1.人類一小步:3D打印機走進天空
Elon Musk不經意間又創造了曆史,他執掌的SpaceX公司於2014年9月又成功完成了一次飛船發射,飛船裏載著一位特殊的“旅客”——3D打印機,這是首台進入太空的3D打印機,也可以稱之為人類曆史上,第一台離地空間的製造裝置,設計者為Made In Space公司。
看到這,你可能會第一時間聯想到紅色警戒、帝國時代、魔獸爭霸,因為在這些遊戲裏,玩家正是通過建設一棟棟建築,來完成整個係統的搭建。當然,這台3D打印機還遠遠做不到這些,它隻能使用塑料材質。
這台3D打印機重達2.5噸,由Made In Space公司設計製造,Made In Space是一家2010年成立的公司,和美國NASA合作打造太空3D打印機。這台打印機的實用性很高,根據CTO Jason Dunn介紹,它可以打印出NASA所需30%的零件。也就是說,當宇航員需要某個工具的時候,它可以不再依賴地麵上運上來的,在本地就可以生產,這確實是太空探索的一大飛躍。
太空中的3D打印機和地麵上的有很大不同,使用環境和技術原理上都大相徑庭。首先,在發射過程中它需要承受數倍重力的高壓,進入太空後又進入零重力狀態,考驗的是機器的穩固性。很多零件他們都重新進行了設計,包括地麵使用的皮帶、齒輪都進行了更換。另外,安全性是一個問題,3D打印機在運行過程中會產生“廢氣”,這些氣體在地麵上會被淨化,而處於封閉的太空站可不行,所以他們設計了環境控製單元,過濾有害氣體。技術上,3D打印的原理在於材料的堆砌,通過極細的**集結在一起,然後冷卻成型,這在地球上是行得通的。但在太空中,這些材料噴出來後不會乖乖的黏在一起,很有可能會四處飛濺,根本做不成一塊物品。為保萬無一失,發射前Made In Space公司總共測試了3萬個小時,因為發射之後是無法更改的。
Made In Space的第一台太空3D打印機隻為NASA打造的,等到第二款推出,它將會用做更廣泛的商業用途,比如服務於國際空間站。第二台機器會設計的更大,功能更強大。
(資料來源:搜狐數碼)
2.最新3D打印教育套件亮相3D Systems展位
2014年國際製造技術展覽會在9月8日-13日舉行,在展覽會上,3D Syestems公司展示了MAKE.DIGITAL平台上的3D打印教育套件和課程。
這些教育套件和課程提供了集成工具、軟件和課程等各種資源,據了解,3D打印技術走進我們各行各業,3D打印技術教育課程開設成為勢必,而這些很好的鍛煉學生的數字素養以及相關設計能力。
也就是主題使然,在展會上,3D Systems公司提供了讓學生參與的互動設計、3D掃描以及3D打印演示。學生還可體驗到新推出的M.Lab21,這是一個用3D打印技術和3D設計革新高中工藝美術技術教育的21世紀製造教育課堂。
這次展會呈現了部分,而很多東西都被放置在MAKE.DIGITAL網站上,其上提供了豐富的課程資源。MAKE.DIGITAL計劃推出專門針對初級階段學生的3D打印數字教育課程。
(資料來源:中關村在線)
3.《星際穿越》倫敦首映3D打印巨型星艦吸睛
熱映的科幻大片《星際穿越(Interstellar)》以其扣人心弦的故事和華麗的製作成為娛樂新聞的頭條。其實,它在影片拍攝和宣傳推廣中使用的3D打印技術同樣讓人印象深刻。
《星際穿越》是大牌導演克裏斯托弗·諾蘭執導的一部原創科幻冒險電影,由馬修·麥康納、安妮·海瑟薇、傑西卡·查斯坦及邁克爾·凱恩主演,基於知名理論物理學家基普·索恩的黑洞理論經過合理演化之後,加入人物和相關情節改編而成。主要講述了一隊探險家利用他們針對蟲洞的新發現,超越人類對於太空旅行的極限,從而開始在廣袤的宇宙中進行星際航行的故事。
圖3 《星際穿越》劇照
圖4 《星際穿越》倫敦首映上展示的3D打印巨型星艦
就在首映前幾天,這部電影已經被鋪天蓋地的一致好評所淹沒。不過這些對本文來說都不是重點。重點是在10月29日該片倫敦的首映式上,發行方在儀式現場——著名的BFI IMAX影院——展示了一艘十二英尺長的3D打印Ranger飛船模型!其實這也是《星際穿越》拍攝的一個特點:該片並不完全依靠電腦生成特技,而是盡可能地使用現實的道具。顯然,這艘3D打印的Ranger飛船模型也是其中的一個道具。
除了Ranger,該片中出現的另外兩艘太空飛船Endurance和Lander也是3D打印的。這些高度逼真的模型,都是由製作設計師Nathan Crowley與特效公司New Deal Studios共同完成的。不過這三個巨型模型的具體尺寸和使用的3D打印機型號都沒有透露,據了解,這三個模型也不完全是使用3D打印完成的,其中還使用手工雕刻進行了適當地修飾。
所有這三個模型都是根據故事中飛船的實際尺寸按1/15的比例製作的,在電影拍攝中使用的也是它們。12英尺長的Ranger僅僅是三個飛船模型中最小的,另外兩個據說尺寸達到50至60英尺。Ranger飛船會擺放在BFI MAX影院供影迷參觀至11月17日。
(資料來源:天工社)
4.韓國科學家用石墨烯實現3D打印納米級對象
韓國電工研究所(KERI)的一個團隊完全使用石墨烯成功地3D打印出了一個納米結構,這是曆史上的第一次,具有劃時代的意義,證明了將純石墨烯材料用於3D打印的可能性。
該研究成果發表在2014年11月出版的《Advanced Materials》上,研究人員使用拉伸的油墨彎液麵製作出3D結構的還原氧化石墨烯(RGO)納米線。顯然,與大多數使用線材或粉末做材料的3D打印方法不同,KERI的方法更加精細。“這種方法(指拉伸油墨彎液麵法)使我們能夠實現比噴嘴孔徑更精細的打印結構,從而實現納米結構的製造。”該研究團隊負責人Seung Kwon Seol教授稱。這對於在打印的電子器件中實現3D結構是一個很重要的進展,這其中石墨烯將發揮非常重要的作用。
所謂石墨烯,是由單層碳原子形成的特殊材料,它以其獨特的性能,如超凡的導電性、柔韌性和透明性,使之成為從電子到能量存儲到商業應用的理想材料。然而,科學家們麵臨的挑戰是如何在微米和納米尺度操縱石墨烯片,這需要非常高的精確度。很多科學家認為,3D打印工藝可能是解決方案。
在研究團隊發表的論文中描述了Seol教授的研究小組如何利用彎液麵作為一種更新穎的方法來實現納米級3D打印。首先,科學家在室溫下使用微量吸管在其前端形成彎液麵,隨後在上麵生長出石墨烯氧化物(GO)線。該導線然後通過熱或化學處理(用肼)削減。隨著熔劑迅速蒸發,微量吸管拉動石墨烯氧化物(GO)沉積,從而實現GO線的生長。
GO納米線的製造通過拉動一個含有GO懸浮浮液的微量吸管(GO板厚度為0.9±0.1納米),以及在水蒸發過程中拉伸該彎液麵來實現。在圖5圈中:FE-SEM圖像顯示出一個生長成的rGo納米線,直徑為400納米。通過調整吸移管的拉伸率,研究人員能夠準確地控製rGo納米線,並能達到約為150納米的最小值。研究人員指出,他們的做法可有效用於3D打印石墨烯納米結構以及多材料3D納米打印。利用這種技術,它們可以產生各種獨立式的rGO結構,包括直導線、橋梁、懸浮結和編織結構等。
迄今為止,市場上出現了石墨烯增強型的3D打印複合線材,但它其實有一些問題,在複合材料中加入石墨烯確實會提升塑料屬性,但是塑料材料同時會惡化石墨的固有性質。此外,傳統的FDM打印方法根本不可能實現在納米尺度打印3D對象。“據我們所知,之前沒有完全用石墨烯做材料3D打印納米結構的報道。”Seol教授說。“我們確信,這種做法將帶來一種3D打印電子的新模式。”
顯而易見,使用石墨烯材料的3D納米打印技術的出現將為各種理論上存在的“科幻產品”問世打開大門,比如納米機械、納米機器人等。
(資料來源:天工社)
5.3D打印+機器人:GE下一代工業製造模式漸露端倪
全球製造業巨頭GE公司2014年11月在康涅狄格州的Connecticut開設了一所新的先進製造實驗室(AML)。這所新實驗室將裝備先進的機器人和自動化製造係統,以生產Guard Eon塑殼斷路器(MCCB)平台,該產品將於2015年發布。該實驗室還使用了最先進的3D打印機,以幫助該公司的工程師們進行設計和製造。
GE工業解決方案業務CEO Bob Gilligan介紹說:“這座新實驗室是GE向未來的配電業務投資的另一個例子,目的是為了向我們的客戶提供更好的服務。半年前,這裏隻是一些辦公室和格子間,而如今,多達8000平方英尺的區域供一個高度活力、經驗豐富的先進製造工程師團隊使用,他們還裝備了創新的製造設計和開發工具。
GE設立該先進製作實驗室的目的是為了集中該公司的先進製造工程師和工程設計團隊,提升從早期設計到製造生產階段的生產效率。GE正在實施其所謂的”快速工作”方法,其中的設計和生產會根據客戶反應而進行快速調整。這種方法來自Plainville的另一家GE實驗室——NPI加速器實驗室,AML將與該實驗室攜手,共同使用一個加工車間、生產拆卸區域、組裝機器人和製作原型的先進3D打印機。
AML的第一個產品將是Guard Eon, GE稱它是最先進的MCCB,其中一部分將由BAXTER負責製造。BAXTER是一款由美國勞工部職業安全與健康管理局所認可的機器人,它能夠透過智能感應移動與人類員工一起工作。這個新實驗室還將采用具有可編程式和邏輯控製器的4×6英寸“月光”麵板,以用於實驗性的設計項目。GE電源組件事業部總經理Norm Sowards這樣描述這個新實驗室:“這就像一個工程師的玩具室。我們的員工對於每天與最新的3D打印機和我們先進的機器人BAXTER一起工作感到非常興奮。”
在接下來的兩年裏,該公司計劃重振它們的斷路器產品組合,並於2015年開始生產GuardEon。為了製造GuardEon, GE正開啟在波多黎各Arecibo的卓越斷路器中心(COE),該中心將依賴AML為其開發出的製造能力。
機器人加3D打印,或許這就是GE下一代工業製造的標準模式。
(資料來源:模具聯盟網)
6.3D打印——明星見麵會上最耀眼的新星
說起明星見麵會,就會聯想到各種明星和狂熱的粉絲,見麵會上,明星會使出各種招數來宣傳新專輯、新影視作品或演唱會等。細數那些頻繁出現於明星見麵會上的流行元素,時尚而又獨特的穿戴一般是最直接的表現。不過最近,卻有一股新的流行勢力駐入到明星見麵會中,那就是明星見麵會上的另一個“小明星”——3D人像。
3D人像,一般是由明星經紀公司或者活動讚助商等作為禮品贈送給見麵會的明星。之所以把3D人像稱作見麵會上的“小明星”,其實是因為其形態超級逼真,肉眼看去就像一個縮小版的明星。3D人像被作為禮物的形式出現在明星見麵會上已經不是一次兩次了,如今,已經有越來越多的明星與3D打印結緣。2014年與明星合作的3D人像非常多,從一開始的華人影帝“廖凡”,到2014年金鷹節送給趙寶剛導演的一套3D打印人像,再到不久前的亞洲天後“蔡依林”,已經不是第一次為明星3D打印人像了。
3D打印人像為什麽備受明星們的青睞,除了在打印精度上的超高水準以外,比起杜莎夫人一比一超大版的蠟像,3D人像更接地氣,而且人物還原度不比蠟像差。最重要的是,3D人像方便攜帶,明星們可以用作私人收藏,獨具珍藏寓意。例如,記夢館為金鷹節頒獎禮上定製的明星3D人像,把趙寶剛導演經典劇集中的人物做了個大集合,當頒獎禮上喬振宇贈予趙導這套主演大集合的3D人像時,不止是趙導感慨萬分,也引起了現場觀眾們的共鳴,一時間所有趙導經典劇集的人物都曆曆在目。可見3D人像不隻是一個3D打印產品,更是一個能表達深刻意義的紀念品。
3D打印作為科技感與時尚感並存的一種新技術,雖然一開始出來時不太接地氣,甚至一度被懷疑炒作概念,不過從高不可攀的高科技到成為明星們的新寵,它的定製化、高精度、科技感、時尚感等特點已經逐漸凸顯出來。尤其是當下3D打印的產品線越來越豐富,不止可以定製超高真實度的3D人像,還能製作各種3D打印禮品。對於追求個性化時尚收藏品的男女老少們,3D打印是非常不錯的選擇。用3D打印人像作為留念見證,已經不止是明星的專屬。
(資料來源:3D沙蟲網)
7.歐洲航天局展示如何3D打印月球基地
宇航員到底能不能在未來的某一天在月球上3D打印一個基地?為了尋求這個問題的答案,2013年歐洲航天局(ESA)與知名的建築事務所Foster+Partners合作,開展了一係列研究。最後的研究結論是:利用月球土壤進行3D打印在原則上是可行的。不過,自那時以來,相關的研究工作仍在繼續。
Foster+Partners設計了一座可以容納4個人的月球基地,該基地能夠防範隕石、伽瑪射線和高溫波動。目前構想的建築方式,是首先構建一個中空的柱狀結構,這樣的話可以從柱子內部輸送材料到頂部。從柱子頂部展開一個可充氣的圓形結構作為屋頂,然後以這個圓頂作為建築支撐,由可移動的3D打印機使用月球土壤逐層構建,為基地打造一個防護殼,以防止宇宙輻射和微流星體的撞擊。
為了以最低限度的“墨水”用量確保足夠的強度,防護殼被設計成類似泡沫的中空封閉的蜂窩結構。該結構的幾何形狀接近我們的天然生物係統。不久,該機構還將研究另一種在月球上進行3D打印的方法,即聚焦太陽光去融化月球的風化層,從而構建出指定的月上建築。
但是,這種月球3D打印技術究竟如何才能打印出完整的月球基地?歐洲航天局和Foster+Partners公布了一段視頻對此作出了回答。他們選擇了月球南極沙克爾頓環形山的邊緣作為月球基地的位置。歐洲航天局為此解釋說,“月球的自轉導致太陽光以極低的角度掠過其極點。其結果是沿著沙克爾頓環形山的邊緣有一個近乎恒定的“永久光照區”,並且位於永久陰影區域旁邊。在這樣的地點建立基地能夠利用其豐富的太陽能,最大限度避免在月球其它部分的極端冷熱交替現象。”
2014年10月,超過350名專家一起來到了歐洲航天局位於荷蘭Noordwijk的ESTEC技術中心,參加了為期兩天的增材製造空間應用研討會。該會議的目的就是共同討論如何應用3D打印技術以改造航天事業的運作方式,而且他們也已經開始準備為此統一標準。
歐空局還展示了一個3D打印的衛星太陽能電池板支架。這是一個鈦金屬版的原型,被稱為Adel'Light,由泰雷茲·阿萊尼亞宇航(Thales Alenia Space)公司製造,是他們現有Adele係統的輕量級版本。這個3D打印的版本比原有的設計質量減少了80%,其前端的螺旋鉸鏈可以作為一個單獨的零件一次完成。
“在實踐中,我們擁有多次針對地球上的極端氣候設計建築物的經驗,而且主要使用本地的、可持續材料以獲得環保效果。”Foster+Partners專家建模小組的Xavier De Kestelier說。“我們對於月球居所的設計也遵循類似的邏輯。”
(資料來源:天工社)
8.Organovo正式發布可商用的3D打印人類肝組織
2014年11月18日,領先的3D生物打印技術公司Organovo正式宣布推出商用的3D打印人類肝髒組織exVive 3D TM,以用於臨床前的藥物發現測試。一開始,客戶將可以通過Organovo的合約研究服務項目來得到它。該模型的目的是提供人類特有的數據,以在後麵階段的臨床前藥物發現中幫助預測肝組織毒性或藥物代謝(ADME)結果。
Organovo使用其專有的3D生物打印技術,構建出了功能性的活性肝組織,該肝組織包含了精確和可重複的生物結構(下圖為:生物打印的多細胞人類肝髒組織橫截麵,用蘇木精-伊紅褪色)。這個過程有點像噴墨打印機,將細胞排列進有20個細胞厚的組織中。exVive 3D組織主要包括了初代人類肝細胞、星形肝細胞和內皮細胞等類型,這些都是天然人類肝組織的組成部分。該組織的功能性和穩定性可至少保留42天,以便於評估藥物效果,遠遠超出了當下標準的2D肝細胞培養係統所能提供的持續時間。
2014年11月16日,Organovo公司研發主任Deb Nguyen博士出席了在波士頓舉辦的功能分析和篩選技術(FAST)會議。在會上Nguyen博士分享了一些該公司3D打印的exVive 3D人體肝組織的一些突出的功能數據,包括首次證明exVive 3D可用於藥物新陳代謝研究,是肝組織供體可複製性研究中的優良供體,並為實現對於藥物損傷的兩個特定機製研究提供了新的途徑。
Organovo證明,exVive 3D肝模型能夠製造重要的肝髒蛋白質包括白蛋白、纖維蛋白原和轉鐵蛋白、合成膽固醇,並能夠誘導細胞色素P450酶的活動,包括CYP 1A2和CYP 3A4。該exVive 3D打印肝髒已成功地區分出結構相關的已知有毒化合物和無毒化合物,並且該模型也已成功地用於在某個延長的時間點對於體外代謝產物的檢測。重要的是,用戶可以使用生物打印的肝組織的結構,收集生化和組織學數據,以便在多個級別觀察化合物的反應。
3D打印肝組織的的功能性和耐久性使得研究人員可以橫跨生物化學、分子學和生物組織學對於低劑量或可重複劑量的給藥方案進行評估。
(資料來源:天工社)
9.美國醫生利用3D打印心髒救活先心病嬰兒
據外媒報道,利用3D打印技術可以改變人們生活,之前就有許多關於3D打印義肢幫助患者恢複正常生活的報道。紐約長老會醫院的埃米爾·巴查博士(Dr.Emile Bacha)醫生就講述了他最近使用3D打印的心髒救活一名2周大嬰兒的故事。
報道稱,這名嬰兒患有先天性心髒缺陷,它會在心髒內部製造“大量的洞”。在過去,這種類型的手術需要停掉心髒,將其打開並進行觀察,然後在很短的時間內來決定接下來應該做什麽。
但有了3D打印技術之後,巴查醫生就可以在手術之前製作出心髒的模型,從而使他的團隊可以對其進行檢查,然後決定在手術當中到底應該做什麽。
“這名嬰兒原本需要進行3-4次手術,而現在一次就夠了,”Bacha醫生說,“這名原本被認為壽命有限的嬰兒今後應該可以過上正常的生活。”
巴查醫生說,他使用了嬰兒的MRI數據和3D打印技術製作了這個心髒模型。整個製作過程共花費了數千美元,不過他預計製作價格會在未來降低。
(資料來源:中新網)
10.EDAG將展示3D打印的超輕概念車Light Cocoon
德國著名的獨立汽車設計公司EDAG2014年12月宣布,將在2015年日內瓦車展上推出其Light Cocoon(輕繭)概念車。日內瓦車展是歐洲最重要的汽車展會,每年3月份舉行,一向以概念車型、概念型汽車製造技術展示著稱。
2014年3月,EDAG就在日內瓦車展上展示了3D打印的概念車EDAG Genesis,這是EDAG輕質結構能力中心打造的。EDAG Genesis采用了類似龜殼的仿生設計,可以起到保護和緩衝的作用。繼EDAG Genesis成功之後,EDAG又推出了Light Cocoon以展示自己先進的技術能力。Light Cocoon使用了完整的經過仿生學優化的車輛結構,尤其值得一提的是這輛概念車使用了一種高科技防風雨織物麵料作為其外殼麵板。這種特殊的麵料名為Texapore Softshell,由戶外用品廠商Jack Wolfskin提供的,為Light Cocoon提供了理想的防風防雨功能。
EDAG相信輕質化將是在汽車行業未來發展不可分割的一部分。他們的設計師從葉子中汲取靈感,把輕量級外殼做到了極致。“盡管這聽起來有點科幻,但我們使用的這種織物材料每平米的重量不超過19克。Jack Wolfskin的材料能夠以最小的重量實現最大化的輕量化設計。”EDAG公司CTO Jorg Ohlsen說。
“比較一下你就明白了:這種高強度的麵料比標準複印紙輕四倍。”Ohlsen補充說。“與經過拓撲優化和增材製造的結構相結合,它擁有巨大的發展潛力,並能夠刺激未來的超輕量製造。”
為了實現仿生結構,EDAG在生產Light Cocoon時使用了增材製造技術。“我們追求可持續發展的目標,而且這也是經過自然的驗證的——重量輕、效率高,且無任何浪費。”EDAG的首席設計師Johannes Barckmann說,“結果是:Light Cocoon呈現的是穩定的樹枝狀結構,這種結構是通過3D打印機製造的,它隻使用了絕對必須的材料”。
EDAG試圖通過Cocoon證明,它能夠製造出一種輕質、高效的汽車。不過該公司並未披露其傳動係統和碰撞保護功能,看來這些疑問要等到2015年3月份車展開幕時才能揭曉了。
(資料來源:天工社)