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但你一定明白我的意思。我们能够想象出一样东西,在电脑上绘制出来,用机器使其成型;只需要按下一个按钮,物体(最终)会出现。亚瑟·C·克拉克说:“任何足够先进的技术都可以称为魔法。”越来越接近本质了。
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四个桌面工厂
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(1)3D打印机:3D打印机和你可能已经使用的桌面纸质打印机作用相似。传统的激光(或喷墨)打印机是2D打印机:从屏幕上获取像素,将其在二维介质(通常是纸张)上转化成墨点或碳粉点。3D打印机则获取屏幕上的“几何图形”(使用好莱坞用来制作电脑特技电影的同类工具制作出的三维物体),然后将其转变成可以拿在手里并使用的实物。有些3D打印机拉伸多层熔融塑料,制作实物;有些则使用激光将液态或粉末状树脂固化为硬层,从原料盆中形成实物;还有一些能够使用任何材料制作物品,比如玻璃、钢、铜、金、钛,甚至是蛋糕糖霜。你可以打印一根笛子或是一顿饭。3D打印机甚至可以向支撑矩阵上喷射干细胞悬浊液,使用活体细胞打印出人体器官,与喷墨打印机在纸张上打印没有什么两样。
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(MakerBot Thing-O-Matic 3D打印机)
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(2)数控机器:3D打印机使用“加法”技术制造物品(一层一层叠加材料制作实物),而数控刨槽机或铣床则是使用“减法”技术制造相似的产品。“减法”技术非常神奇,通过使用钻头在塑料、木头或金属板块上切割出产品。数控机器种类繁多:数控绗缝机和刺绣机、数控标牌切割机/刻字机(用于丝网印刷)以及工匠使用的数控裁纸机/布料切割机等。有些数控机器与一张大桌子尺寸相当,专门用于制作木料家具(大的工业数控机器与库房大小相近,能够切割出飞机机身这样的大型物体)。
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(MyDIYC数控机)
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(3)激光切割机:激光切割机是最受欢迎的桌面新工具之一,大部分为二维设备,使用强力激光在塑料、木材和薄金属板等各类材质上精准切割出任何复杂程度的形状。很多CAD软件都可以将三维物体分解为二维部件,使用激光切割机制作,然后向插片恐龙玩具那样整齐地插接起来。
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(Epilog Zing激光切割机)
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(4)3D扫描仪:通过这个跟面包箱差不多大小的设备,你可以实现“现实捕捉”。不必费力地重新描画一个物体,只要把已有的物品放在3D扫描仪前就可以了。设备使用激光或其他光源以及一台摄像机,从各个角度拍摄物体的图像,然后将其转化成数万个或数十万个多边形构成的三维形象,就像是电子游戏里的人物形象或是电脑特技电影。软件简化了扫描仪的操作,你可以随心修改获得的三维形象。最普通的首次试验就是扫描你自己的头部,把自己的脸部三维形象夸张变形,然后用3D打印机打印出你自己形象的摇头玩偶。
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(Zscanner 3D扫描仪)
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今天,你可能还会认为3D打印是尖端技术,是高端设计工作室和极客们的玩具。但你也可能已经碰到过3D打印机了,只是它太过平常,根本没有引起你的注意。
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使用定制的牙科配件,比如调整牙齿整齐程度的护齿,在数月间做出了一系列微调,每一次都把牙齿调整到新的位置,但是调整幅度小到不易察觉。此例中,牙科技术人员扫描就诊者牙齿的当前位置,使用软件建立所有中间位置的数学模型,调整到理想的端点。最后,这些位置使用塑料3D打印出就诊者佩戴的各种护齿,每种护齿戴两三周,直到将牙齿调整到新的位置为止。
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你购买的每一种电子产品以及周围出现的新建筑的模型,也是通过相似的过程制造出了原始模型,还有3D打印定制的假肢。如果你的运气够好,只看一次牙医就换了新的牙冠,很可能牙医的办公室里就有一台3D打印机(喷射出来的是珐琅)。医生甚至可以使用金属钛3D打印出整块下颌骨,进行更换。
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现在,你可以买到定制的3D打印《魔兽世界》角色玩具人偶,或是你自己的Xbox Live在线游戏头像。在东京,你可以扫描自己的头部,然后得到逼真的“本尊”玩具人偶(千万别被吓到啊)。
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商业3D打印仅使用几十种材质,大部分为各种金属和塑料,还有更多材质正在试验中。研究人员正在试验更多新奇的材料,比如木浆和碳纳米管,扩大该技术的应用范围。某些3D打印机可以打印电路,从无到有地制造出复杂的电子产品。还有一些能够在纸杯蛋糕上打印糖衣,以及喷射出融化的巧克力等液态食品。
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在巨型规模方面,已经有3D打印机可以“打印”混凝土材质的多层楼房。目前,这样一台3D打印机必须和能够打印出来的建筑物一样大小,但很可能某一天就能够作为水泥搅拌车的内置部分出现,通过位置数据决定浇筑混凝土的位置与数量,直接读取、执行建筑设计师的CAD图纸。
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同时,研究人员也在努力在相反方向上取得进展:在分子层级使用3D打印。现在已经有能够在惰性材料“支架”上3D打印病人自身细胞的“生物打印机”了。一旦细胞正确着位,就可以生长成器官,目前已在实验室中创造出了膀胱和肾脏。如果使用干细胞打印,新生组织则会形成自己的血管和内部结构。
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现在,对于3D打印前景的看法可以说是理想远大。三维CAD软件领先制造商Autodesk的首席执行官卡尔·巴斯认为计算机控制制造与原有的大规模生产同属脱胎换骨似的变化,不仅能改变传统消费品的制造方式,还能在小到生物分子层级、大到房屋与桥梁等各个规模上进行3D打印。
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