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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 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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那是个喜忧参半的时刻。首先，报纸的编辑明确告诉我们，这则消息之所以能够上头版，是因为编辑们急需新闻。那一天—2000年一个闷热的夏日，是有史以来报纸出版最慢的一天。没有（绝对是没有）什么其他消息可以刊登在头版，所以才有了《机器人制造机器人》。
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但是一种更挥之不去的感受与这则爆炸性的消息无关，而是不满意，不满意这个机器人不完全是3D打印出来的。机器人的身体和关节是打印出来的，这是令人兴奋的进步，但是它的其他大部分，使之成为机器人的零部件（电线、电池、传感器、驱动器和“大脑”），则是人工组装的。要想真正打印出一个完整的机器人，包括电池等零部件完全组装的机器人，仍然任重道远；要想打印出一个完全活动的、不需要组装的系统也需要一段时间。
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作为新一代产品的领航者，3D打印机的首次亮相可能并不能像正在发酵的政治丑闻那样吸引眼球，但却暗示着新一轮更大变革海啸即将来袭。
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图14–1 GOLEM项目打印出来的进化机器人（2000年）
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注：白色的机身通过进化模拟设计并用3D打印机制作，电线和电机由手工完成。
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图14–2 285微米赛车：在微尺度上使用立体光刻工艺进行的3D打印
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图片来源：Jürgen Stampfl,Vienna University of Techology
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科幻作家科利·多克托罗说：“我认为科幻小说家不擅长预测未来。我们大多是在未来的外衣下描绘现在。”那么3D打印和设计技术的未来外衣是怎样的呢？不久的将来，我们将很快拥有更多可供选择的材料、更高的打印分辨率、更快的加工速度和更低的机器成本。新的应用和意想不到的新事物将会源源不断地涌现。那之后呢？
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