【CPP114】訊：近年來(lái)，3D打印在材料累加的技術(shù)特點(diǎn)之上，漸次形成了更多不同尋常的特性，并因此拓展出更為廣闊的應(yīng)用空間。除了制造其他機(jī)器，3D打印機(jī)還能復(fù)制自我；3D打印機(jī)可以制造比自身大得多的物體；3D打印機(jī)能實(shí)現(xiàn)普通打印機(jī)的2D打印功能。

  眾所周知，3D打印與傳統(tǒng)的減材制造最大的不同在于，減材制造需要對(duì)生產(chǎn)材料進(jìn)行去除、切削以完成加工，而3D打印則恰恰反其道而行之，是通過(guò)對(duì)材料的逐漸累加來(lái)制成產(chǎn)品，也就是所謂的“增材制造”。以此為基礎(chǔ)，3D打印技術(shù)不斷發(fā)展演化，近年來(lái)漸次形成了更多不同尋常的特性，并因此拓展出更為廣闊的應(yīng)用空間。

  不只是制造其他機(jī)器，3D打印機(jī)還能復(fù)制自我

  “機(jī)器制造機(jī)器”是“工業(yè)4.0”時(shí)代制造業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)。而3D打印設(shè)備的主要生產(chǎn)對(duì)象便是機(jī)械，從微型傳感器到飛機(jī)飛船的零部件，再到完整的機(jī)器人，從3D打印機(jī)中誕生的機(jī)械種類(lèi)幾乎可以說(shuō)是無(wú)所不包。不過(guò)，3D打印最神奇的產(chǎn)品大概要數(shù)它本身。擁有自我克隆功能的3D打印設(shè)備正受到業(yè)界越來(lái)越多的關(guān)注。

  2007年，英國(guó)巴斯大學(xué)的機(jī)械工程高級(jí)講師Adrian Bowyer博士在開(kāi)源3D打印機(jī)項(xiàng)目RepRap中，成功開(kāi)發(fā)出世界上首臺(tái)可自我復(fù)制的3D打印機(jī)。2015年RepRap愛(ài)好者RevarBat自行開(kāi)發(fā)出一款名叫“Snappy”的3D打印機(jī)，這款3D打印機(jī)的所有零部件中有73%都可以用3D打印機(jī)生產(chǎn)。最近，可自我復(fù)制3D打印機(jī)更是引起航天領(lǐng)域重視，有望實(shí)現(xiàn)落地應(yīng)用。加拿大卡爾頓大學(xué)機(jī)械與航空航天工程系的研究人員正在嘗試開(kāi)發(fā)一款可以完全自我復(fù)制的3D打印機(jī)，該設(shè)備有望被用來(lái)在太空中建造定居點(diǎn)以及其他結(jié)構(gòu)。由于可有效地減少發(fā)射成本，可自我復(fù)制的3D打印機(jī)將大大改變空間探索的面貌。

  得益于材料累加的特性，3D打印機(jī)可以制造比自身大得多的物體

  在減材制造過(guò)程中，機(jī)器對(duì)原材料切磋琢磨，最終生成的產(chǎn)品鮮有比機(jī)器本身大太多的物體。而3D打印得益于其材料累加的生產(chǎn)特點(diǎn)，可以造出遠(yuǎn)比設(shè)備本身龐大的物品。而這一點(diǎn)同樣受到了航天領(lǐng)域的重視。畢竟，3D打印自力更生、就地取材、積少成多等等特性對(duì)于環(huán)境惡劣、資源匱乏的太空探索活動(dòng)而言太珍貴了。

  上個(gè)月，加利福尼亞微重力工程公司Made in Space受NASA委托，宣布開(kāi)發(fā)太空增材制造項(xiàng)目Archinaut，該項(xiàng)目主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)在太空中制造大尺寸的結(jié)構(gòu)，涉及開(kāi)發(fā)一臺(tái)能在太空中工作的、配備有一個(gè)機(jī)器人臂的3D打印機(jī)。Archinaut系統(tǒng)的主要吸引力之一便在于它能構(gòu)建比本身大得多的結(jié)構(gòu)，這對(duì)于空間制造來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因?yàn)楹茈y從地球上將大型生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)射入太空。

  普通打印機(jī)的2D打印功能，3D打印機(jī)也能搞定

  3D打印技術(shù)從誕生時(shí)起便以三維物體為生產(chǎn)對(duì)象，似乎與歷史悠久的2D打印沒(méi)有什么聯(lián)系。然而近幾年業(yè)界已經(jīng)有人開(kāi)始嘗試用3D打印機(jī)進(jìn)行二維打印，取得了一定的成果。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，3D打印機(jī)或許可以兼并普通2D打印機(jī)的功能，進(jìn)化為2D、3D打印一體設(shè)備。

  2016年，美國(guó)設(shè)計(jì)師Jason Preuss使用一臺(tái)3D打印機(jī)成功打印出了2D油畫(huà)作品，這些畫(huà)作厚度只有幾毫米，和幾張紙差不多厚。制作過(guò)程并不容易，需要復(fù)雜的軟件堆疊和程序設(shè)置，將一幅畫(huà)劃分成不同的顏色區(qū)域，通過(guò)一系列程序后，用3D打印機(jī)將它們一層一層打印出來(lái)，這無(wú)疑是一項(xiàng)十分浩大的工程。

  作為一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，3D打印還大有潛力可挖，它不同尋常的種種特性將為其他科研領(lǐng)域的研究工作創(chuàng)造出更多新的可能。