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3D打印：从想象到现实 [:1700398872]
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反应蓝图：复杂形状的自动化生产
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用于形状描述的最复杂的语言形式就是动态的有反应的语言，我们将这种设计过程称为“反应蓝图”。这种反应蓝图使我们的设计人员能够实现复杂形状的自动化生产，这些形状会根据环境实时调整，而设计师们都不知道这些具体环境情况。
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反应蓝图不做小物体。例如，你不能使用反应蓝图3D打印家里的洗衣机旋钮。反应蓝图可用于在未知甚至变化的环境中设计项目。
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反应蓝图可以指引大型的水泥打印机打印出适应未知地形的房子、适应风力条件的桥梁以及适应特殊环境照明条件的灯罩。反应蓝图还将是外科手术的理想选择。也许有一天，3D打印机可以就地制造出适应每个人不同情况的生物组织。
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设计软件执行反应蓝图时，首先需要扫描目标环境，并且能够非常准确地模拟目标环境，以便知道有哪些规则及它们何时起作用。利用这一信息，3D打印机才能生成适合特殊环境的形状，然后就可以用3D打印机打印了。
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图13–5 反应蓝图将针对环境设计出最理想的家的形状
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图片来源：Project “DIGITAL VERNACULAR” by Shankara S. Kothapuram, Mei-ling Lin, Ling Han, Jiawei Song, part of design studio: “Machinic Control” led by Marta Malé-Alemany and taught with Jeroen van Ameijde at the Architectural Association School of Architecture,
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当设计师准备用3D打印机打印反应蓝图时，他是不可能提前准确，知道最终设计是如何产生的，也不知道最后是什么样子。每一步的反馈都是不同的，最终设计的具体细节也在不断变化。例如，自然界中植物往往向朝光的方向生长，但是一段时间后，由于自身重量增加引起的内部压力使得它在一定高度停止生长。如果你有能力设计植物的生长，你可以设计一套规则，使植物在接触外部光线的情况下继续增长。你可以用基于压力传感器的规则调节植物的增长、控制植物的高度，这样植物就不会因为长得太高而产生内部负担。
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如果内部和外部两套规则同时作用于不同条件下的植物，那么植物的高度和形状很可能不同。即使两个植物同时应用同一套规则，一个放在暗光灯下，另一个放在明亮的阳光下，由于它们传感器发出的反馈不同以及规则引起的反馈产生了不同反应，它们最终的外表也不一样。
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3D打印：从想象到现实 [:1700398873]
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一种设计生产多种定制产品
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未来的设计者如何将反应系统应用于产品设计过程呢？设想一下一个灯罩蓝图是动态的。从简单的初始形状到形成最终的灯罩设计会应用一系列规则，灯罩的形状不断被细化。在计算机中，灯罩被放在一个虚拟房间的角落中，挨着一个虚拟的窗口，软件将根据虚拟窗口附近的光线水平计算并设计一个特定的形状。
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如果你将灯罩放置在另一个不同的虚拟房间，位置接近另一个照明设备，灯罩的设计将演变成一个新的形状。通过将计算机模拟的环境暗示运用到设计过程中，反应蓝图就可以根据响应数据而非根据形状描述形成产品了。
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一个灯罩设计可能会引发许多其他自定义的设计，每项设计适用于特定的用途，尽管如此，每个灯罩仍像森林中的每棵树一样互不相同。如果你有这种灯罩的反应蓝图，只要在设计软件中准确地模拟每个房间的光线条件，就可以给每个房间生成不同的灯罩设计。
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会思考的打印机
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动态蓝图进一步发展，设计反馈将直接从现实而非计算机模拟中输入打印机。想象一下，一台3D打印机会知道它需要打印什么，并将根据打印条件进行调整。对于大部分3D打印机来说，它们是“盲目的”，因为它们只知道执行指令而不知道指令能生产什么物体，这种系统被称为“开环控制”。
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康奈尔大学的丹尼尔·科恩探索了这一想法，即3D打印机能够实时监控自己所打印的产品。丹尼尔创造了一个闭环打印机，该打印机能够“观察”打印结果并根据不同情况进行动态调整。用一些渗出材料进行打印，可能无法很好地保持形状，例如在炎热的时候用蜡进行打印，用蜡打印时，一些地方可能会因融化而与预期有所不同。这种情况下，开环控制打印机会继续工作，打印出一个畸形的物体。
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为了纠正这样的问题，丹尼尔将光学扫描仪添加到3D打印机的顶端。本质上，光学扫描仪可以观察3D打印机是如何打印的。丹尼尔闭环控制打印机，因为有了扫描仪，所以可以检测出问题，比如蜡质产品融化变形。
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但是，这种监测只是第一步。通过创建能够从光扫描仪读取输出结果的软件，3D打印机能够根据环境的变化做出调整。通过跟踪打印输出结果，修改设计以更正它们，并实时调整其打印过程，你可以说，这台特殊的3D打印机正在“学习”。
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闭环打印的贡献不仅仅是监控打印品的形状。如果程序正确并给予适当的硬件传达环境反馈，闭环的3D打印机就可以监控它正在打印的材料的强度，并根据需要添加材料。智能的闭环3D打印机可以在打印材料时监测材料的导电性或弹性。事实上，使用适宜的闭环3D打印机并遵从动态的设计蓝图发出的指令，任何材料或结构属性都可以被实时测量和修改，进而制造出来。
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改变设计工具的形状
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首先我们塑造工具，然后工具打造我们。3D打印的设计反映了多年来物理约束的影响，类似于录制音乐打包出售。你还记得黑胶唱片专辑吗？一张唱片包含许多歌曲，每首歌曲三四分钟。因为一张唱片专辑只能容纳这么多内容，所以每张唱片大约有10首歌曲。
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其实唱片并不神秘。没有深奥的审美理论规定艺术家必须定期推出一批大多是同等长度的歌曲，并把它们全部保存到一个已命名并用艺术封面装饰的物理存储器内。莫扎特当然不遵守这个标准。然而我们现在录制音乐的观念仍然受到已经过时了几十年的黑胶光盘的影响。