《3D打印》:从想象到现实

      来源:

      日期:2013-03-30

      浏览:52

    你需要一把功能强大的锤子?你需要一双精致无比的鞋子?你需要给孩子准备奇异的玩具?你需要一顿精美的晚餐?只管打印出来就行了。这本书带你走进3D打印的世界,认识一下当下这个最酷的东西——它将从想象变成现实,并带来一场深刻的社会革命。

    这本书讲述了3D打印技术的突破性发展,以及3D打印技术将如何应用在学校、厨房、医院等场所的。

    这本书预测,不远的未来,我们完全可以用电脑把自己想要的东西设计出来,然后进行三维打印,就像我们现在可以在线编辑文档一样。通过电子设计文件或设计蓝图,3D打印技术将会把数字信息转化为实体物品。

    当然,这还不是3D打印的全部,3D打印最具魔力的地方是,它将给材料科学、生物科学带来翻天覆地的变化,最终的结果是科学技术和创新呈现爆发式的变革。

    3D打印机本是一种相对粗陋的制造机器,从工厂诞生,然后走进了家庭、企业、学校、厨房、医院、甚至时尚T台。但是一旦将3D打印机与当今发达的数字技术相结合,奇迹就发生了。再加上互联网的普及以及微小而成本低廉的电子电路的广泛使用,在材料科学和生物技术取得日新月异进步的今天,技术和社会革新将由此爆发。

    作为全球3D打印研究的专家,胡迪·利普森(Hod Lipson)与梅尔芭·库曼(Melba Kurman)经过长期研究,并走访了多位来自各个行业的专家,这本书带给你的不仅仅是震撼,还有更多观察与思考——3D打印这个全新的世界将给你带来什么?

    一台几乎可造万物的机器

    ·3D打印的技术名称是“增材制造”,这是对实际打印过程比较贴切的描述。3D打印独特的制造技术让我们能够生产前所未有的各种形状的物品。

    ·3D打印技术的秘密可以概括如下:就将复杂设计变成实体物品而言,3D打印机比其他生产模式(如人工生产或机器生产)更精确、更通用,可以将一个复杂的设计通过组合不同的原材料以过去不可能的方式制造成实物。

    ·3D打印的十大优势:1.制造复杂物品不增加成本。2.产品多样化不增加成本。3.无需组装。4.零时间交付。5.设计空间无限。6.零技能制造。7.不占空间,便携制造。8.减少废弃副产品。9.材料无限组合。10.精确的实体复制。

    3D打印的赚钱之道

    ·由3D打印技术和新型设计技术推动的未来商业模式之一将是云制造。云制造是一种替代大规模生产的方案,由小规模、分布式节点组成。每个云制造商可能很小。然而,就像数十亿的手机或蚂蚁工厂一样,合并后的整体效能将大于每部分之和。

    ·DIY给消费者带来丰富的产品变革体验,一方面让那些群体意识强的从业者有机会获取新的不太容易学到的技能,另一方面让他们通过设计和自己制造东西获得满足感。3D打印技术使我们超越世俗,突破传统的商品领域、打破沉闷的用户体验。一些当今领先的出售3D打印机或提供3D打印服务的公司,深层挖掘消费者对丰富、难忘和变革性体验的需求。

    ·3D打印使很多小想法的尝试成为可能。小公司或个人可以小批量地制造和销售某种未经测试的产品,先观察市场的反应,这样就降低了财务风险。通过这种3D打印技术,企业不需要像目前的制造环境一样,购买机械设备和基础设施开展新的投资。

    ·工业3D打印技术已优化为配置特定厂商的3D打印材料,这一事实针对不同对象阻碍或推动了创新。不利方面在于,用户担心制造商的保修服务无效而不愿尝试廉价材料。专属材料的有利方面在于3D打印机制造商将热衷于投资开发高性能的可盈利的原材料,这将推动该技术的进步。

    “活墨”生物打印:人体器官以及食物可以打印了

    ·3D打印有望制造人造软骨。在康奈尔大学,我与丹尼尔·科恩、拉里·博纳萨3D打印了羊的半月板。首先,我们对羊的膝关节进行了核磁共振成像扫描并将图像数据形成一个设计文件。其次,我们从羊身上提取活细胞,并搅拌进医疗性水凝胶。最后,我们通过一个3D打印机打印头(相当于一个注射器)对凝胶混合物进行挤压。在后来的研究项目中,拉里3D打印出真正的人耳软骨,它的设计文件来自对外耳的光学扫描数据。

    ·3D打印机可以按照需求制作特殊的外科手术教学模型。打印的教学模型可以精心设计,模仿身体组织、器官设置完整部位的特点。在真正的生物打印成熟之前,医学院可以通过这种方式打印出“仿制”部位,不仅模拟了实物的外观和感觉,并且满足主要特征和病理需求。

    ·未来家庭厨房里的私人厨师将会是一台3D打印机。此打印机与网络相连,等待接收电子邮件或短信指令,为你做一顿美食。

    ·3D打印的食品形状是否完整和外观是否诱人,关键在于分辨率。过去人们将分辨率和食物联系在一起时,往往强调他们对饮食精细程度的坚持。但在3D食品打印的新时代,专门谈论分辨率时,他们在说打印成品形状的完好程度。

    ·未来,医用3D食品打印机也将顺理成章地被用来打印麦片卷和活性增强糖果。当然,应用领域并不局限于此。厨房用的3D打印机将会依据使用者的医疗状况,每小时进行更新。它会利用内置的智能数控系统,依据使用者每日不同的需求量为其量身打印食物。

    教室里的工厂:3D打印颠覆传统教育方式

    ·3D打印机帮助高中设计和工程学生更快地失败。等等,这听起来不对。然而在产品设计、工程和其他解决问题的行业中,失败得越早,你就能越快地找到解决方法。

    ·3D打印打开了创作可操作教学模型的可能性。按照用户要求设计的3D打印的可操作教学模型,使教师具有制作独一无二教学工具的能力,而这些在标准课程大纲里没有。教师能够分享和加强其他3D打印的可操作性,并在他们自己的课程计划上采用。

    ·3D打印机有可能延续同样的道路。最初,3D打印机会被相关的课堂所采用,例如技术学院的课堂。很快,3D打印机会被另外的课堂所采用,从数学课到生物课,最终到艺术课、历史课和文学课。和计算机一样,3D打印机将打开教授和学习的全新方法的大门,我们今天还无法想象这种教授和学习的方法。

    3D打印:让制造业不再有污染

    ·能否实现更绿色环保的制造取决于能否全面开发3D打印独有的制造能力。3D打印技术具有如下取代大规模生产制造的潜力:首先,3D打印机制造出的产品外形能够根据应用或环境进行优化;其次,对堆满货物的仓库进行维护会加重环境负担,相比之下,储存随时可以打印的设计图纸或者数字化的产品清单更经济环保;再次,总有一天,分布式的3D打印制造可以使各公司就近进行本地生产;最后,3D打印技术还可以进一步开发其潜力,使用可回收利用的或环保的打印材料进行生产。

    当武器和毒品也能打印、知识产权彻底失效时

    ·与其他经历了技术快速发展得行业一样,3D打印行业也将遇到新的法律挑战和新形式的消费者安全和犯罪活动。法律变更的速度越来越慢,但技术不会坐等法律的改变。

    ·技术越强大,可能出现的滥用情况就越新奇和深远。所谓DIY生产药品,打破了制作药物和化合物相对统一和一致的配方,它容许人们设计和生产自己的药物和强力的化学品,所以可能会导致监管噩梦的出现。

    ·随着3D打印技术的发展,开源硬件许可时知识产权法和数字版权管理的一个很好的选择。另一种选择是改编现行的知识产权法律体系,使其更偏向于小企业和个人发明家。正如小额贷款在低收入国家发挥的作用一样(小额贷款让低收入人群有机会创立一家小公司),在新产品的开发上,微专利能使大企业和小公司在专利领域更平等。

    3D打印的下一篇章

    ·有一天,我们将能够用不同的材料制作材料。当3D打印机可以通过新的方式将原材料加以混合,新型材料就会出现。材料制造过程将会摆脱传统的先制造单个零部件后组装的弊端。有了混合材料打印,多元结构的部件将会被同时制造、同时组装出来。在一个较小的范围内,我们将会以纳米级的精度将多种材料嵌入和编排到复杂的围观结构中。

    ·目前,由于现代机器生产本身变得越来越精细,越来越复杂,现代机器还不具备自我设计和自我生产的功能。现代制造机器不能根据所处的物理环境条件自我调整。而3D打印技术将通过填补奇点理论推断中的空白,挑战我们之前认为再自然、再正常不过的概念。

    将来的某一天,3D打印机将制造出活性数字物体,其能够自我重新装配成智能机器,然后重新设计,制造出自身的改进版本。


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