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3D打印机打印出的飞机能飞吗?

2021-07-27 11:27:43 423 字数:1779字 3D打印机

  今天我们常用来打印照片的喷墨打印机,工作原理很简单:当收到计算机发来的信号时,喷头上的一些小孔就会喷出一小滴墨水到纸张上。这个过程周而复始,纸面上就涂满了绚丽的色彩。现在,有些喷墨打印机已经能每次只喷出1×10-12升颜料墨水——这也就是说,1升墨水要喷一万亿次才能用完。

  当我们把这种思路扩展到立体空间时,我们就可以设计出3D打印机。顾名思义,3D打印就是在长、宽、高三个维度上进行的打印,它能够打印出立体构造,比方说一座雕塑、一块巧克力等。这也是3D打印又被叫作“立体打印”的原因。2011年8月,英国南安普顿大学的一群研究者就打印出了一架无人飞机,并且真的能飞。

  有些3D打印机的喷头只能喷出液体原料,有些3D打印机可以喷出半固体原料,还有一些能喷出粉末原料。这些喷头除了能在水平方向上运动,还能在垂直方向上运动。喷完一层之后,喷头会抬高一点点,然后继续喷出下一层。为了让喷出的各层黏合在一起,3D打印机使用的原料一般都能在液态和固态之间快速转化,以加热、紫外线照射、冷却等方式来把原料黏合在一起。

  3D打印机对于我们来说算是新鲜事物,但实际上类似的技术早在20世纪90年代就已经用于工业设计和生产上了。作为一种快速成型技术,3D打印避免了传统模具生产过程所需的高成本和长时间,让设计师们能够快速看到他们的设计变成实物。和经过切割、磨削、抛光等工序完成的传统工艺品相比,3D打印机制造的产品精度并不高,它与传统制造方式的不同之处在于,传统工艺品是以逐步减少原材料的方式而生产的,3D打印技术则是以逐步添加原材料的方式完成生产,没有任何制造经验的人也能做出独一无二的产品。随着这种技术的成熟,3D打印机将会成为普通家庭常备的有用工具。甚至有些分析家认为,3D打印机将会改变制造业的面貌,让人们可以自己在家里生产出自己想要的东西。

  如果家中有一台3D打印机,将会把生活的方便程度提升到全新的高度。虽然过去10年中人们都一直在尝试开发适用于家庭的小型3D打印机,但只是从2011年开始,3D打印机似乎才突然进入了井喷阶段。虽然这类3D打印机依然只能以塑料为主要原料,但是人们还是看好其前景,并期待它的新进展。美国一家创业公司就推出了多色3D打印机,使用不同颜色的塑料条作为原料,塑料条在机器里被加热成液态喷出,遇冷即可凝固;英国一家实验室则开发了可以喷出液态巧克力的3D打印机,可以随心所欲地制造任意形状的巧克力。

  医生们也已经在尝试用3D打印机制造些更奇妙的东西了。1997年,美国马萨诸塞州总医院的杰伊·瓦卡提用3D打印机制造了一个人耳软骨形状的可降解支架,放进牛的成软骨细胞,并且将其植入一只裸鼠的皮下。几个月后,发育的软骨组织逐渐渗透进这个支架,并且将支架降解掉,从而得到了一只体外培养的人耳。2009年3月,瑞士伯尔尼的研究人员使用3D打印机成功制造出了尺寸精确的人拇指骨;差不多在同一时间,日本国立富山大学的中村直人用同样的方式打印出了有两层结构的血管——距人类血管的三层结构只有一步之遥,而且采用这种方法制造的组织,所有材料都来自患者自身,因此不会引起排异反应。美国一家创业企业在研发3D打印人体器官的技术,不过哪怕是最乐观的预言家,也认为这可能需要10年或者更久的时间才会成真。

  在未来的几年中,我们将会看到更多的3D打印成果。也许自己也可以买到一台,用来打印些小模型之类的东西。虽然3D打印机现在还受到原料、打印精度等诸多限制,但是可以相信,随着3D打印的普及化,我们最终会看到无所不能的打印机,就像机器猫的神奇口袋一样随时呈现各种东西。

  【知识点】3D打印机RepRap

  2008年7月,英国巴斯大学的研究人员展示了一种叫作RepRap的3D打印机。它的结构很简单,而且所有的部件都可以用它自己打印出来。换句话说,只要有足够的原料、计算机、一部RepRap和相应的打印文件,就可以打印出一条生产线甚或一座工厂。RepRap可以用两种材料打印:塑料和低熔点的合金,前者用来制造主要的支架,后者用来制作电路。这个项目是完全开源的:任何人都可以下载和这个项目相关的文件,也无需为用它制造出来的产品付版税。也许过几年,这类3D打印机就会变成移动工厂,或者成为手工爱好者的终极利器。

  【发散思维】3D打印机打出的巧克力能吃吗?

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