成长中的生态系统
Maker Faires,开源硬件的DIY社区、hacker、maker 空 room,以及制造商社区展,如雨后春笋般在世界各地兴起,让越来越多的人接触到3D打印技术。许多国际3D打印公司,如Wevolver,伦敦和阿姆斯特丹的私人实验室,以及3D Hubs,一家在不到一年的时间内将联网3D打印机的数量从数百台增加到7000多台的公司,就是很好的例子。
牛逼的应用或软件,比如Autodesk开发的跨平台3D打印工具123D Design(支持PC、Mac、iPhone、iPad或网页浏览器),让人们可以设计制造3D模型,让人们足不出户就可以打印出3D模型。
如今,许多商家都将目光投向了3D打印有利可图的未来市场,这促进了各地3D打印市场和服务中心的蓬勃发展。2007年成立的3D打印交易平台Shapeways和连接全球3D用户、设计师和本地打印机的平台Maker6是美国3D打印领域的先驱;然而,成立于1990年、从事快速成型技术研发的比利时公司iMaterialise在欧洲享有很高的声誉。在这些巨头中,一些公司已经开始关注3D打印的消费热潮,如亚马逊今年7月推出的3D打印在线商店,美国快递公司UPS Srore推出的3D打印业务。
目前,全球约有40家制造商有商用3D打印机出售,超过200家创业公司正在为消费者开发和销售3D打印机,最低价格仅为数百美元。与此同时,有越来越多不同的材料可用于打印-从不同类型的蜡或塑料,陶瓷,到金属,如钢,黄铜,青铜,金,银和铂。
盘点:3D打印的一些有趣领域
机器人
来自法国的模型制作人和雕塑家盖尔·朗之万(Gael Langevin)于2012年1月通过3D打印制作了第一个栩栩如生的真人大小的人形机器人InMoov。只要有一个小于2立方分米空的房间,任何家用3D打印机都可以做出这样的机器人;因此,它被公认为是大学、实验室、业余爱好者,尤其是3D模型制造商的优秀开发平台。
此外,今年早些时候,英特尔发布了一款为消费者设计开发的行走机器人Jimmy。英特尔Jimmy的定位是研究型机器人,但今年将推出售价1600美元的简易版。但需要注意的是,吉米需要通过3D打印制作。英特尔承诺提供免费的3D打印图纸,而其他无法打印的零件(包括电机和英特尔爱迪生处理器等。)需要从英特尔购买组件。但英特尔表示,他们也希望尽快将吉米的价格降至1000美元以下。
架构
Contour Crafting是一种分层制造技术,由南加州大学的Behrokh Khoshnevis博士开发。该技术在实现子构件和整体结构的自动化建造方面具有巨大的潜力。该技术可用于建造不同设计的单体或群体房屋,可一次性自动完成。同时还完成了电路及水管路和空调节管道的预埋。
上海盈创装饰设计工程有限公司,一家国内从事新型建筑材料研发和生产的高科技企业,今年3月利用3D打印技术,在一天之内建造了10栋总面积200平方米的平房。创始人马义和多年前就开始研究3D打印建筑装饰材料。目前,他的公司拥有77项国家专利,400多个成功案例,不仅解决了大型建筑工程中的异形装修问题,还节约了成本,摆脱了部分材料只能从国外进口的被动局面。与传统的建造方法相比,3D打印技术似乎是一种更便宜、更快捷、更安全的选择。
这些平房位于上海,它们是用宽10米、高6.6米的大型3D打印机建造的。这些打印机打印出混合了水泥和建筑垃圾的多层材料,制成平房的墙壁,就像糕点师傅给蛋糕涂黄油一样。这种新的3D打印建筑不仅环保,而且性价比高。
来自英国的D-Shape是一家专注于自由形态建筑3D打印的公司。他们可以打印任何小于216立方米的东西,比如单个公交车站、公园长椅、电话亭、彩色大理石路面、喷泉、小游泳池、家具、游乐园以及幼儿园的游乐设施等等。
而美国增材制造公司Emerging Objects发现,3D打印技术不仅可以用于制造建筑物的外部支撑,还可以用于建筑物的内部结构。他们用于打印的材料都是可再生和创新的材料,如水泥聚合物和盐与“咸胶”结合制成的盐聚合物,他们称之为“Saltygloo”。
设计
阿姆斯特丹的Eric Klarenbeek工作室正在探索一种活体(如菌丝体)的3D打印技术,并结合原生材料制作负碳足迹的菌丝体椅等产品。创始人Eric Klarenbeek表示:“我们是世界上第一个3D打印活性菌丝体的人,利用生物的自然资源作为粘合剂来粘合有机废物。一旦长成,它将成为一种结构良好、稳定且可再生的材料。结合3D打印技术,这种材料给了我们无限的设计自由。”
时尚
不仅是科学界,现在很多时装设计师也在尝试用3D打印技术进行时装生产,从帽子、头饰到裙子、鞋子和珠宝。高级女装品牌Iris van Herpen的设计师Herpen已经有了很多创意的3D打印设计。时装设计师Bradley Rothenberg甚至利用3D打印技术为魏设计了一件带翅膀的紧身胸衣。
由Elliot Kealoha Blanchard领导的不可见光网络创意工作室设计了一款名为“NU”的音乐手环,灵感来自声音:使用音频分析软件和Grasshopper框架构建代码,形成3D打印文件;不同的歌可以形成不同的打印文件,所以打印出来的手环也不一样。波士顿的设计工作室neurosystem也开设了珠宝展览,并发布了相应的桌面3D打印机应用。他们的铰链设计消除了组装的不便。
伦敦设计师Silva Weidenbach将3D打印技术与传统工艺技巧相结合,打造出一条别致的项链。对3D打印技术的了解和应用,让她发现了服装设计新的表达方式。
而继去年发布全球首款3D打印足球鞋Vapor Laser Talon Cleat之后,耐克今年再次带来了全新的产品Vapor HyperAgility Cleat,这也是一款将创新和运动员的敏捷性提升到新水平的3D打印鞋类产品。从惠及运动员的角度出发,耐克也在不断努力加快步伐,将3D打印技术应用到鞋类产品的制造过程中。
Mink是由哈佛商学院的学生Grace Choi创建的化妆品3D打印机,它可以让成千上万爱美的女孩在网上或现实生活中自由选择自己喜欢的颜色,然后使用简单的现有软件将其打印和成型为任何其他类型的化妆品,如腮红、眼影、唇彩等。敏克的受众定位于13-21岁的年轻女性,她们尚未形成对定妆品牌和商家的偏好。
汽车
在帅哭的邦德叔叔007系列《杀天》中,帅哭的阿斯顿马丁DB5就是3D打印技术的成果,已经充分展示了这项技术进入娱乐行业的蓬勃前景。
目前汽车厂商在概念车的研发和测试中主要使用3D打印技术。瑞典设计师埃里克·梅尔达尔(Erik Melldahl)已与宝马公司合作,于今年7月推出一款由生物可降解材料和3D打印技术制成的概念车“Maasai CA”;毕业于英国皇家艺术学院汽车设计专业的伦敦设计师尼尔·西格尔(Nir Siegel)向奥迪建议了一个前卫的方案:可以在客户面前实现整个装配过程的3D打印汽车;还有德国EDAG的Genesis概念车,在今年的日内瓦车展上亮相。它由一个大的盒状打印机器人制成,可以随时自行组装。
更令人兴奋的是,梅赛德斯已经宣布将在2018年发布的10 S级车型中使用3D打印技术。不仅是概念车,量产车的车身内饰也将是3D打印结果。
值得一提的是,3D打印“超级拇指”已经被用于代替德国宝马公司生产车间的工人完成汽车零部件的组装,从而减轻工人手指关节的压力。
未来,我们或许可以用3D打印技术打印出自己的汽车,装上谷歌自动驾驶系统,开始一场说走就走的旅行!
娱乐
早些时候,漫威漫画工作室在今年的圣地亚哥漫画与动画大会上展出了一台独特的3D打印机,它通过扫描用户的面部特征,与选定的漫威漫画卡通人物的身体无缝连接,然后打印出来,让漫画迷们可以在玩偶上实现漫威漫画的英雄梦。可以肯定的是,为了维护客户群,未来会有更多这样的个性化品牌产品出现。
艺术
目前网上有很多令人叹为观止的3D艺术和雕塑作品。本文主要介绍阿姆斯特丹梵高美术馆与比利时富士胶片公司进行3D打印的合作项目。这个项目的合作成果是一系列名为浮雕的梵高画作的高质量立体复制品,是在原作基础上对尺寸、色彩、亮度、质感进行再创造的结果。比如《向日葵》的临摹,抓住了梵高笔触的方向和力度,以及画中32种色调的黄色,并在此基础上进行临摹和印刷。梵高将这一系列复制品的单价定为3.4万美元。
食物
食物是至高无上的,3D打印技术最令人兴奋的应用之一就是打印食物。去年,我们已经通过众筹平台看到了西班牙机器公司Foodini、意大利电器制造商Candy等一些3D“食物”打印机;通过改变食物的形状、颜色和味道,3D打印机制造商3D Systems将去年收购的3D打印甜点实验室Sugar Labs应用于甜点和蛋糕消费新方式的实验;英国3D打印公司Choc Edge已经将类似技术应用于巧克力生产;意大利面工厂Barilla正在与英荷芬理工大学的TNO·埃因霍温合作,计划在几年内为所有餐厅配备3D食物打印机,这样顾客就可以在几分钟内打印出自己专属的意大利面。
然而,相比这些听起来更像噱头的“零食”打印机,我们更关注的是那些日常膳食。科学在厨房中的应用,使得分子料理应运而生,也赋予了这种人工料理未来彻底改变饮食方式的可能性。
今年6月,英国剑桥设计公司燕尾(燕尾)宣布研发成功一款3D水果打印机,通过使用名为specification的分子烹饪技术,可以根据用户需求打印水果。通过组合不同口味的液滴,这台打印机可以在几秒钟内打印出定制的水果。
健康
3D打印技术在当今医学领域最显著的应用是打印人体骨骼和软骨替代物以及医疗设备。而由此带来的医疗领域的进步也是显著的。许多医院正在将3D打印技术应用到日常工作中。此前,荷兰乌特勒支一所大学附属医院的神经外科医生已经成功为一名患者移植了3D打印的颅骨;生物医学工程副教授劳伦斯·博纳萨尔(Lawrence Bonassar)及其同事与康奈尔医学院的内科医生合作,开发了一种可注射的3D打印人造耳朵;普林斯顿大学的科学家还利用现有的3D打印工具制造了一只功能性的“仿生”耳朵,它可以接收远远超出人耳听觉范围的无线电频率。
更重要的是,美国3D生物打印机Organovo将在今年内推出3D打印肝脏。目前,他们的研究团队已经打印出几十种不同的生物细胞。一旦打印器官血管的技术得到完善,这个领域将会出现大量的创新。不到十年,医疗领域将彻底变革。
美国北卡罗来纳州威克森林再生医学研究所的内科医生和科学家,他实现了世界上首例实验室培养器官的人体移植。如今,这个跨学科团队正在合作开发30多种不同的替代组织和器官,并致力于细胞治疗,试图治愈(而不仅仅是治疗)疾病。乐观地说,我们将在四年内见证这项技术成为救死扶伤的常用手段。
3D打印技术前景如何?
根据美国信息技术研究分析公司Gartner的最新报告,尽管这些技术中的许多仍需要5到10年才能成为主流和普及,但3D打印技术正在迅速发展。与个人用户相比,由于商业和医疗应用的需求在短期内更为迫切,采用率的增长会快于消费者。
与此同时,我们也将看到越来越多更好更多样的打印材料,以及打印速度更快、成本更低的打印机。3D打印技术作为创造物体和模型的终极工具,未来也将走进学校课堂。只要市场机会到来,我们甚至可能会见证苹果、谷歌或亚马逊相继推出自己的3D打印机。
甚至,我们已经看到了4D印刷技术的迹象。这种更新的技术将使物体能够打印和自我变形,或者随着时间的推移进行自我组装。
别急,上面说的美好未来很快就来了。