3D打印的10個示例改變了我們的現實

3D打印技術在過去十年中取得了顯著進展，從僅限大型製造商使用的技術發展成為在家中辦公室即可實現的技術。它變得越來越經濟實惠，並提供了一種快速的產品創建方式。然而，隨著創新速度超過監管速度，3D打印的倫理、法律和道德問題也日益突出。以下十種3D打印形式表明，未來幾年，3D打印將像其他製造形式一樣普及。

要點

• 3D打印越來越經濟實惠且易於使用，其應用範圍從健康科學到建築，甚至時尚。
• 生物打印是健康科學領域的一項重大突破，維克森林大學的研究人員創造了一種3D生物打印機，可以生產器官、組織和骨骼，這可能會徹底改變移植手術。
• 等高線構造等3D打印技術可以徹底改變建築業，它可以自動建造房屋，並集成用於電力、管道和空調的管道。
• 3D打印已經在改善貧困人民的生活方面發揮了重要作用，“難民開放倉庫”等組織利用這項技術為衝突受害者製造假肢。

1. 生物打印在健康科學中的應用

圖片來源：維克森林再生醫學研究所

北卡羅來納州維克森林大學的研究人員創造了一種3D生物打印機，可以生產理論上可以植入活人體的器官、組織和骨骼。維克森林大學的研究人員使用類似塑料的材料和來自人類、兔子、大鼠和小鼠的活細胞，創造了肌肉、骨骼和耳朵結構。令人驚訝的是，活細胞在3D打印過程中存活了下來。研究人員還成功地將其3D打印的結構植入囓齒動物體內。如果這項技術對人類的效果與對囓齒動物一樣好，那麼醫生將來或許能夠使用患者自身的細胞為他們打印新的骨骼、肌肉或軟骨。

在此之前，有一種打印機能夠打印人造皮膚。各種類型的細胞被放置在實際墨盒的孔中，並且打印機被編程為以預定的順序排列這些細胞。目前，研究人員正在使用改進的噴墨打印技術，以便為遭受危及生命的燒傷的士兵進行現場“打印”皮膚。在這項技術中，“皮膚細胞將與支持它們的必需材料一起直接放入打印墨盒中，並將直接打印在士兵傷口部位的傷口上。”

頭骨植入的概念似乎像是科幻小說中的東西，但去年，中國醫生能夠通過3D打印和植入三塊鈦頭骨來挽救一個患有腦積水的嬰兒的生命。 3D打印鈦堅固、輕便，並且可以設計成完美貼合患者。

2. 藥物打印

圖片來源：Aprecia製藥公司

最近，美國Aprecia製藥公司發布了世界上第一種3D打印藥物Spritam，這是一種治療癲癇患者癲癇發作的藥物。該打印技術來自麻省理工學院生產的技術，使用該公司商標ZipDose技術。該技術通過將藥物粉末形式夾在液體材料之間並在微觀水平上結合它們來生產，打印的藥丸與液體接觸時會迅速溶解。

3D藥物打印是朝著個性化醫療邁出的巨大一步。通過打印改變藥丸的表面積意味著可以設計藥物的大小、劑量、外觀和輸送速度以適應個人。未來，這可能意味著診所、醫院和藥房，甚至患者家中都將有按需藥物打印設施。

3. DIY牙科

毫不奇怪，牙科是另一個即將被3D打印技術改變的行業。也許它最近最大的突破是一個20歲的大學生打印了他自己的一套透明牙套——就像那些售價數千美元的牙套一樣——所有這些花費不到60美元。雖然表面上這項技能僅限於那些可以使用材料和相關知識的人，但這表明3D打印將如何使傳統產品更便宜。

4. 機器人鳥

圖片來源：Materialise和Clear Flight Solutions

鳥類是美麗的生物。然而，它們可能會通過損壞飛機、傳播疾病或破壞莊稼來危及乘客安全。為此，荷蘭公司Clear Flight Solutions創造了高科技“Robirds”。

圖片來源：Materialise和Clear Flight Solutions

正如Materialise的這篇文章所解釋的那樣：

“這些遙控的機器人猛禽，具有與其活體對應物相似的真實外觀和重量，充當現代的稻草人。Robirds通過拍打翅膀來推動自己，其飛行性能與真正的鳥類相當。”

這些Robirds可用於機場、果園、田野和垃圾場，以嚇跑真實且更令人討厭的鳥類。他們已經開發了兩種類型的Robirds：獵鷹，可用於驅趕重達3公斤的鳥類；以及鷹，可用於驅趕任何類型的鳥類。

5. 自行車

圖片來源：Bastion Cycles Pty Ltd

由於所需的打印機的成本和尺寸以及各種施工挑戰，3D打印自行車進入零售市場的情況有限。儘管存在這些最初的障礙，但像Bastion Cycles這樣的公司正在通過其3D打印鈦部件和提供可在家裡打印的3D可打印自行車部件的ETT Industries，讓自行車騎手的生命變得更加輕鬆。這對那些接受新3D打印技術並希望將其融入自己騎行中的自行車愛好者來說是個好消息。

6. 鞋子

圖片來源：New Balance

3D打印鞋子的概念確實很有吸引力。誰不想要一雙完全按照自己的尺寸定制的鞋子呢？但是3D打印鞋仍然僅限於鞋部件或限量版。 New Balance本週發布了Zante Generate跑鞋，這是第一款具有全長3D打印中底的高性能跑鞋。去年，阿迪達斯發布了一款帶有3D打印中底的跑鞋，3月份我們看到Under Armour發布的鞋子具有3D打印中底和3D鞋面設計，有助於提供精確的貼合度。

在運動領域之外，鞋子似乎僅限於高度藝術的領域，例如United Nude鞋子的高檔時尚產品。這些產品在商店裡，就在顧客眼前打印出來。另一個有趣的概念是Feetz的產品，他們根據你腳的照片3D打印鞋子。

圖片來源：United nude shoes

7. 房屋

圖片來源：等高線構造

雖然不可能或不切實際地僅靠3D打印來建造整棟房屋，但等高線構造顯示了一種前進的道路。等高線構造（CC）是由南加州大學的Behrokh Khoshnevis博士開發的分層製造技術。這項技術可能會徹底改變建築業。使用等高線構造工藝，“一棟房屋或一排房屋，每一棟房屋可能都有不同的設計，都可以在一次運行中自動建造，每棟房屋中都嵌入了電力、管道和空調的所有管道”。

等高線構造被吹捧為緊急住房、低收入住房和商業住房的寶貴應用。美國宇航局甚至正在探索等高線構造在其他星球上建造建築物的可能性。

8. 繪畫

圖片來源：The 3Doodler

3Doodler可能提供了3D打印最有趣的例子，它是一款手持式筆，允許你“繪製”你的3D打印物體。

3Doodler通常與熱熔膠槍進行比較。你按下按鈕即可啟動、暫停和停止筆。開始繪畫時，你將筆尖壓在平面上，然後在空中繪製你想像中的3D物體！

9. 槍支

圖片來源：Defence Distributed

3D打印最具爭議的例子可能是槍支。 2013年，世界上第一支3D打印槍在美國成功發射。由Defence Distributed發明，這支槍幾乎完全由ABS塑料的3D打印部件組成——擊針是唯一金屬（而非塑料）部件。這支3D打印槍的圖紙具有爭議性地向所有人公開發布，並在兩天內被下載了10萬次。美國政府一直在努力阻止這些圖紙的下載和傳播，但是，這種材料的在線發布很難撤銷。

10. 通過製造假肢改變生活

3D打印假肢已經在改善世界各地需要幫助的人民的生活方面發揮了令人難以置信的作用。 “難民開放倉庫”（ROW）就是一個例子。他們是一個“全球人道主義創新聯盟，其使命是利用先進技術來改善衝突地區難民和東道社區的人權履行”（來源）。 ROW為流離失所者和東道社區提供培訓，同時為衝突受害者面臨的問題尋找解決方案。他們目前在約旦設有一個製造實驗室，培訓當地人製造和創造3D打印假肢。

關於3D打印改變我們現實的常見問題

3D打印在醫學領域最具創新性的應用有哪些？

3D打印已經以多種方式徹底改變了醫學領域。例如，它已被用於創建定制的假肢和植入物，這些假肢和植入物是根據個體患者的具體需求量身定制的。這不僅提高了這些設備的舒適性和功能性，而且還減少了生產時間和成本。此外，3D打印已被用於生產器官和組織的逼真模型，這些模型可用於手術規劃和培訓。未來，人們希望3D打印能夠用於創建用於移植的功能性器官。

3D打印如何改變汽車行業？

汽車行業已經採用了3D打印技術，因為它能夠快速原型化和測試新設計。這項技術使製造商能夠創建使用傳統製造方法難以或不可能生產的複雜零件和組件。此外，3D打印能夠生產輕量級、高強度材料，從而可以提高車輛的性能和效率。一些公司甚至正在嘗試3D打印整車。

3D打印的環境影響是什麼？

3D打印有可能比傳統的製造方法更環保。它是一種增材製造，這意味著它只使用製造物體所需的材料，從而減少浪費。此外，3D打印可用於按需和本地生產物品，從而減少長途運輸和儲存的需要。但是，需要注意的是，3D打印的環境影響會因所用材料和打印機的能耗而異。

3D打印在建築業中的應用如何？

在建築業中，3D打印被用於創建複雜的建築結構，減少浪費並提高效率。例如，它已被用於打印混凝土牆和其他結構構件。這不僅加快了施工過程，而且還允許創建使用傳統施工方法難以實現的設計。未來，預計3D打印將被用於創建整棟建築物。

3D打印的局限性是什麼？

雖然3D打印有很多優點，但它也有一些局限性。例如，對於大規模生產而言，它可能比傳統的製造方法慢。此外，3D打印物體的質量和強度會因所用材料和打印機的精度而異。此外，版權和知識產權也存在挑戰，因為使用3D打印很容易複製物體。

3D打印如何改變時尚行業？

3D打印正在通過使設計師能夠創建使用傳統方法難以生產的複雜和獨特的作品來改變時尚行業。它還允許進行更大的定制，因為物品可以根據個體客戶的具體尺寸和偏好進行定制。此外，3D打印可以通過僅使用製造物品所需的材料來減少浪費。

3D打印的未來是什麼？

3D打印的未來看起來很有希望，它在廣泛的行業中都有潛在的應用。預計該技術在速度、質量和成本效益方面將繼續改進。此外，預計3D打印將用於創建更複雜和功能性的物體，包括電子設備和生物組織。

3D打印是如何工作的？

3D打印通過逐層創建物體來工作。該過程從數字設計開始，使用專用軟件將其切成薄層。然後，打印機通過逐層沉積材料來構建物體，遵循設計指令。該材料可以是塑料、金屬，甚至是生物細胞，通常以液體或半液體狀態沉積，然後固化。

3D打印可以使用哪些材料？

3D打印可以使用各種材料，包括塑料、金屬、陶瓷，甚至是生物材料。材料的選擇取決於最終物體的所需特性，例如其強度、柔韌性和外觀。一些打印機可以在單次打印中使用多種材料，從而可以創建具有復雜結構和特性的物體。

我如何開始使用3D打印？

開始使用3D打印涉及幾個步驟。首先，你需要購買一台3D打印機和必要的材料。有許多不同類型的3D打印機可供選擇，從用於家庭使用的廉價型號到用於工業應用的高端機器。接下來，你需要學習如何創建或下載數字設計，這可以使用3D建模軟件或在線存儲庫來完成。最後，你需要學習如何操作打印機並排除出現的任何問題。

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