3D打印超乎想象

繆青

說(shuō)起3D打印技術(shù)，你一定不陌生，3D打印的人像、電子零部件、鞋子等，我們?cè)缫阉究找?jiàn)慣。作為快速成型技術(shù)的一種，3D打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。

也許3D打印對(duì)你來(lái)說(shuō)只是一個(gè)簡(jiǎn)單的概念，但科學(xué)家們對(duì)它的探索卻從未停歇?？靵?lái)看看這些3D打印技術(shù)新成果，它們是否超出了你的想象？

美國(guó)的一家創(chuàng)業(yè)公司推出了一幢3D打印的單層住宅模型，該模型占地面積約為60平方米，可在24小時(shí)內(nèi)使用水泥打印出來(lái)。這款住宅模型包括起居室、浴室、臥室和弧形門(mén)廊，屋頂是唯一沒(méi)有使用3D打印的部分。

該房屋模型的建造費(fèi)用約合人民幣6.36萬(wàn)元，但若投入生產(chǎn)，費(fèi)用應(yīng)該能減少到約人民幣2.56萬(wàn)元。目前該房屋模型的大批量生產(chǎn)尚處于概念階段，但是它將來(lái)可能用于為薩爾瓦多人民提供安全的住所，也許有一天還可以在全球范圍內(nèi)普遍使用。

該公司表示，這類(lèi)房屋還可以在不久的將來(lái)為在火星等行星上建立殖民地提供可行的選擇。

英國(guó)科學(xué)家使用新的3D打印技術(shù)首次打印出像人腦一樣柔軟的類(lèi)腦組織，朝最終3D打印出功能齊備的完整大腦邁出重要一步。

以往只有相對(duì)硬一些的材料可被3D打印出來(lái)，而大腦、肺等軟組織很難通過(guò)3D打印技術(shù)獲得。這是因?yàn)?D打印過(guò)程涉及逐層建造物體，下層要能支撐不斷增長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)的重量，打印非常柔軟的材料易造成底層材料崩塌。為解決打印軟組織難這一問(wèn)題，研究人員在打印過(guò)程中進(jìn)行了降溫處理。

研究人員使用一種新型復(fù)合水凝膠（包含水溶性合成聚乙烯醇以及植物凝膠兩種成分）打印出三維支架，然后用膠原蛋白包裹打印出結(jié)構(gòu)，并用人類(lèi)細(xì)胞進(jìn)行填充，得到了類(lèi)腦組織。

據(jù)悉，該技術(shù)目前還存在局限性，比如，僅能制造出類(lèi)腦組織的小樣本，而非整個(gè)大腦。此外，研究人員計(jì)劃進(jìn)一步提高目前使用的低溫技術(shù)。

美國(guó)研究人員使用定制的低成本3D打印機(jī)，首次在手上打印出電子產(chǎn)品。機(jī)械工程學(xué)副教授本杰明·馬修吉說(shuō)：“我們對(duì)這種新型3D打印技術(shù)的潛力非常期待。新技術(shù)使用價(jià)格低于400美元的便攜式打印機(jī)。想象一下，士兵可以將這臺(tái)打印機(jī)從背包拿出來(lái)，直接在皮膚上打印出所需的化學(xué)傳感器或其他電子產(chǎn)品?！?/p>

這種3D打印技術(shù)的創(chuàng)新之處是，打印機(jī)可以適應(yīng)打印過(guò)程中身體的微小移動(dòng)。將臨時(shí)標(biāo)記放置在皮膚上并掃描皮膚，打印機(jī)可使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

此技術(shù)的另一個(gè)獨(dú)特之處在于它使用由銀片制成的專(zhuān)用墨水，與需在100℃高溫下固化的3D打印油墨不同，它在室溫下就能固化和導(dǎo)電。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2018年5月6日，梵蒂岡瑞士衛(wèi)隊(duì)新成員就職儀式舉行，瑞士衛(wèi)隊(duì)利用3D打印技術(shù)升級(jí)了自己的制服裝備。

去意大利和梵蒂岡旅游的人都會(huì)被身著復(fù)古裝束的瑞士衛(wèi)隊(duì)吸引，其實(shí)瑞士衛(wèi)隊(duì)服務(wù)梵蒂岡已經(jīng)有500多年的歷史。在過(guò)去，這些裝備都是用傳統(tǒng)技術(shù)制造，穿戴起來(lái)并不舒服，使用壽命也短。梵蒂岡瑞士衛(wèi)隊(duì)宣布，他們將放棄傳統(tǒng)的文藝復(fù)興式的金屬頭盔，改用3D打印的PVC材料頭盔。

該頭盔需要特殊定制，用量比較小，這種需求和3D打印擅長(zhǎng)的小批量非標(biāo)準(zhǔn)件的快速成型的特點(diǎn)十分契合。新式的3D打印頭盔成本更低，更容易讓士兵保持頭部的涼爽，衛(wèi)隊(duì)成員佩戴起來(lái)也更舒適。

瑞士衛(wèi)隊(duì)目前在尋找贊助商來(lái)打印這種頭盔，預(yù)計(jì)每個(gè)頭盔的價(jià)格約6700元人民幣，是目前金屬頭盔價(jià)格的一半。

美國(guó)國(guó)家航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員研制出一款由3D打印技術(shù)制造的金屬織物，其具有強(qiáng)度高、可折疊、反射率高且耐高溫等特性，可用于研制未來(lái)宇航服或航天器的屏蔽和絕緣裝置。

該織物外觀看上去是由銀色方塊組成的鏈條，一面用于反射光，另一面用于吸收熱量。由于采用3D打印技術(shù)，其制造成本不會(huì)隨著材料結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的加大而增加，且打印過(guò)程中材料的幾何形狀和功能可控，可幫助實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)。隨著人類(lèi)對(duì)太空探索能力的增強(qiáng)，這種織物還將執(zhí)行在太空中回收舊材料、3D打印制作新結(jié)構(gòu)補(bǔ)充等重要任務(wù)。

也許只有在現(xiàn)場(chǎng)你才會(huì)相信，位于山西大同的世界文化遺產(chǎn)云岡石窟第三窟被原比例、高精度地復(fù)制到了千里之外的青島。

云岡石窟開(kāi)鑿于北魏，是可容納3000余人的大型塔廟窟，形制罕見(jiàn)，其中阿彌陀佛高10米，面部圓潤(rùn)豐滿(mǎn)，神態(tài)超然。云岡石窟研究院聯(lián)合浙江大學(xué)文化遺產(chǎn)研究院文物數(shù)字化團(tuán)隊(duì)，真正實(shí)現(xiàn)了云岡石窟第三窟1∶1還原。復(fù)制窟整體長(zhǎng)17.9米，寬13.6米，高10米，這是世界上首次使用3D打印技術(shù)完成大體量的文物復(fù)制工程。

窟內(nèi)既有氣勢(shì)宏大、雕刻精美、形神兼?zhèn)涞脑煜?，也有完整的石窟形制，同時(shí)還原了石窟歷經(jīng)千年風(fēng)化的痕跡。未來(lái)，還會(huì)有更多的、可移動(dòng)的云岡石窟復(fù)制窟陸續(xù)完成。