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   近年來,3D打印在材料累加的技術特點之上,漸次形成了更多不同尋常的特性,并因此拓展出更為廣闊的應用空間。除了制造其他機器,3D打印機還能復制自我;3D打印機可以制造比自身大得多的物體;3D打印機能實現(xiàn)普通打印機的2D打印功能。


  眾所周知,3D打印與傳統(tǒng)的減材制造最大的不同在于,減材制造需要對生產材料進行去除、切削以完成加工,而3D打印則恰恰反其道而行之,是通過對材料的逐漸累加來制成產品,也就是所謂的“增材制造”。以此為基礎,3D打印技術不斷發(fā)展演化,近年來漸次形成了更多不同尋常的特性,并因此拓展出更為廣闊的應用空間。


  不只是制造其他機器,3D打印機還能復制自我


  “機器制造機器”是“工業(yè)4.0”時代制造業(yè)發(fā)展的大趨勢。而3D打印設備的主要生產對象便是機械,從微型傳感器到飛機飛船的零部件,再到完整的機器人,從3D打印機中誕生的機械種類幾乎可以說是無所不包。不過,3D打印最神奇的產品大概要數(shù)它本身。擁有自我克隆功能的3D打印設備正受到業(yè)界越來越多的關注。


  2007年,英國巴斯大學的機械工程高級講師Adrian Bowyer博士在開源3D打印機項目RepRap中,成功開發(fā)出世界上首臺可自我復制的3D打印機。2015年RepRap愛好者RevarBat自行開發(fā)出一款名叫“Snappy”的3D打印機,這款3D打印機的所有零部件中有73%都可以用3D打印機生產。最近,可自我復制3D打印機更是引起航天領域重視,有望實現(xiàn)落地應用。加拿大卡爾頓大學機械與航空航天工程系的研究人員正在嘗試開發(fā)一款可以完全自我復制的3D打印機,該設備有望被用來在太空中建造定居點以及其他結構。由于可有效地減少發(fā)射成本,可自我復制的3D打印機將大大改變空間探索的面貌。

  得益于材料累加的特性,3D打印機可以制造比自身大得多的物體


  在減材制造過程中,機器對原材料切磋琢磨,最終生成的產品鮮有比機器本身大太多的物體。而3D打印得益于其材料累加的生產特點,可以造出遠比設備本身龐大的物品。而這一點同樣受到了航天領域的重視。畢竟,3D打印自力更生、就地取材、積少成多等等特性對于環(huán)境惡劣、資源匱乏的太空探索活動而言太珍貴了。


 上個月,加利福尼亞微重力工程公司Made in Space受NASA委托,宣布開發(fā)太空增材制造項目Archinaut,該項目主要目標是實現(xiàn)在太空中制造大尺寸的結構,涉及開發(fā)一臺能在太空中工作的、配備有一個機器人臂的3D打印機。Archinaut系統(tǒng)的主要吸引力之一便在于它能構建比本身大得多的結構,這對于空間制造來說至關重要,因為很難從地球上將大型生產系統(tǒng)發(fā)射入太空。


  普通打印機的2D打印功能,3D打印機也能搞定


  3D打印技術從誕生時起便以三維物體為生產對象,似乎與歷史悠久的2D打印沒有什么聯(lián)系。然而近幾年業(yè)界已經有人開始嘗試用3D打印機進行二維打印,取得了一定的成果。隨著技術的進一步成熟,3D打印機或許可以兼并普通2D打印機的功能,進化為2D、3D打印一體設備。


  2016年,美國設計師Jason Preuss使用一臺3D打印機成功打印出了2D油畫作品,這些畫作厚度只有幾毫米,和幾張紙差不多厚。制作過程并不容易,需要復雜的軟件堆疊和程序設置,將一幅畫劃分成不同的顏色區(qū)域,通過一系列程序后,用3D打印機將它們一層一層打印出來,這無疑是一項十分浩大的工程。


  作為一項顛覆性技術,3D打印還大有潛力可挖,它不同尋常的種種特性將為其他科研領域的研究工作創(chuàng)造出更多新的可能。


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