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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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3D打印：从想象到现实 [:1700398874]
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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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3D打印：从想象到现实 [:1700398875]
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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。
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年龄偏大的音乐爱好者都钟爱唱片。设计师考虑的是曾经有限的计算能力和生产机器的物理限制所带来的制约。
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我们的想象能力和3D打印实物的能力将与设计软件设计形状的能力共同发展。未来的设计工具将很直观，一些设计工具将可以对触摸、运动和环境条件做出反应。计算机将会更熟练地描述形状并有足够的智能解决我们不能解决的设计问题。
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人类将通过输入数据或者去除不想要的设计解决方案，并提出更多令人满意的方案引导计算机的设计策略。就像斯瓦木·克里什在他的博客《生成式设计》上写的那样：“答案不在于消除人类设计师，而是在于帮助设计师管理贯穿整个设计过程的约束条件和需求。”
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例如，在生物打印领域，血管系统还没有相应的设计软件。总有一天，医生会用生长式设计软件解决这个问题。医生不是通过直接描述一个肾脏错综复杂的分支形状设计一个复杂的血管系统，而是指定一些基本规则，然后“设计”出肾脏的血管网络，并启动生长式设计软件“生长出”一个精细的静脉网络。大自然为植物和动物创造了一系列惊人的复杂的排列“设计”，甚至包括非生命物体，如水晶和沙子的模式。我们已经可以利用3D打印机制造复杂的结构，但这些设计仍然遥不可及。
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3D打印：从想象到现实 [:1700398876]
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3D打印：从想象到现实 第14章 3D打印的下一篇章
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人类之所以有别于其祖先，就是因为会制造工具。增材制造技术可能会成为永久改变人类文明的最终工具。伴随着不可预测和无法抗拒的海啸般的冲击，每一次设计和生产工具的改进都会掀起社会变革的新浪潮。对于崭露头角的实物打印世界而言，这本书只能触及其冰山一角。
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当我还是马萨诸塞州波士顿市布兰迪斯大学的一名博士后时，我的导师乔丹·波拉克和我打印了一个完整的工作机器人。这是一个简单的机器人，但是其整个身体都是自动设计和打印出来的。1999年年底，第一个机器人打印完成，而后历经10个月，直到2000年8月下旬的某日，这个消息才登上了《纽约时报》的头版。
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