汽車新生
隨著3D打印技術的進步,越來越多的機構和企業開始重視這項新興的技術。現在3D打印技術已經開始影響到我們的生產方式,在不久的將來,3D產品必定會如潮水般湧入我們的生活,3D技術也將重塑整個世界。
2011年3月,英國一位科學家設計出一款自行車,車輪、軸承和車軸由3D打印機一次成型打印出,其堅固程度與鋼鋁材料不相上下,更重要的是它可以騎;2011年9月,世界首輛3D打印機制造的汽車(見圖1-4)現身加拿大溫尼伯市……作為一個樂於接受新鮮事物的人,你是不是由衷地希望自己也擁有一輛這樣的自行車或汽車?現在,在中關村,你也可以利用3D打印實現自己任何千奇百怪的想法,雖然還只是能夠打印一些小玩意兒,但毫無疑問,3D打印已經悄悄地向我們靠近了,或許就在不久的將來,你便可以擁有一輛自己設計自己“打印”的汽車。
隨著汽車業的不斷發展,中國汽車業的不斷崛起,美國汽車業的沒落,以及日本汽車業的霸主地位,不可否認,大家都在不斷追趕,不斷創新,意圖在21世紀搶占汽車行業的最高點。為某汽車大頭研發部門工作的王華(虛構),目前正面臨著一項同時間博弈的研發工作。
為了趕在競争對手之前推出新車,王華在近三個月内被折磨的筋疲力盡,不斷拿著汽車外形的修改圖進行調整,然後不斷的將其送往設計部門打造汽車模型,然後就是一兩天的揪心的等待,等待著打造出來的汽車模型,等待相關人員的評價,最後再進一步的修改,然而再經過一個月的努力之後,因為某一個修改後的形狀在送給設計部門鑄模的時候存在困難而耽誤了時間,從而導致整個研發的時間拖長,最終並沒有能夠在規定的時間完成任務,作為主要的負責人,王華不可避免地承當了相當大的責任,並導致在以後的工作中信心大受打擊,不敢果斷地做出決定,最後丢失了工作。
3D打印機在教學中被老師和學生親切的成為“幹中學”,因為它能夠在設計方案提出後,就可以馬上將模型打印出來,然後再立刻進行修改。這樣的3D打印不僅為其節約了很多的時間,還節省了人力資源,因為此時研發部同設計部可以進行合並。
教育奇藝
3D打印不但能在飲食和醫學的舞台上大展神威,同樣也能在與我們息息相關的其他領域大放異彩。傳統教育方式也將被3D打印技術改變。當前,教學工具和儀器一般由專門的教學設備生產廠商,供需溝通不暢,更新換代慢,滿足不了教師的要求和學生的需求。傳統課堂上,學生們只能從老師的描述、闆書或PPT展示上,通過文字、圖像和動畫認知所學習的對象,無法有直接的感官接觸。很多學生因為課程的枯燥,沒有興趣學習,考試也是靠死記硬背應付通過,之後很快忘記。3D打印做到了使每位教師可以根據自己的教學思路和方法,方便地打印自己上課想要展示給學生的模型,比如難以獲取的醫學解剖、文物古迹等模型,真正做到自己的授課方式完全由自己掌握,讓無聊的課堂變得生動起來,課上,學生們可以通過觸碰3D打印出的立體仿真模型,對所學的理論知識有更直觀的感應。無需死記硬背,提起這部分知識,模型便出現在腦海中,知識的吸收和消化更快更深刻,知識變成了“常識”。3D打印技術為教與學提供了新的媒介,提高了教學的效率和質量。課程作業也可以用3D打印機來完成,讓學生自己動手,將自己的想法實現,這將極大地調動起學生的積極性,並能提高他們的動手能力和創新能力。年輕人,尤其是對於建築、汽車工程、藝術設計等專業的學生,他們有數不清的的想法,他們迫不及待地想要將自己的作品以三維立體的形式展示給大家,與大家交流,得到大家的肯定,並獲得中肯的建議,以求進步。
不要認為3D技術不夠完善,應用於教學還不現實,其實,“夢想已經照進現實”了。目前,一些國家和組織已經開始探索3D打印在教育領域中的應用。2012年,英國教育部開展了一項為期一年的試驗項目,將3D打印技術試應用於數學、物理、計算機科學、工程和設計等課程中,推動教學創新。美國國防高級研究計劃局制作實驗和拓展項目計劃也已在美國高中推廣3D打印機。上海靜安區青少年活動中心創意夢工廠配置了3D打印機及配套的3D掃描儀,並且定期開設相關課程,免費為有興趣的學生教授三維設計和計算機輔助制造課程,打印自己設計的產品。
2013年10月全國首家3D打印體驗館在北京開業(如圖1-5),聽起來炫酷的3D打印技術將個性化的三維設計圖“打印成真”、“克隆”立體人像成為現實。一台手持3D掃描儀,僅有鞋盒大小,360度旋轉掃描顧客,猶如科幻片常見的一樣,照相者的立體數據顯示在電腦屏幕上。三維模型通過軟件處理,點擊打印,噴頭噴出材料,逐層擠壓堆積成型,“如假包換”的彩色人物塑像即被打印出。
醫學創新
3D打印技術可以打印出為病人量身定做的藥物。
事實上3D打印在醫藥的領域的應用已經往前走了一大步。請你想象一下,有一天你生病了,你把你的基因信息和病情輸入電腦,電腦根據你個人的情況為你制定一個獨一無二的藥方,然後將這個藥方交給3D打印機,這個神奇的機器就為你做出了你所需要的藥。你所想象就是目前科學家正在努力實現的,並且取得了十足的進步。用3D打印機即時生產的藥物不但可以做到真正地對症下藥而且還能解決藥物浪費的問題。據世界衛生組織的數據顯示,全球有近60%的藥品因過期而浪費。與此同時,全球只有40%的病人可以獲得診斷治療,超過50%的病人無法獲得有效治療。究其原因,藥品的產業鍊難逃其咎:藥品從廠商到病人手中需要經過大量環節,每增加一個環節,藥價便升高一次,大部分的重病患者都對如此高昂的費用望“藥”興歎。3D打印出的藥物,不僅能降低藥品的制作成本,還能將藥品的產業鍊縮短,使更多的癌症患者能夠負擔得起藥費,接受更好的治療。
相比於打印食物和藥物這些成分複雜的東西,3D打印技術在醫學的其他領域已經走了很遠很遠,比如說骨科臨床。利用CAD設計軟件,根據每位患者特有的骨骼結構,設計出和患者最為契合的人造骨骼或義肢,通過3D打印機打印出來,就可以使用了。美國科學家用3D打印機直接造出一副塑料機械臂,給一位手臂殘疾的小女孩帶來了福音,帶上機械臂後,她基本能夠正常活動,這種量身定做的義肢,可以減少對她的皮膚的磨損,減輕使用義肢時的痛苦。3D打印機在美國的許多牙科診所得到了更廣泛的應用。牙醫只要學會3D打印機的操作,通過掃描牙齒,3D打印機可以很快制作出牙齒的模型,牙醫甚至還可以現場磨制假牙給病人換上,如圖1-6所示。
以後聽力障礙者或許可以用到科學家研制的更為先進的助聽器,現在科學家們已經研制出一款3D仿生耳,能夠使人聽到正常人類耳朵聽力範圍之外的無線電頻率,不久後便會用於外科修複學。
科學家還能用3D打印機制造諸如皮膚、肌肉和血管片段等簡單的活體組織,如圖1-7所示。
某醫院的外科醫生李剛(虛構)遇到了一個不大不小的困難,他接診一位5歲的小病人,在一場無妄之災中被嚴重燒傷,其完好的皮膚面積不超過30%,這在燒傷病例裡算7級燒傷,是非常嚴重的,這一切對於才五歲的小朋友來說,真是有點難以承受。
小朋友不僅需要在無菌病房裡呆好幾個月來等待皮膚移植,還需要同疼痛做鬥争。所以王醫生很是心疼,他很希望從小朋友身上取下完好的皮膚,在培養室内培育生長得更快一些,這樣就能盡早地將小朋友的痛苦剔除出去,只是畢竟細胞的生長速度就擺在那裡。王醫生即使在這麼替小朋友感到揪心也只能無能為力了,因為這不在他的能力範圍之内。
有了3D打印機幫助的李剛醫生就不一樣了!
在將準備好的材料輸入打印機之後,在很短的時間内就得到了小朋友的大塊的活性皮膚,移植到小朋友身上後,由於該皮膚是來自這位小朋友自身,不存在異體排斥,所以小朋友移植皮膚的痛苦也不大。
目前能夠進行3D打印的人體部件主要有六種:外耳、腎髒、血管、骨頭、皮膚和牙齒,其中,外耳、骨頭、皮膚和牙齒的打印應用最為廣泛,這些同以前的應用技術相比,與病人本身更加契合,這樣病人的痛苦小很多。
未來有一天, 3D打印機能夠使用病人身上的幹細胞制造出腎髒、肝髒甚至心髒這樣的大型人體器官,這樣就會減少器官移植後的排異反應,人們再也不用擔心自己的親人因為等不上合適的器官而離開自己。
毋庸置疑,醫學將是未來3D打印機的重要應用領域。
本文摘自《3生萬物》
3D打印是什麼?在《西遊記》中有個故事,唐僧師徒來到車遲國,與鹿力大仙賭“隔闆猜枚”。孫悟空鑽將進去,見一個紅漆丹盤,内放一套宮衣,乃是山河社稷襖,乾坤地理裙。用手拿起來,抖亂了,咬破舌尖上,一口血哨噴將去,叫聲“變”!即變作一件“破爛流丢一口鐘”。 “一件宮衣”突然間沒了,出現了一件叫做 “一口鐘”的破舊衣服,這是一個看起來不可能的神話故事,但是現代的3D打印技術卻可以完成這項不可能完成的任務,用特定材料“無中生有”地“打印”出你所需要的東西,包括“破爛流丢一口鐘”。
2014年6月3日,習近平總書記在2014年國際工程科技大會上的主旨演講中指出,“一項工程科技創新,可以催生一個產業,可以影響乃至改變世界。”“3D打印技術”正是這樣一項工程科技創新。2012年,英國《經濟學家》雜志將“第三次工業革命”作為封面文章,全面地掀起了新一輪的3D打印浪潮。對於傳統工業來說3D打印是一次革命,在這次新的革命中,每個國家、每個人都面臨挑戰和機遇,以及無限的發展可能、財富機遇。您可知曉?