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解析三維立體印刷技術(三):美好與黑暗的未來

2012-7-29 22:53| 發佈者: 燕南天| 查看: 1384| 評論: 0|原作者: 孤寂如雲 編輯: J-20

三維印刷,立體打印,3D打印

三維印刷機可以印刷出各種東西


       三維印刷技術隨着不斷發展,變得越來越成熟。 1999年3D Systems推出的SLA 7000要價80萬美元,而其於今年年初推出的Cube僅售1299美元。青出於藍勝於藍。創立不久的Soldoodle公司所生產的家用三維印刷機價格僅僅為499 美元,市面上甚至出現了售價僅為300美元的Makibox。隨著價格的進一步降低,越來越多的人將可以負擔得起。三維印刷機未來將和電腦和智能手機一樣進入普及的階段。 

       三維印刷機的潛力非常巨大,僅在家庭領域就擁有各種各樣的需求。只要自己繪畫設計圖或直接從互聯網上下載,三維印刷機就可以為自己製造出想要的物品,不論是鞋(或者衣服、手袋)還是玩具(例如人物造型、手辦),或者是市面上根本就不存在的新玩意。如果自己家中能夠製造出一雙合適自己的鞋或一件個人風格的衣服,誰還會去商店買呢?

       三維印刷技術在其它領域同樣潛力無限。例如電影領域的道具製作。如果使用人手製作,由於手的抖動以及人類天生缺乏較高的操作精度,一些精細的道具如人物的表情難免會失真;而結構複雜的道具若使用人手製作,更將耗費大量的人力物力。然而若使用三維印刷機,由於每層截面的厚度可以低於100微米甚至不到16微米,印刷出來的模型將會極為精細,同時也可以節省大量的時間。

       在製造領域,人人都可以成為製造者的情況下將推動第三次工業革命。而對於傳統的工廠而言,三維印刷機並不完全是一種威脅。目前在製造產品或零件的時候,製造者往往需要先設計出相應的模具以進行壓製與成型的工作。而在製造一些精密零件的時候,僅僅是模具的涉及與建造就耗費了大量的時間和金錢。結構複雜且精密的零件需要購買極其昂貴的超精密加工機械例如數控機床等,添置此類機械的價格對大多數中小型廠商而言,是無法承擔的天文數字。即便是再精密的加工器械,由於製造產品的過程仍然無法擺脫使用外力成型(卷、壓、切)的工序,生產出來的零件仍然會出現一些誤差。若使用三維印刷機,由於直接讀取工程設計圖並通過層層印製的工序製造,生產者無需先設計模具再進行加工。省去了外力成型的工序同樣使產品的製造變得更方便。而印刷機直接複製圖紙的設計而避免了人的介入更會使精密部件的誤差被大幅降低。而更便宜的印刷機意味着更低的生產成本,對密集型生產者而言同樣是好事。

       三維印刷技術在航空航天領域同樣廣受期待。而這原本就是研發此技術的目的之一。在太空中,如果飛船或穿梭機需要緊急更換一些零件,目前唯一的方法就是從地面運送上太空,耗費的時間與金錢都非常可觀。由於無法事先預測什麼零件需要被更換,飛船在發射前並不可能攜帶多少零件。若使用三維印刷機,飛船只需攜帶一定量的原料就可以在太空中製造出所需零件。除了目前的航天領域,未來的長距離宇宙旅行同樣需要此種技術來生產所需物品。

三維印刷,生物打印,3D打印

三維印刷機印刷血管已經不再是難題


       另外一個主要的發展方向就是生物印刷(Bioprinting)。目前已經取得了一定的進展。美國與德國的生物技術公司已經成功使用三維印刷機製造出人類的血管,有望運用於手術中。甚至有研發者成功印刷出活體組織:在電腦中輸入組織所需的成分與結構,三維印刷機就可以在凝膠形狀的培養基上印刷出相關的生物結構。有科學家成功製造出2英吋厚的組織,目前的難點在於組織缺乏足夠的營養,很容易死亡。但是在未來,這或許就不再是難題了。到時候,皮膚、牙齒、骨骼甚至器官都可以用三維印刷機印刷出來,無需再從他人或自己身體上移植,所需要的僅僅是當事人的DNA數據與人工培養的細胞材料。這不僅保證了人體部件與器官供應的充足性與移植器官的及時性,同時也避免了器官異體移植可能帶來的排斥問題。生物印刷,為有需要的人帶來一個能救命又省錢的方案。

打印活體,生物打印機,3D生物打印

一隻耳朵正在被印刷出來


       科技是一把雙刃劍。三維印刷同樣如此。當它帶來種種好處的時候,人們也開始擔憂其帶來的危害。事實上,擔憂已經成為現實。


       雖然在現在,人們總是擔心三維印刷技術還不夠成熟,製造出來的物品不外乎工藝品或玩具,在製造領域仍然未成氣候。然而,有人證明他們是錯的。WebProNews的Zach Walton報道了一則驚人消息:槍支愛好者論壇AR15中,名為Haveblue的網友使用三維打印機成功製造出一把5.58毫米口徑的輕型突擊步槍。為證明這把印刷出來的步槍有良好的性能,該名網友還連續射擊了200發子彈,而此槍完好無損。他所用的印刷機,居然是90年代中期推出的Stratasys 3D!這個事件證明了一件事:只要擁有設計圖,印刷機就可以製造出槍支等危險品的零件,組裝後就可以得到一把槍。這對美國等允許持有槍支的國家而言衝擊不算太大,但是對於中國等禁止民眾購買槍支的國家而言,簡直就是一場災難!


 三維印刷槍,立體打印槍支,3D打印武器

使用舊款三維印刷機製造的輕型突擊步槍已經能夠連射200發子彈


       若使用90年代中期的印刷機已經可以製造出一把連射200發子彈也不會受損的步槍,那麼未來隨着三維印刷技術的不斷發展與材料強度的不斷提升,任何獲取設計圖的人都有可能在家中製造威力巨大的槍支、火箭炮甚至炸彈等危險品。人人都是製造者的美好願景隨時變成人人都是軍火庫的噩夢。而對於飽受武器禁運之苦的恐怖分子或極端分子而言,這更是天大的好消息:只需在網上下載武器設計圖,就可以製造各款武器而無需千方百計地走私軍火。


       聽起來很可怕,但無法否認的是三維印刷技術還在不斷發展,且為人類帶來的好處遠多於壞處。至於壞處,只要政府相關部門能有效控制武器設計圖紙在互聯網的傳播,同樣有可能避免——雖然在互聯網時代這是一個近乎不可能的任務。


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