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1700399381 目前的挑战是原子以不可预知的方式走到了一起。数字设计在计算机屏幕上令人震惊,但理论上被制造出来后随时会坍塌,因为它不能突破重力和材料限制。相比之下,数字世界让我们放飞想象的翅膀,自由创造。数字世界急需制造出现实生活中不可能的形态。
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1700399383 控制材料构成:实体物品能不能也变成数字世界的“1”和“0”
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1700399385 在融合的第二阶段,3D打印会给我们带来对物质构成和材料构成的精确控制。多材料3D打印机将为新产品的生产打开大门,这种新产品由严格控制的原材料构成,其整体性能将大于部分之和。
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1700399387 试想在一个水彩调色盘中,将蓝色和黄色混合,可以形成无数深浅不同的绿色。在自然界中,22种氨基酸以不同的方式组合,创造出可以形成惊人物种的蛋白质。配备精确的设计文件的多材料3D打印机,可以将熟悉的原材料混合成全新的组合。
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1700399389 随着3D打印技术的不断发展,我们将看到很多由当前不可行的材料混合制成的物体。我们将看到可以自我修复的机器部件,或者看到可以将其长度延伸近10倍的无线网格。医疗设备将对特定病人的血型做出回应,或检测其体温变化。
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1700399391 控制材料组成的第二个渠道与第一个稍有不同。有一天3D打印机会制造出可控的材料。在虚拟世界中,所有的信息无论多么复杂,最终都可归结为它的本质,那就是两个基本单位:1或0。
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1700399393 相反,实体物品由丰富的、非模块化的螺旋结构的原材料制成,它的基本单位是原子,不那么规则且难以控制。由于材料在实体世界具有多样性,很难有意义地捕捉数字形式的“模拟”材料。结果是,模拟材料很难被精确地复制、控制和编程。
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1700399395 不兼容的原子是制造商的噩梦。诚然,3D打印机不能粉碎开放的原子,使它们更具可塑性。但是,3D打印机可以做的是将一度不能兼容的原材料巧妙地结合在一起,打印成单一的物品。
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1700399397 电子电路一直都臭名昭著,因为人们必须先单独制造出内部的陶瓷和塑料零件,然后加以组装,才能形成电子电路的金属部件。事实是,制作电路关键部件的原材料必须通过单独的制造机器生产出来,这决定了电路板是平坦的,由多个薄层构成。
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1700399399 如果电子电路的组件不受制于彼此不兼容的影响,我们可以创造出各种形状和样式的电路。如果我们能将导电和非导电材料组装在3D打印机里,我们可以制造出各种形状和大小的电路。我们可以打印内置电路的机械装置,这些装置和生物世界一样复杂。
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1700399401 实现对材料组成控制的另一种方式是体素化。体素是等效的实体像素,它可以是微小的、固体材料的碎片,也可能是微小的容器,可以容纳你放入的任何东西。
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1700399403 我们正在了解由体素制成的3D打印物品。由体素制成的物品可以替代构成大多数实体材料的模拟材料。如果你用体素制造物品,你就离像可编程物品一样制造物品更近了一步。控制实体物品的材料组成打开了通往下一阶段(即控制实体物品行为)的大门。
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1700399408 图2–4
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1700399410 注:多材料3D打印技术尚处于早期发展阶段。这个玩具实际上是一个复杂的加工产品,它由几种不同原材料制成,这些材料在打印过程中被混合在一起。
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1700399412 图片来源:Objet Inc.
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1700399414 打印智能物品:机器人将过时
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1700399416 拿厨房的木桌为例,如果你用光学扫描仪扫描它的外表面,你可以把扫描获得的数据转换成设计文件。一旦将桌子的实体尺寸转换成数字格式,就可以轻易使用设计软件暂时获得对桌子设计的控制。
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1700399418 你可以先编辑桌子的设计文件,然后3D打印出一张新桌子。然而,除非你用数十亿个体素进行打印,否则新桌子将是模拟的。它的材料、它的部件和组片将仍然是原生的、非智能的、连续的和被动的。如果你能用体素3D打印出新桌子,那么新的世界可能就会出现。
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1700399420 随着电子元件的尺寸继续缩小,计算能力不断提高,总有一天我们能够3D打印出含有微小电路的体素。就像图形的像素,其完美的集合会创建优美的高分辨率的数字图像一样,完美的体素集合可以制造智能的、有活力的实体物品。
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1700399422 体素催生出活跃的智能原材料。与今天我们能3D打印的非智能部件不同,未来我们能打印出智能系统,例如一部可使用的手机。3D打印机将创造出智能面料、现成机器人的生命形式和能够学习、响应和思考的机器。我们可以打印带有数字智能内涵的实体物品。
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1700399424 未来有一天,3D打印将把人工智能从计算机拓展到现实世界,机器人将成为过去时。半机器人在20世纪90年代就成为文化遗迹,未来取决于可以编程的物质以及本质可以编程并可以被3D打印的原材料。
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1700399426 麻省理工学院教授尼尔·格申费尔德在《当鞋子开始思考》(When ThingsStart to Think)一书中预言,可编程物质有自己的思想。数字处理能力将真正地找到自己的腿,走进物质世界。3D打印可编程物质将形成自己的实体,具备机械和触觉能力。
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1700399428 也许有一天,3D打印机器人的生命形态会被具有电池、传感器和电路大脑的3D打印机打印出来。新生的3D打印机器人将从打印台上迈出不太稳当的第一步,并让自身的电路学习周围的运行方式。也许有一天3D打印机器人会使用它们的3D打印机发明新功能,给它们的“生育机器”做体检来校验或替换打印部件。
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