关于3d打印背景的探索

2022-09-11

一、3d打印机是什么?

3d打印机基于一个专门的计算机文件创建真实、工作、物理对象, 这一过程被称为“加法制造”。简单地说, 从本质上讲, 3d打印机是一种机器, 可以把蓝图变成一个物理对象。为它设计一个模式, 按照这个模式工作, 将产生一个物理成果。用3d扫描仪扫描一个咖啡杯, 将文件发送到打印机, 结果产生成千上万的相同的杯子……因为他们由上一层来层层地建立它们的创建对象, 3d打印机可以用内部创建对象, 而不必打印单个零件再装配, 一个3d打印机可以打印对象并且组装。当然, 一个3d打印机可以打印单个部件或更换部件。事实上, 一些3d打印机可以打印自己的绝大部分, 本质上允许他们复制的方式。

3d打印机如何利用“加法制造” (AM) 过程产生物理对象其背后的技术细节非常简单, “喷墨工具有效地修改打印机, 一层层的材料直到一个三维对象建立”这允许3d打印机比传统的制造方法大大减少材料的使用, 并允许数量惊人的3d打印机工作, 包括不同的源材料、热塑性塑料如ABS (硬塑料积木) , 金属、粘土、甚至生物细胞。所有的3d打印系统利用相同的基本方式工作, 即利用一个3d设计文件 (也称为计算机辅助设计的CAD文件) 和处理专业的软件数据转换成二维横截面 (每片对0.1毫米厚, 相当于一根人类头发的直径) 。而传统的制造业加工一直是先选择生产资料, 本质上它是有缺陷的, 因为你必须从一个更大数量的材料开始然后逐渐筛选, 它比3d打印更浪费, 只它只使用它需要的材料。

另外, 我让设计师打造的, 是不可能手动创建或通过传统制造技术的对象, 如“彭罗斯三角”, 一个不可能创建的错觉对象, 是不可能在物理空间创造的, 直到最近一个3D打印爱好者发布的3D设计文件创建这样出了这样一个对象。

二、从枪支到墨西哥卷:3d印制技术的局限性是什么?

虽然3d打印机许多的潜在使用仍然在小的领域, 但众多现实世界的应用, 这项技术已经证明了成功。一个3D打印技术在现实世界的革命性发展。Organovo公司的商业生物打印机利用已有打印能力的释放功能 (尽管还不完善) 打印患者自身的细胞静脉。Organovo的技术目前非常好, “打印血管, 他们仍在学习打印更完善的血管”该公司预测, 3d设备在未来可能会创建整个器官。利普森副教授的机械和康奈尔大学的航空航天工程已经解释说明, 3d生物打印实际打印出的活细胞, 它被插入到一个物理水凝胶油墨而印刷成成品。目前, 利普森教授和他的同事Larry Bonassarand和康奈尔大学的Jonathan Butcher能够打印膝盖软骨、半月板, 他们正在研究印刷脊髓磁盘和心脏瓣膜。骨头, 骨头组织和软骨的成功, 可以这么说因为他们是非晶态和非常简单的结构, 但有小血管存在, 这是最先进的所在。推动医学三维印刷技术的边界的克罗宁, 格拉斯哥大学的化学教授正在开发一种印刷药品方法并已经证明能够打印所需的试剂和催化剂的化学反应生成布洛芬。3d打印机也被用来创建一个遇到猎人受伤的秃鹰。

与此同时, 各个组织都在使用3d打印技术。为允许手机的终极定制, Sculpteo发布3DPCase, 一个i Phone应用程序, 允许用户设计并打印自己的自定义i Phone案件。Sculpteo首席执行官兼联合创始人Cldment Moreau, 表明“他的公司正试图让3d印刷更易于被普通用户通过减少所需的时间和精力来创建一个3d设计。杰·雷诺, 著名的老爷车爱好者, 有自己的3d打印机用来打印出备件修理他的车, 否则部分零件将难以或者不可能获得。Urbee, 从另一方面说, 它是世界上第一辆整个外观都由3d打印机打印的汽车。另一个更极端的例子, 恩里科尼迪的测试说明当前的3d打印界限正在减退, 英国的单塑料对D型3D打印机, 可以打印全尺寸的“房屋结构”的石头。

最后, 虽然一个全3d打印枪支并不存在 (尽管人们修改) , 一个功能齐全的武器是由美国枪匠Michael·Guslick, 他创建的装置利用3d打印“基础”和标准枪架组件。HaveBlue上传他的“reinforced AR-15降低接收机”到免费3D设计文件存储库网站供其他用户免费下载、打印和修改。Have Blue创造的不是一个突击步枪, 而是一个功能齐全的22口径手枪。虽然没有完全意义上创建一个3d打印机, “至少降低接收机, 在法律意义上, 实际上构成枪支。没有更低的接收机, 枪不会工作。因此, 接收机是实际的法律控制的部分。简而言之, 这意味着没有枪支许可证的人, 或被吊销执照的拍卖行的人, 可以打印自己的降低接收机构成一个完整的、灰色的枪。”

鉴于目前的各种可行的3d打印输出, 这应该不足为奇。全面概括评估3d设计文件和3d打印对象是困难的。鉴于部分输出的是医疗、科学、实用的或功利的物理对象。值得怀疑的是, 著作权法是在知识产权法领域试图保护3d打印获得物品。

三、3d打印机为什么会改变世界

与3d打印技术的当前能力相比未来潜在的这种技术能力更大。生物打印目前只允许研究人员创建简单的结构, 如静脉, 但是在将来整个器官都可以自定义打印。在某种程度上, 3d打印机只受限于个人操作他们的创造力和聪明才智。例如, Fab@Home等3d打印机工厂有现成的3d零件打印机, 它所有的设计和软件是开源的, 这意味着允许所有设备信息自由传播、修改和利用。由于Fab@Home项目的开源性质和一般3d印制技术社区, 如果一个人想要创造的东西超出了他们机器本身的限制, 他们可以修改单元, 直到它能够找到所需的方式。

3d打印机仅仅因为现存的3d设计文件是有用的, 没有它就有必要重新设计从而一切从头开始。作为推论, 只有在与互联网如存储库网站Thingiverse和Shapeways的结合, 才能有助于3d打印机技术被广泛采用。网络共享文件之前, 个人上传自己的文件为他人免费下载和修改。然而, 在这个行业有显著差异。由于开放的设计3d印制技术生态系统的性质 (尤其是免费网站如Thingiverse) , 每次用户上传一个新的或修改文件, 整个的社区效用是3d打印机增强。潜在的社会影响是, 在一个网站用户可以免费共享物理对象, 但如果是在全球范围内, 则是令人震惊的。一个非常有趣的利用社区力量的例子是Thingiverse, 因为在网站上的大多数作品都是由一个创作共用许可, 通常相当宽松的, 只要原作者是由于任何派生或修改工作都允许他人使用、修改文件。

近年来更加普遍的使用3d印制机使它们价格大幅度下降。在过去它们都是极度昂贵的, 售价在超过25000美元到1000000美元的范围内。新设备是成倍地便宜, 包括Maker Bot复制, 可在2000美元以下, RepRap, 可供约500美元。关于RepRap最有趣的事情是, 即使它是目前可用的最便宜的3d打印机, 它有“自我复制”的能力, 可以打印出自己所有的部件 (电路板除外) 。甚至有一个非常基本的3d打印机称为See Me CNC用于在200美元以下, 其中价格从1000美元到25000美元不等, 可以打印金属的机器。这些因素的融合将本质上确保3d打印机从相对闻所未闻到一个家庭共同的名字。在不久的将来, 就像个人电脑一样。然而, 由于作为基础设施的电脑和互联网已经到位, 3D打印机的传播可能发展的比个人电脑更迅速, 因为人们一般都是对可以触摸的物理对象比虚幻的早期网络和电脑更感兴趣。

摘要：3d印制技术代表着互联网创建以来最大的技术进步。其巨大潜力即真正创新的使用确保这种技术将很快在全球市场成为主导力量, 并通过允许共享物理对象消除世界的物理屏障瞬间传遍全球。本文将探索3d打印的发展及其局限性和对世界的影响。

关键词：3d打印,创建对象,物理对象,设计文件