受到参展孩子们的热烈欢迎。
而目前巧克力、曲奇饼和冰激凌等食物都已经可打印制成,这都归功于3D食物打印机的问世。其使用可食用原材料充当“墨水”,只要使用电脑设计出样式并配好原料,打印机就可完成操作步骤,“搭建”出所需食物。它能把任何人变成厨房达人,制作精致大餐或美味佳肴将不再遥不可及。
打印乐器:演奏出更美妙的音符
3D打印不仅帮助荷兰艺术家表达了对梵高的敬意,现在又进入音乐领域,打造出各种完美的古典乐器。
2015年8月,法国一位爱好音乐的工程师劳伦特・伯纳达克设计并3D打印出一款小提琴,并取名为“3D瓦里”,因其设计基于知名的手工制作家斯特拉迪瓦里而得名。其选用透明树脂,利用光固化3D打印技术,打印出这款像水晶一样的小提琴,更漂亮、更轻便。
伯纳达克用这款3D打印小提琴演奏了著名摇滚乐队U2乐队一首脍炙人口的歌曲,并将相关视频上传到网上,吸引了无数人点击关注。
两层别墅:动工到完工只用45天
最后这个产品应该浓墨重彩地介绍,它不仅是今年完成的杰作,更是由我国工作人员在北京创造出来:在北京通州的一个厂房内,一幢两层别墅用3D打印机完全现场打印出来,与其他打印建筑提前打印后再拼接完全不同。
公司团队利用其开发的巨型3D“打印机”,打印出房子的框架并浇灌上混泥土,将传统方法需要几个月才能完成的任务缩短到45天。其打印设备包括4个系统:电子配料系统、搅拌系统、输送系统和打印系统,根据设计图纸,电脑操控“油墨”喷射,按墙体走向一层层叠加打印成功。
据报道,别墅墙体和楼层板都符合建筑行业要求,墙体厚度抗震级别达到8级以上。造房精确度也从传统的厘米级提高到毫米级,原料浪费和工业垃圾更少,不用人力全部自动化操作,大大节约了建房成本。