你的衣食住行很可能都是3D打印的

来源:爱游戏app官网    发布时间:2024-02-26 14:04:55

  3D打印是传统制造的有力补充,除3D打印之外还有一系列后处理工艺,需要3D打印技术结合传统生产商,将整个行业整合起来,这是一个慢慢地发展且完善的过程。

  3D打印技术由来已久,上世纪80年代查尔斯•赫尔是最早从事商业性3D打印制造技术的发明家,他成立了3D Systems公司,专注于发展3D打印技术。近年来,发展智能制造和控制碳排放成为共识,世界各国都很看重3D打印研发。继美国后,中国成为全世界3D打印产业规模第二大的重要市场,占比超过10.8%。

  3D打印是具有强大包容性的,设想一下未来的生活场景,从早晨起床到晚上入睡,你身边的所有用品,都由3D打印完成是种什么体验?

  当然,进行3D打印首先要有三维模型,通过三维扫描将现实的物体转成数字模型,或者通过计算机辅助设计生成数字模型。然后,根据自身的需求的材料及对应的打印设备、打印方式,产出产品。

  3D打印从出现开始,就被认为是一项颠覆性的新技术。如今的3D打印技术除了应用于宏大的项目,也能应用到我们衣、食、住、行的每一个方面。

  3D打印在“衣”的领域大放异彩,得益于3D打印设计造型丰富、材料各异的特性。很多前沿设计师和时尚潮流品牌,都陆续进入3D打印鞋领域,无论是在国际性时装周的T台上,还是世界鞋履博物馆的展陈里,都能够正常的看到3D打印鞋。

  最早进入3D打印鞋领域的是耐克。耐克为知名球星罗纳尔多、内马尔和鲁尼设计了2014年世界杯专属3D打印运动鞋、包、配件套装,这款足球套装在鞋底、鞋面、包身等处都采用了3D打印技术。球鞋的鞋钉部分,造型很独特,它通过采集运动时不同角度的力学受力来分布鞋钉位置和走势,运用参数化建模技术建立数字模型,最后通过3D打印量身定制。

  另一家运动服装制造巨头阿迪达斯是鞋业3D打印的先驱。近十年来,阿迪达斯将注意力集中在将制造技术从模拟技术转变为数字技术,而3D打印鞋项目一直是推动这一转变的动力。阿迪达斯在设计、数据的使用和3D打印技术之间取得了很好的平衡,成功推出Futurecraft 4D、AlphaEdge 4D、4D Run 1.0等系列新产品。结合足部力学采样,通过软件对运动、行走、站立的各项数据模拟,运用参数化建模,3D打印生产验证,大幅度的提升运动性能以及穿着体验。

  一直以来,市场对3D打印鞋的关注点都在成人鞋上,而2021年出现了第一家关注儿童脚型成长的企业——松鼠贝贝,其在婴童学步鞋上做出创新,将鞋底的3D打印晶格结构做到静音效果,从鞋底到鞋面都十分透气,鞋底的晶格采用错落晶胞分布,防止异物扎脚。鞋底、后跟、脚面大面积的包裹稳定足部骨骼,预防撞击伤害。

  随着3D打印技术和国内创新设计能力不断的提高,除了3D打印鞋之外,包括运动背包、膝部脚踝的护具、保护性头盔等等,也逐渐通过3D打印技术来实现。

  当然,许多影视道具中也不乏3D打印的身影。拍摄于2015年的《三生三世十里桃花》的大电影里,两位主角身上的铠甲以及场景中使用的宝剑、结魄灯等道具都是利用3D打印的技术完成。当时的3D打印材料停留在硬质尼龙,为了呈现唯美的效果,实物分量非常重。到了2017年,3D打印增加了TPU韧性材料。2022年,随着3D打印面料问世,更轻盈、色彩更绚丽的服装开始在影视、高定服装中运用。

  近几年,在环保、健康、安全、效率的新型饮食理念下,创新食品3D打印也迅速崛起。其应用也较为广泛,包括功能性食品人造肉、植物基的饮料,以及各类甜点(巧克力、曲奇、小食)等,这种以堆叠沉积的打印方式慢慢的开始被星巴克、肯德基等食品商应用。

  中国人的饮食上的习惯比较特殊,大多数以碳水物来满足自己的口腹之欲。为了迎合现在年轻人健身、瘦身等需求,食品工程师做出更符合国人饮食口感的3D打印食品。将素食、蛋白质等成分模拟出与碳水化合物相似的口感,保持成分的健康有机,开发出了一些独特造型的食物。

  很多食物打印公司也因此成为了独角兽企业,例如,中国的MOODLES(弗德莱博)公司,运用3D打印技术推出了针对不同人群而定制的增肌、减脂、控糖以及儿童营养四个方向的“超级主食”;西班牙巴塞罗那的Novameat公司创造了一种3D打印的植物牛排,蓝色的牛排是源于其中的藻蓝蛋白;以色列的MeaTech公司目前在3D打印的动物和植物性肉制品市场上占据主导地位。

  2022年北京张家口双城冬奥会期间,张家口赛区做了一幢混凝土3D打印农宅。这一个项目由清华大学徐卫国教授和他的团队主持打印,现在已经成为小有名气的网红打卡“景点”,每天都要接待不少参观者。3D打印技术不但可以让你的住房在乡村、城市“拔地而起”,甚至在以浮板为基座的水面上就可以安置房屋,这听起来是不是一件很酷的事?

  据中科院负责探月工程建设项目的有关人员透露,随着3D打印技术的持续不断的发展,未来不但可以在地球上打印房屋,中国还将使用3D打印技术在月球建造基地。

  除了建筑打印,3D打印在室内软装上的应用也是百花齐放。尤其在家具领域,不少知名设计师、团队,将3D打印与美术设计、工艺、环保相结合,创造出令人惊叹的家具作品。

  设想未来你住在3D打印的房屋里:早上从依据你的骨骼定制的3D打印床垫、枕头上醒过来,穿上3D打印静音拖鞋,用3D打印早餐机、咖啡机做好早餐;然后,走到洗漱台拿起3D打印牙刷、剃须刀梳洗一番;背着3D打印的背包,穿上3D打印鞋开启一天的工作,工作累了,还能够正常的使用3D打印按摩器放松肌肉;夜晚,3D打印的小夜灯陪伴你刷着手机里的3D打印好物……这是3D打印定制化展现的极致,虽然只是一个设想,但其中有些产品,已经上市。

  在环保方面,3D打印最典型的一个案例是梅赛德斯‐奔驰的轮毂再设计项目。梅赛德斯‐奔驰每年会产生10亿美元瑕疵零配件,这里面首当其冲的就是汽车的轮毂,作为金属大件对环境的冲击尤为明显。

  梅赛德斯‐奔驰基于此背景共创LAB1886项目,希望利用可持续设计思路为世界做些贡献。众所周知,汽车轮毂体积较大,重量较重,如何让它再生,当时做了大量的思考和方案,最终成功落地23款。其中一款将轮毂做成落地蓝牙音箱,在音响的前盖金属条与3D打印结合,该产品现在于德国梅赛德斯‐奔驰总部展出。

  在“国之重器”中,3D打印应用也慢慢变得多,包括航空、航天、航海、陆运领域。

  德国宝马汽车在2019年4月份启动了一个项目,目标是用AM(汽车售后市场)连续生产汽车零部件。同年,奥迪和大众汽车,甚至雷诺F1团队都纷纷宣布,要扩大3D打印部件的生产。未来每一个人或许都可以到4S店或者在家,打印一个自己想要的颜色或者特定造型的汽车零件。

  在国内,合肥悠遥科技的轻型电动汽车——XEV-YOYO,就是全球第一款车身内外饰件都使用3D打印技术量产的电动汽车。

  关于航空领域,卫星、火箭都是大量应用3D打印技术的领域,也是中美3D打印技术的博弈,马斯克的SpaceX公司也用3D打印组建火箭发动机。C919是中国拥有完全知识产权的国产大飞机,王华明院士团队以金属3D打印技术的钛合金零件在C919中首次得到成功应用,大大降低了飞机的结构重量,延长飞机的常规使用的寿命。除了民用飞机,他使用激光增材制造技术,为运-20、歼-15等国产大飞机和新型战斗机提供了关键受力大型部件,做出了不可磨灭的贡献。

  除了人们的衣食住行中有3D打印的身影外,文物修复、非遗文创产品、肢体替换、人类器官等领域,3D打印也在不断尝试和实践中慢慢成形。

  近十年来,无论是在设备上,还是材料上,3D打印已经从普遍认知的FDM高温熔融工艺拓展,取得重大突破!

  当然,相比传统制造业几百年的发展史,3D打印自诞生至今不过短短30年,目前还只能算是行业的初期发展阶段。当下,其材料的选择还是相对狭窄的,成品表面精度也要进一步后处理,相对于传统流水生产线D打印的批量生产速度较慢,并且合算到单个的部件成本较高。

  被称为“3D打印之父”的卢秉恒院士说:“3D打印技术为高端的制造业竞争创造了一个优势。万物皆可3D打印,但同时也要合理地运用不同的制造方式,发挥各自的优势来进行产品生产。”

  现在,很多中国制造企业也在积极引进3D打印技术,来代替原有或改进原先的生产方式,提升公司生产的智能化水平,满足政府对于中国制造产品的转型升级需求。3D打印是传统制造的有力补充,除3D打印之外还有一系列后处理工艺,需要3D打印技术结合传统生产商,将整个行业整合起来,这是一个慢慢地发展且完善的过程。

  (文章来源:《创意世界》2023年5月号;原标题:3D打印在产品设计中的创新与应用)



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