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用3D打印機(jī)建設(shè)未來(lái)城市

字體大小：大中小2013-05-30 中國(guó)產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告網(wǎng) http://m.sjzruhua.cn

2011年9月BBC NEWS報(bào)道，德國(guó)弗勞恩霍夫研究所的一個(gè)小組，使用3D打印技術(shù)和一種稱為“多光子聚合技術(shù)”，成功地打印出人造血管。通過(guò)這一過(guò)程打印出來(lái)的血管可以與人體組織相互“溝通”，不會(huì)遭器官排斥。打印時(shí)使用的“墨水”是生物分子與人造聚合體

2011年9月，一輛名為“Urbee”的汽車在加拿大溫尼伯藝術(shù)畫廊舉行的展會(huì)上首次公開亮相，它包括玻璃嵌板在內(nèi)的所有外部組件都是通過(guò)3D打印設(shè)備生產(chǎn)的。它用電和汽油作為混合動(dòng)力，車速可達(dá)每小時(shí)100公里至110公里

2011年12月，Theo Jansen展示一套采用“3D打印機(jī)”制作的風(fēng)動(dòng)機(jī)械裝置，唯一使用的材料就是PVC。這個(gè)機(jī)械裝置需要通過(guò)風(fēng)驅(qū)動(dòng)上面的大扇葉，帶動(dòng)內(nèi)部的機(jī)械齒輪讓裝置行走，就像一個(gè)多足的機(jī)器人在那里爬行

右圖設(shè)計(jì)是基于美國(guó)南加州大學(xué)信息科學(xué)研究所的研究成果。設(shè)計(jì)師Sebastian Bertram

2011年5月technabob.com發(fā)布消息稱，來(lái)自維也納技術(shù)大學(xué)的一個(gè)研究小組設(shè)計(jì)出“世界上最小的3D打印機(jī)”，外形也就牛奶盒大小，重量只有1.5公斤，造價(jià)1200歐元（約合人民幣11091元）

□i風(fēng)狂

當(dāng)3D技術(shù)以3D電影為先鋒進(jìn)入我們的眼簾時(shí)，我們身邊已經(jīng)出現(xiàn)了3D電視、3D游戲等以3D冠名的新鮮事物。如今“3D打印”技術(shù)也已取得驚人進(jìn)展。

一臺(tái)神奇的3D打印機(jī)，可以打印出立體的藝術(shù)雕塑、專業(yè)的醫(yī)用骨骼，甚至是一幢完整的建筑。一位名為恩里科·迪尼的發(fā)明家甚至宣稱，他希望有一天，可以用這種打印機(jī)在月球上輕松地建筑起一個(gè)基地。

原理簡(jiǎn)單，用材特殊

美國(guó)科幻作家羅伯特·�？死�(jīng)在一個(gè)科幻故事中描述過(guò)一種“萬(wàn)能制造機(jī)”：它的機(jī)身上雜亂地安裝著刻度盤、小燈和各種指示表，使用者只需要按下按鈕，對(duì)著它大聲說(shuō)：“我要硬鋁螺帽，直徑為4英寸。”接到指令的機(jī)器很快就能按需求制造出一個(gè)真實(shí)的螺帽。在作家的描述中，這臺(tái)機(jī)器就像神奇的阿拉丁神燈，可以神速地為使用者變出活蹦亂跳的大蝦、礦泉水、手表和沙拉醬……這臺(tái)“萬(wàn)能制造機(jī)”其實(shí)與今天已成為現(xiàn)實(shí)的“3D打印機(jī)”在原理上十分相似。

3D打印機(jī)和普通的復(fù)印機(jī)并無(wú)太大不同。3D打印的原理也很簡(jiǎn)單：首先將一項(xiàng)設(shè)計(jì)物品轉(zhuǎn)化為3D數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行逐層分切打印。說(shuō)得簡(jiǎn)單一點(diǎn)，3D打印是斷層掃描的逆過(guò)程，斷層掃描是把某個(gè)東西“切”成無(wú)數(shù)疊加的片，3D打印則是一片一片地打印，然后疊加到一起，成為一個(gè)立體物體。

只是3D打印機(jī)使用的打印材料是特制的粉末而非普通的墨粉或墨汁。這些粉末在打印過(guò)程中會(huì)被一種特制的膠水逐層黏合、固化，并不斷疊加，最終形成一個(gè)完整的立體物品。恩里科·迪尼發(fā)明的打印機(jī)使用的材料是沙子。當(dāng)打印機(jī)開始工作時(shí)，它的上千個(gè)噴嘴會(huì)同時(shí)噴出沙子和一種鎂基膠。這種特制的膠水會(huì)將沙子黏成像巖石一樣堅(jiān)固的固體，并形成特定的形狀，然后只需要按照預(yù)先設(shè)定的形狀，一層層噴上這種材料，最終就可以“打印”出一個(gè)完整的雕塑，甚至一座教堂建筑。恩里科·迪尼設(shè)想，如果這種打印機(jī)能使用月球塵土為材料，應(yīng)該就可以在月球上使用這種打印機(jī)，快速地建造出人類的月球基地。

打印快速，無(wú)廢棄物

“3D打印”的概念早在幾十年前就已提出。上世紀(jì)70年代，隨著3D軟件的興起，設(shè)計(jì)師們已能通過(guò)電腦制作出虛擬的三維物體，那時(shí)人們就開始設(shè)想，如何快速地把這些虛擬物體變成現(xiàn)實(shí)。這種理想的“快速成型”機(jī)，實(shí)際上就是“3D打印機(jī)”的前身。

1994年，麻省理工學(xué)院的幾位科研人員發(fā)明了一種“三維打印”（簡(jiǎn)稱“3DP”）的技術(shù)，并申請(qǐng)了專利。這種技術(shù)操作容易，成形速度快，設(shè)備價(jià)格便宜，只是精度還不夠高。1997年，一家名為Z-corporation的公司把3DP技術(shù)推而廣之，他們是最先提出把3D打印機(jī)當(dāng)成辦公用品的3D打印機(jī)生產(chǎn)廠商。

恩里科·迪尼的設(shè)計(jì)把這種概念進(jìn)一步強(qiáng)化。據(jù)他介紹，這種3D打印機(jī)建筑實(shí)物比常規(guī)的建筑方法在速度上最少要快四倍，而且使用的原料也只有平常方法使用的三分之一到二分之一。更重要的是，這種打印過(guò)程中幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何廢棄物。

2012年3月，來(lái)自維也納科技大學(xué)的研究人員推出了“納米級(jí)”3D打印機(jī)，它可以創(chuàng)建復(fù)雜的對(duì)象，比如微型F1賽車、維也納圣史蒂芬大教堂和倫敦塔橋的微型模型等，它們甚至比一粒沙子還要小。這種打印機(jī)使用液態(tài)樹脂，采用一種名為“雙光子光刻”的高新技術(shù)，通過(guò)激光使樹脂硬化成形。它的打印速度可說(shuō)是創(chuàng)造了一個(gè)新的世界紀(jì)錄———可達(dá)到5米/秒。

發(fā)展迅猛，應(yīng)用廣泛

恩里科·迪尼稱，3D打印機(jī)應(yīng)用對(duì)象可以是任何行業(yè)，只要這些行業(yè)需要模型和原型。這也是這種打印機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛的主要原因之一。在消費(fèi)電子業(yè)、航空業(yè)和汽車制造業(yè)，3D打印已經(jīng)變得越來(lái)越流行。

如今類似的3D服務(wù)公司在世界各地蓬勃發(fā)展。除了最有名的Shapeways，3D打印機(jī)的生產(chǎn)廠商之一3D Systems也設(shè)立了一家合資公司Mqast，這家公司的機(jī)器已可以支持用鋁和不銹鋼來(lái)打印。目前全球最先進(jìn)的3D打印機(jī)，已可以用激光燒結(jié)直接制造復(fù)雜的塑料、金屬和合金元件。它們不光可以離開傳統(tǒng)的大規(guī)模機(jī)床來(lái)制造小數(shù)量的部件，而且可以用不同方法來(lái)制造不同材質(zhì)的物品。有報(bào)道稱，一位老爺車收藏者利用這種3D打印機(jī)打印出了收藏品中缺失的零件，終于讓他收藏的老爺車得以重新啟動(dòng)。這種技術(shù)甚至可以制作單個(gè)的噴氣式飛機(jī)上的空氣動(dòng)力導(dǎo)管，而不再需要工序麻煩地制作很多不同的元件去組裝它。

據(jù)外媒報(bào)道，外科醫(yī)生們還可以根據(jù)需要，在手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)利用打印設(shè)備打印出各種尺寸的骨骼用于臨床使用。目前這種3D打印機(jī)已經(jīng)被制造出來(lái)了，用于替代真實(shí)人體骨骼的打印材料，也在緊鑼密鼓地測(cè)試之中。

最重要的是，現(xiàn)在人們可以在一些電子產(chǎn)品商店購(gòu)買到這類打印機(jī)，工廠也在進(jìn)行直接銷售。一套3D打印機(jī)的價(jià)格從一般的750美元到上等質(zhì)量的27000美元不等。再有10年或者20年時(shí)間，很多家庭都可以擁有一臺(tái)3D打印機(jī)，只需要上網(wǎng)下載設(shè)計(jì)圖，就可以隨心所欲打印任何需要的物品。

納金網(wǎng)：http://www.narkii.com/

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