2018/11/02
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3D打印机未来会带来什么？
突破技术用于制造身体部位，如角膜，52小时内的家，轻量化的汽车和皮肤上佩戴的电子设备。
关于三维(3D)打印的大量炒作正在呈现在我们眼前。
世界经济论坛(WorldEconomicForum)在2015年预测，利用三维数字模型制作实物的过程，通常是通过连续放置多层薄薄的材料来实现，这将“改变世界”。
3D打印的潜在用途是无限的。
身体部位，如角膜…
最新的突破包括5月份来自英国纽卡斯尔大学的关于第一个3D打印的人类角膜的新闻，这给数百万人带来了希望。
由SteveSwioklo博士和CheConnon教授领导的概念证明研究涉及使用来自健康捐赠者角膜的干细胞，并将其与海藻酸钠和胶原蛋白混合，以创造一种可以打印的“生物墨水”解决方案。
使用一台简单、低成本的3D生物打印机，这种生物墨水被成功地挤出同心圆，形成了人类角膜的形状。打印时间不到10分钟。
Connon说，除了传统的制造工艺之外，该技术还允许“具有定制特性的快速制造，因此每个角膜都可以在护理时专门为病人制造”。
此外，由于角膜是由包含不同细胞的不同结构组织组成的，这种逐层(3D打印)的方法非常适合这种情况。
由于角膜是由包含不同细胞的不同结构的组织组成的，所以逐层(3d打印)的方法非常适合这一点。——CHE CONNON教授，纽卡斯尔大学
他说，这项技术可用于确保全世界数百万需要手术的人“无限制地供应角膜”，以防止因沙眼、传染性眼疾等疾病而导致的角膜失明，或因角膜疤痕而患完全失明。
“世界各地的许多团队一直在追求理想的生物墨水，以使这一过程可行，”康农说。
“我们的3D打印角膜现在必须经过进一步的测试，几年后我们才能将它们用于移植。”
54小时打印出来的房子
今年，法国的一个家庭被誉为世界上第一个搬进3D打印房屋的家庭。
他们的四卧室公寓花了54个小时打印，价格约为17.6万英镑(合23万美元)-比使用更传统解决方案的相同建筑便宜20%。
明年，在荷兰的埃因霍温市，世界上第一个基于3D混凝土打印的商品房项目的居民应该开始收到他们的钥匙。
由于它能够建造几乎任何形状，质量和颜色，三维打印混凝土为建筑业提供了无限的可能性。
在项目里程碑中的五个未来主义的住宅将是可持续的和节能的，但也使舒适的思想。
开发商说，这不仅仅是一项实验，“这些房子至少要用上几十年”。
由于它能够建造几乎任何形状，质量和颜色，三维打印混凝土为建筑行业提供了无限的可能性。
“另一个重要的优势是可持续性，因为更少的混凝土需要，因此更少的水泥，这减少了来自水泥生产产生的二氧化碳排放，”开发商说。
一辆汽车，大部分可见部件都是3D打印上
尽管这一概念本身并不是新概念，但意大利电动汽车初创企业xev和中国3D打印材料公司Polymier 3月份在上海推出了lsev-合作伙伴认为这是世界上第一款大规模生产的3D打印电动汽车。
PolyMaker表示，三项关键成就使这一目标成为可能。
首先，汽车中的部件数量已从2 000多个减少到只有57个；成品LSEV仅重450公斤(约0.44吨，远远低于通常重量在1至1.2吨之间的同类大小车辆。
一个新的三维打印xev设计可以在3到12个月内完成，而传统的汽车模型研发过程则需要3到5年的时间。
第二，除了底盘，座椅和玻璃，所有可见的部分汽车是由多利材料通过3D打印。与传统的生产系统相比，这种生产转变使投资成本降低了70%以上。
最后，一个新的设计Xev可以在3到12个月内完成，而传统的汽车模型的研发过程则需要3到5年的时间。
xev说，它已经收到了7，000份预购单，其中包括意大利邮政的5，000份订单.
大规模生产预计将在2019年第二季度开始。
甚至3D打印家用更智能的对象
所有这些都是突破性的东西，很可能在全国甚至全球范围内解决问题。
然而，3D打印对我们这些在家的人来说有什么潜力呢？
3D打印对象的使用可能会改善物联网(物联网)的现状，物联网是一种由物理设备、车辆、家用电器和嵌入电子、软件和传感器的其他物品组成的网络，使这些设备能够连接、收集和交换数据。
想象一下，一瓶洗涤剂可以感觉到你的肥皂消耗不足-并自动连接到互联网上，订购更多的洗衣粉。
美国西雅图华盛顿大学(UniversityofWashington)的研究人员可能是第一个通过3D打印塑料物体和传感器来实现这一目标的，这些塑料物体和传感器能够收集有用的数据，并完全靠自己与其他Wi-Fi连接的设备进行通信。
我们的目标是创造一些在家里刚从3D打印机出来的东西，并且可以将有用的信息发送给其他设备。——VIKRAM IYER，华盛顿大学
“我们的目标是创造一些刚刚从家里的3D打印机出来的东西，并能向其他设备发送有用的信息，”维克拉姆·艾耶(Vikram Iyer)说，他是这所大学的电气工程博士生，也是他们的研究论文的共同作者之一。
“但最大的挑战是：你如何用塑料与Wi-Fi进行无线通信？”这是以前没人能做到的。“
对于能够与商业WI-FI接收器通信的3D打印对象，该团队采用了背向散射技术，允许设备交换信息。
后向散射系统通过反射WI-FI路由器或其他设备发射的无线电信号来发送数据。
借鉴允许无电池手表保持时间的原理，该团队用可以3D打印的部件替换了一些通常由电气元件执行的功能。
物理运动-比如从瓶子里流出的洗衣液-触发了交流过程。
该校保罗·G·艾伦计算机科学与工程学院(Paul G.Allen School of Computer Science&Engineering)副教授夏姆·戈尔拉科塔(Shyam Gollakota)表示：“接收器可以跟踪你剩下多少清洁剂，当它低于一定数量时，它会自动向你的亚马逊应用程序发送一条信息，以便订购更多的洗涤剂。”
该团队现在正在向公众提供计算机辅助设计模型，这意味着3d打印爱好者可以利用商业上可以与其他智能设备进行无线通信的塑料制造物体，例如控制音乐音量的无电池滑块，或者是当发现泄漏时向手机发送警报的水传感器。
可穿戴电子设备3D打印在皮肤上
如果你不能决定买哪款智能手表，那就不要担心：你可能不必再烦恼太久了。
美国明尼苏达大学的研究人员已经研究出如何将3D电子产品直接打印到皮肤上。
它是用一个便携式的，重量轻的打印机，成本不到400美元。
3D打印机可以使用手部标记跟踪手部，并根据手部的运动和轮廓进行实时调整，从而使电子产品的打印保持其电路形状。——迈克尔·麦克阿尔平，明尼苏达大学
该大学机械工程副教授迈克尔·麦克阿尔平(MichaelMcAlpine)表示，这项技术的关键创新之一是它在打印过程中能够适应身体的微小运动。
临时标记被放置在皮肤上，然后扫描，然后打印机使用计算机视觉来适应实时的运动。
麦阿尔平说：“无论在皮肤上使用打印机时，人们会多么努力地保持静止不动，每个人的动作都是轻微的，每一只手都是不同的。”
这台打印机可以用标记跟踪手，并根据手的运动和轮廓进行实时调整，因此电子产品的打印保持其电路形状。
麦克尔平说，在皮肤上打印电子产品“在未来的重要应用中具有无限的潜力”。
“在日常生活中，你可以想象你的家人最终会把他们的下一个智能手表直接印在他们的皮肤上。”
为了去除它，电子产品可以用镊子去皮，也可以用水洗掉。
麦阿尔平说：“我们可能距离这一步至少还有10年的时间，但最终打印机可能已经足够便携，你可以在背包里随身携带一台打印机，并在任何地方打印复杂的设备。”
那么接下来会发生什么呢？
今天的技术创新不需要任何人，那么我们未来还能期待什么呢？
香港城市大学(CityUniversityofHong Kong)的一个研究团队在陶瓷4D打印方面取得了突破。
北京大学研究与技术副校长、机械工程讲座教授鲁坚教授说，4D打印涉及传统的3D打印，加上附加的时间元素作为第四维度。
他说，它涉及到打印物体能够随着时间的推移，通过机械力、温度或磁场等外部刺激来重新塑造或自我组装自己。
该小组研制的“陶瓷墨水”-一种聚合物和陶瓷纳米粒子的混合物-是材料研究方面的一项突破性进展，这将标志着陶瓷在电子设备制造、航空航天工业和空间探索中的结构应用进入一个新阶段。
“陶瓷不容易铸造或成型，因为该材料的极高的熔化温度，”陆说。
此外，现有的3D打印陶瓷前驱体通常难以变形，阻碍了形状复杂的陶瓷的生产。
用这种墨水打印的3D打印的陶瓷前驱体是柔软的，可以比其初始长度延长三倍，从而形成复杂的形状，如折纸折叠。
“由于打印陶瓷前驱体的多才多艺变形能力，它的应用可以是巨大的，”陆说。
随着5G网络的到来，陶瓷产品将开始在电子产品制造中发挥更重要的作用。
“陶瓷的艺术性质及其形成复杂形状的能力，也为消费者提供了为手机量身定制独特设计的陶瓷背板的潜力。”
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