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盘点:3D打印革命将至,哪些领域会被颠覆?

2014-09-29 来源:未知 责任编辑:佚名 点击:

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摘要:Rudy de Waele是一名技术创新战略家,还是科技书籍《Shift 2020》的作者与策划人。本文中,他对3D打印技术在诸多工业和生活领域的应用作了翔实的盘点。3D打印技术即将在各个领域革新我们的社会生活,打印人体器官、建筑材料、美食等等都不再是科幻小说上的情节了!

Rudy de Waele第一次见到一台运转中的3D打印机,是在2011年春季奇点大学(Singularity University)为期一周的研讨会抑或定点培训项目Executive Program(EP)上。作为一所致力于培养未来科学家的学校,由Google和美国宇航局NASA合作开办的奇点大学,是一个为公司高管与企业家提供预估新兴技术如何颠覆和改变人们的行业、公司、事业以及生活的工具所在。

自那以后,Waele就开始密切关注3D打印产品和服务的发展,而这也成了他平时工作生活中与客户交流、组织会议时几乎必不可少的话题。

在Executive Program期间,Waele还参观了美国规模最大的创客空间Techshop,参与了微型3D模型的建模实验;同时还拜访了全球最大的二维、三维设计与工程软件公司Autodesk设在旧金山的办公室。这些体验让他备受撼动,同时也让他意识到了3D打印技术在诸多不同领域内可能产生的广泛用途与巨大影响。而上周在伦敦成功举行的全球3D印刷艺术展(3D-printshow),也让Waele惊异于3D打印行业在这短短三年来的巨大成长。

盘点:3D打印革命将至,哪些领域会被颠覆?

不断发展壮大的生态系统

 

开源硬件的DIY社区、黑客、创客空间以及制造者社区展会Maker Faires在全球范围内如雨后春笋般兴起,让越来越多人有机会接触到3D打印技术。国际上不少3D打印公司,如伦敦和阿姆斯特丹的Wevolver、FabLabs以及用了不到一年时间就将实现连接的3D打印机数量从几百台发展到逾7000台的公司3D Hubs,都是很好的例子。

诸如Autodesk开发的跨平台3D打印工具123D Design(支持PC、Mac、iPhone、iPad或Web浏览器)此类能够让人们进行3D模型设计与制造的超赞应用或者软件,使得人们足不出户也能打印3D模型。

如今,不少商家将眼光瞄准了3D打印有利可图的未来市场,也因此推动了3D打印市场和服务中心的遍地开花。成立于2007年的3D打印交易平台Shapeways,以及连接3D用户、设计师与世界各地本地打印机的平台Maker6,都是美国3D打印领域的开路先锋;而成立于1990年、从事快速成型领域开发与研究的比利时公司iMaterialise则在欧洲享有很高的知名度。而这些大佬中,也已有某些公司开始聚焦3D打印消费热潮,例如亚马逊在今年7月推出的3D打印在线商店,还有美国快递公司UPS Srore推出的3D打印业务。

目前,全球大约有40家制造商有商用3D打印机在售,有超过200家初创公司正在开发并销售面向消费者的3D打印机,价格最低仅需几百美元。同时,也有越来越多的不同材料可供打印使用——从不同类型的蜡或塑料、陶瓷,到诸如钢、黄铜、青铜、金银和铂金等金属。

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盘点:3D打印的一些有趣领域

 

机器人

来自法国的模型制作人和雕塑家Gael Langevin于2012年1月通过3D打印的方式制作出了第一台活灵活现的真人大小人形机器人InMoov。只要有个2立方分米不到的空间,任何一台家用3D打印机都能制作这么一部机器人;而它也因此被公认为大学、实验室、业余爱好者,尤其是3D模型制造商的绝佳开发平台。

此外,英特尔公司在今年早些时候发布了一部为消费者设计开发的行走机器人Jimmy。英特尔将Jimmy定位为一部科研机器人,但年内还会推出一款售价为1600美元的简单版本。但需要说明的是,Jimmy是需要通过3D打印来制作的。英特尔承诺提供免费的3D打印图纸,而其它无法打印出来的部分(包括马达和英特尔Edison处理器等)则需要通过向英特尔购买组件的方式获得。但英特尔表示,他们也希望尽快将Jimmy的售价降低到1000美元以下。

 

建筑

Contour Crafting是南加州大学博士Behrokh Khoshnevis开发出来的一种分层制造技术,这种技术在让子组件以及整体结构实现自动化建造方面具备极大潜力。利用这种技术进行不同设计的单栋或群体房屋建造,能够实现一次性、自动化完成,同时完成的还有电路和水路管道以及空调管道的预埋。

中国一家从事建筑新材料研发与生产的高新技术企业——上海盈创装饰设计工程有限公司——就在今年3月份利用3D打印技术,在一天时间内打造出10间共计200平方米的平房。创始人马义和多年前就开始研究3D打印的建筑装饰材料,目前其公司已拥有77项国家专利、400多个成功案例,不仅解决了大型建筑工程中异形装饰的问题,还节约了成本,摆脱了某些材料只能从国外进口的被动局面。跟传统施工方法比起来,3D打印技术似乎是一种更加廉价、快速而又安全的选择。

这些平房位于上海,建造时使用的是10米宽、6.6米高的大型3D打印机。这些打印机逐层打印由水泥和建筑废弃混合而成的材料,并制成平房的墙壁,就像糕点师给蛋糕抹上奶油一样。这种新型的3D打印建筑不仅环保,而且具有较高的成本效益。

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来自英国的D-Shape是一家专注于Freeform Architectural 3D打印的公司。他们能够打印任何216立方米以下的东西,比如单人公车站、公园长椅、电话亭、彩色大理石路面、喷泉、小型泳池、家具、游乐场和幼儿园内的游乐设施等等不胜枚举。

而美国增材制造公司Emerging Objects发现,3D打印技术不仅可以用在制造建筑物的外部支撑上,还能用于建筑物的内部构造上。他们用于打印的材料均是可再生的创新材料,比如水泥聚合物以及由盐和“salty glue”结合制造而成的、被他们称为“Saltygloo”的盐聚合物。

 

设计

阿姆斯特丹的Eric Klarenbeek工作室正在探索一种生物活体(如菌丝体)的3D打印技术,并结合原生材料制造诸如碳足迹为负的菌丝椅等产品。创始人Eric Klarenbeek说:“我们是世界上3D打印活性菌丝体的第一人,利用有机体的天然资源作为捆住有机废物的粘合剂。一旦长成,它将成为一种结构分明、稳定而可再生的材料。结合3D打印技术,这种材料给了我们无限的设计自由。”

 

时尚

不仅是科学界,连许多时尚届的设计师现在都正试验利用3D打印技术进行时装制作,从帽子、头饰,到裙子、鞋履和首饰。高级女装品牌Iris van Herpen设计师Herpen本人就已有不少创意十足的3D打印设计。时装设计师Bradley Rothenberg更是利用3D打印技术为维密秀设计了一款带有羽翼的紧身胸衣。

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由Elliot Kealoha Blanchard领导的Invisible Light Network创意工作室则以声音为灵感设计了一款名为“NU”的音乐手镯:利用音频分析软件和Grasshopper框架来构建代码,形成3D打印文件;不同歌曲能够形成不同的打印文件,因此打印出来的手镯也各不相同。位于波士顿的设计工作室Nervous System还开放了一场珠宝展览,同时发布了一款相应的桌面3D打印机应用。他们的铰链型设计免去了组装的不便。

伦敦设计师Silva Weidenbach将3D打印技术与传统工艺技巧相结合起来,制作出一款别致的项链。对3D打印技术的理解与应用,让她发掘到了时尚设计的新表达方式。

而继去年发布全球首款3D打印足球鞋Vapor Laser Talon Cleat之后,Nike今年再次带来一款全新产品Vapor HyperAgility Cleat,也是一款将创新与运动员的敏捷性带到一个新高度的3D打印鞋类产品。从造福运动员的角度,Nike也在不断努力加快步伐,将3D打印技术应用到鞋类制品的制作过程中去。

哈佛商学院学生Grace Choi打造的化妆品3D打印机Mink,则让万千爱美女生在网上或者现实生活中自由选择喜欢的颜色,然后使用简单的现有软件,将其打印成形为腮红、眼影、唇彩等其它任何一种类型的化妆品。Mink的受众定位为那些还未对固定化妆品牌和商家形成偏好的13-21岁年轻女性。

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汽车

在帅cry的邦德大叔007系列《天幕杀机》中,那辆帅cry的阿斯顿马丁DB5就是3D打印技术加工下的成果,它已经充分展示了这种技术进军演艺圈蓬勃前景。

目前,汽车制造商主要将3D打印技术用于概念车的研究和试验上。瑞典设计师Erik Melldahl已与BMW合作于今年7月份推出一款利用生物降解材料和3D打印技术制作而成的概念车“Maasaica”;而毕业于皇家艺术学院汽车设计专业的伦敦设计师Nir Siegel则向奥迪建议了一种前卫方案:能够在客户眼前实现组装全过程的3D打印汽车;还有今年在日内瓦车展上亮相的德国EDAG公司Genesis概念车,则是利用了一台大型盒状打印机器人制作而成,能够随时进行自我组装。

更令人兴奋的是,梅赛德斯已经宣布将会在2018年发布的10台S级车型中使用到3D打印技术,不仅仅是概念车,连量产车的车身内饰也会是3D打印成果。

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值得一提的是,德国BMW一生产车间内已经实现了用3D打印“超级拇指”替代工人完成汽车部件组装工作,减轻了工人的手指关节压力。

未来,我们或许能够利用3D打印技术打印出自己的汽车,安装个Google自动驾车系统,开始一场说走就走的旅行!

 

娱乐

早前,漫威漫画工作室在今年的圣地亚哥动漫大会上联合3DplusMe展出了一台独一无二的3D打印机:扫描用户的面部特征并与所选漫威动漫人物的身体实现无缝对接后打印出来,让漫迷在人偶上实现自己的漫威英雄梦。可以肯定的是,为了维系客户群,未来还会有更多这类个性化的品牌产品问世。

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艺术

目前,网络上有许多让人叹为观止的3D艺术作品与雕塑作品。本文主要介绍位于阿姆斯特丹的梵高美术馆与日本富士胶片公司在比利时的3D打印合作项目。该项目的合作成果是一系列名为Relievo的梵高画作优质三维复制品,是在原作的基础上对尺寸、色彩、亮度以及纹理进行再创造的成果。例如,《向日葵》的复制品就捕捉到了梵高创作时所运用的笔锋方向、力度,以及画中黄色色彩的32种阴影,并在此基础上进行复制打印。梵高美术馆将该系列复制品的单价定位在3.4万美元。

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食物

民以食为天,3D打印技术最振奋人心的应用领域之一,就是食物的打印。去年,我们已经见识过诸如西班牙机器公司Foodini和意大利电器制造商Candy通过众筹平台打造出的一些3D“食品”打印机;3D打印机制造商3D Systems通过改变食物的形状、颜色和味道,将去年收购来的3D打印甜品实验室Sugar Labs运用于甜品与蛋糕消费新方式的实验中去;而英国3D打印公司Choc Edge则在巧克力的制作上应用了类似的技术;意面制造厂Barilla更是同埃因霍芬理工大学荷兰应用科学研究院(TNO Eindhoven)合作,计划在几年内为所有餐厅配备3D食物打印机,让用餐的客户能在几分钟内打印出自己专属的意面。

不过,比起这些听起来更像噱头的“零食”打印机,我们更关注的还是那些日常餐食。科学技术在厨房中的运用让分子料理应运而生,也赋予了这种人造美食彻底改变未来饮食方式的可能。

今年6月,英国剑桥设计公司Dovetailed宣布研制成功一款3D水果打印机,能够使用名为specification的分子料理技术根据用户需求进行水果的打印。通过将不同口味的液滴结合成型,这种打印机能够在几秒之内就完成定制水果的打印制作。

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健康

3D打印技术在当今医疗领域最显著的应用就是人骨与软骨替代品以及医疗设备的印制。且由此带来的医疗领域进展同样十分显著,已有不少医院正将3D打印技术应用到日常工作中去。早前,荷兰乌德勒支某大学附属医院神经外科医生就已成功为一名患者移植了一块3D打印而成的头骨;还有生物医学工程学副教授Lawrence Bonassar及其同事与来自美国康乃尔医学院的内科医生合作研发出一种可注射式的3D打印人工耳;普林斯顿大学的科学家也利用现有的3D打印工具制造出了一种功能性“仿生”耳,能够接收远超人耳听力范围的无线电频率。

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更有甚者,美国3D生物打印商Organovo将于年内推出一款3D打印而成的肝脏。目前,他们的研究团队已经打印出数十种不同的生物细胞,一旦在器官内打印血管脉络的技术得到完善,这个领域内将会涌现大量创新。不到十年的时间里,医学领域将会彻底变革。

美国北卡罗来纳州维克森林再生医学研究所的内科医生和科学家,曾在全球范围内首度实现实验室培养器官的人体移植。如今,这支跨学科领域的团队正协力研制逾30种不同的替代组织和器官,并致力研究出细胞疗法,力图治愈(而非仅是治疗)疾病。乐观地说,我们即将在4年后见证这种技术成为救死扶伤的常用手段。

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3D打印技术的前景如何?

 

根据美国信息技术研究分析公司Gartner最新报告显示,尽管其中仍有不少技术得花上5到10年才能成为主流得到普及,但3D打印技术正在迅速发展。相比个人用户,由于商用与医学应用的需求在短期内更为迫切,因此采纳率也会相比消费者采纳程度提升更快。

与此同时,我们还会看到越来越多更好更多样的打印材料,以及打印速度更快、成本更低的打印机问世。而作为创作物件和模型的终极工具,3D打印技术也会在将来走进学校课堂。只要市场时机一到,我们说不定还能见证Apple、Google或者Amazon陆续推出自家的3D打印机。

甚至,我们已经看到了4D打印技术的苗头。这种更新的技术将能实现物件的打印与自我形变,或者是随着时间的推移进行自我组装。

不要着急,上述美好未来即将降临。

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