3D打印的10个示例改变了我们的现实

3D打印技术在过去十年中取得了显着进展，从仅限大型制造商使用的技术发展成为在家中办公室即可实现的技术。它变得越来越经济实惠，并提供了一种快速的产品创建方式。然而，随着创新速度超过监管速度，3D打印的伦理、法律和道德问题也日益突出。以下十种3D打印形式表明，未来几年，3D打印将像其他制造形式一样普及。

要点

• 3D打印越来越经济实惠且易于使用，其应用范围从健康科学到建筑，甚至时尚。
• 生物打印是健康科学领域的一项重大突破，维克森林大学的研究人员创造了一种3D生物打印机，可以生产器官、组织和骨骼，这可能会彻底改变移植手术。
• 等高线构造等3D打印技术可以彻底改变建筑业，它可以自动建造房屋，并集成用于电力、管道和空调的管道。
• 3D打印已经在改善贫困人民的生活方面发挥了重要作用，“难民开放仓库”等组织利用这项技术为冲突受害者制造假肢。

1. 生物打印在健康科学中的应用

图片来源：维克森林再生医学研究所

北卡罗来纳州维克森林大学的研究人员创造了一种3D生物打印机，可以生产理论上可以植入活人体的器官、组织和骨骼。维克森林大学的研究人员使用类似塑料的材料和来自人类、兔子、大鼠和小鼠的活细胞，创造了肌肉、骨骼和耳朵结构。令人惊讶的是，活细胞在3D打印过程中存活了下来。研究人员还成功地将其3D打印的结构植入啮齿动物体内。如果这项技术对人类的效果与对啮齿动物一样好，那么医生将来或许能够使用患者自身的细胞为他们打印新的骨骼、肌肉或软骨。

在此之前，有一种打印机能够打印人造皮肤。各种类型的细胞被放置在实际墨盒的孔中，并且打印机被编程为以预定的顺序排列这些细胞。目前，研究人员正在使用改进的喷墨打印技术，以便为遭受危及生命的烧伤的士兵进行现场“打印”皮肤。在这项技术中，“皮肤细胞将与支持它们的必需材料一起直接放入打印墨盒中，并将直接打印在士兵伤口部位的伤口上。”

头骨植入的概念似乎像是科幻小说中的东西，但去年，中国医生能够通过3D打印和植入三块钛头骨来挽救一个患有脑积水的婴儿的生命。 3D打印钛坚固、轻便，并且可以设计成完美贴合患者。

2. 药物打印

图片来源：Aprecia制药公司

最近，美国Aprecia制药公司发布了世界上第一种3D打印药物Spritam，这是一种治疗癫痫患者癫痫发作的药物。该打印技术来自麻省理工学院生产的技术，使用该公司商标ZipDose技术。该技术通过将药物粉末形式夹在液体材料之间并在微观水平上结合它们来生产，打印的药丸与液体接触时会迅速溶解。

3D药物打印是朝着个性化医疗迈出的巨大一步。通过打印改变药丸的表面积意味着可以设计药物的大小、剂量、外观和输送速度以适应个人。未来，这可能意味着诊所、医院和药房，甚至患者家中都将有按需药物打印设施。

3. DIY牙科

毫不奇怪，牙科是另一个即将被3D打印技术改变的行业。也许它最近最大的突破是一个20岁的大学生打印了他自己的一套透明牙套——就像那些售价数千美元的牙套一样——所有这些花费不到60美元。虽然表面上这项技能仅限于那些可以使用材料和相关知识的人，但这表明3D打印将如何使传统产品更便宜。

4. 机器人鸟

图片来源：Materialise和Clear Flight Solutions

鸟类是美丽的生物。然而，它们可能会通过损坏飞机、传播疾病或破坏庄稼来危及乘客安全。为此，荷兰公司Clear Flight Solutions创造了高科技“Robirds”。

图片来源：Materialise和Clear Flight Solutions

正如Materialise的这篇文章所解释的那样：

“这些遥控的机器人猛禽，具有与其活体对应物相似的真实外观和重量，充当现代的稻草人。Robirds通过拍打翅膀来推动自己，其飞行性能与真正的鸟类相当。”

这些Robirds可用于机场、果园、田野和垃圾场，以吓跑真实且更令人讨厌的鸟类。他们已经开发了两种类型的Robirds：猎鹰，可用于驱赶重达3公斤的鸟类；以及鹰，可用于驱赶任何类型的鸟类。

5. 自行车

图片来源：Bastion Cycles Pty Ltd

由于所需的打印机的成本和尺寸以及各种施工挑战，3D打印自行车进入零售市场的情况有限。尽管存在这些最初的障碍，但像Bastion Cycles这样的公司正在通过其3D打印钛部件和提供可在家里打印的3D可打印自行车部件的ETT Industries，让自行车骑手的生命变得更加轻松。这对那些接受新3D打印技术并希望将其融入自己骑行中的自行车爱好者来说是个好消息。

6. 鞋子

图片来源：New Balance

3D打印鞋子的概念确实很有吸引力。谁不想要一双完全按照自己的尺寸定制的鞋子呢？但是3D打印鞋仍然仅限于鞋部件或限量版。New Balance本周发布了Zante Generate跑鞋，这是第一款具有全长3D打印中底的高性能跑鞋。去年，阿迪达斯发布了一款带有3D打印中底的跑鞋，3月份我们看到Under Armour发布的鞋子具有3D打印中底和3D鞋面设计，有助于提供精确的贴合度。

在运动领域之外，鞋子似乎仅限于高度艺术的领域，例如United Nude鞋子的高档时尚产品。这些产品在商店里，就在顾客眼前打印出来。另一个有趣的概念是Feetz的产品，他们根据你脚的照片3D打印鞋子。

图片来源：United nude shoes

7. 房屋

图片来源：等高线构造

虽然不可能或不切实际地仅靠3D打印来建造整栋房屋，但等高线构造显示了一种前进的道路。等高线构造（CC）是由南加州大学的Behrokh Khoshnevis博士开发的分层制造技术。这项技术可能会彻底改变建筑业。使用等高线构造工艺，“一栋房屋或一排房屋，每一栋房屋可能都有不同的设计，都可以在一次运行中自动建造，每栋房屋中都嵌入了电力、管道和空调的所有管道”。

等高线构造被吹捧为紧急住房、低收入住房和商业住房的宝贵应用。美国宇航局甚至正在探索等高线构造在其他星球上建造建筑物的可能性。

8. 绘画

图片来源：The 3Doodler

3Doodler可能提供了3D打印最有趣的例子，它是一款手持式笔，允许你“绘制”你的3D打印物体。

3Doodler通常与热熔胶枪进行比较。你按下按钮即可启动、暂停和停止笔。开始绘画时，你将笔尖压在平面上，然后在空中绘制你想象中的3D物体！

9. 枪支

图片来源：Defence Distributed

3D打印最具争议的例子可能是枪支。2013年，世界上第一支3D打印枪在美国成功发射。由Defence Distributed发明，这支枪几乎完全由ABS塑料的3D打印部件组成——击针是唯一金属（而非塑料）部件。这支3D打印枪的图纸具有争议性地向所有人公开发布，并在两天内被下载了10万次。美国政府一直在努力阻止这些图纸的下载和传播，但是，这种材料的在线发布很难撤销。

10. 通过制造假肢改变生活

3D打印假肢已经在改善世界各地需要帮助的人民的生活方面发挥了令人难以置信的作用。“难民开放仓库”（ROW）就是一个例子。他们是一个“全球人道主义创新联盟，其使命是利用先进技术来改善冲突地区难民和东道社区的人权履行”（来源）。ROW为流离失所者和东道社区提供培训，同时为冲突受害者面临的问题寻找解决方案。他们目前在约旦设有一个制造实验室，培训当地人制造和创造3D打印假肢。

关于3D打印改变我们现实的常见问题

3D打印在医学领域最具创新性的应用有哪些？

3D打印已经以多种方式彻底改变了医学领域。例如，它已被用于创建定制的假肢和植入物，这些假肢和植入物是根据个体患者的具体需求量身定制的。这不仅提高了这些设备的舒适性和功能性，而且还减少了生产时间和成本。此外，3D打印已被用于生产器官和组织的逼真模型，这些模型可用于手术规划和培训。未来，人们希望3D打印能够用于创建用于移植的功能性器官。

3D打印如何改变汽车行业？

汽车行业已经采用了3D打印技术，因为它能够快速原型化和测试新设计。这项技术使制造商能够创建使用传统制造方法难以或不可能生产的复杂零件和组件。此外，3D打印能够生产轻量级、高强度材料，从而可以提高车辆的性能和效率。一些公司甚至正在尝试3D打印整车。

3D打印的环境影响是什么？

3D打印有可能比传统的制造方法更环保。它是一种增材制造，这意味着它只使用制造物体所需的材料，从而减少浪费。此外，3D打印可用于按需和本地生产物品，从而减少长途运输和储存的需要。但是，需要注意的是，3D打印的环境影响会因所用材料和打印机的能耗而异。

3D打印在建筑业中的应用如何？

在建筑业中，3D打印被用于创建复杂的建筑结构，减少浪费并提高效率。例如，它已被用于打印混凝土墙和其他结构构件。这不仅加快了施工过程，而且还允许创建使用传统施工方法难以实现的设计。未来，预计3D打印将被用于创建整栋建筑物。

3D打印的局限性是什么？

虽然3D打印有很多优点，但它也有一些局限性。例如，对于大规模生产而言，它可能比传统的制造方法慢。此外，3D打印物体的质量和强度会因所用材料和打印机的精度而异。此外，版权和知识产权也存在挑战，因为使用3D打印很容易复制物体。

3D打印如何改变时尚行业？

3D打印正在通过使设计师能够创建使用传统方法难以生产的复杂和独特的作品来改变时尚行业。它还允许进行更大的定制，因为物品可以根据个体客户的具体尺寸和偏好进行定制。此外，3D打印可以通过仅使用制造物品所需的材料来减少浪费。

3D打印的未来是什么？

3D打印的未来看起来很有希望，它在广泛的行业中都有潜在的应用。预计该技术在速度、质量和成本效益方面将继续改进。此外，预计3D打印将用于创建更复杂和功能性的物体，包括电子设备和生物组织。

3D打印是如何工作的？

3D打印通过逐层创建物体来工作。该过程从数字设计开始，使用专用软件将其切成薄层。然后，打印机通过逐层沉积材料来构建物体，遵循设计指令。该材料可以是塑料、金属，甚至是生物细胞，通常以液体或半液体状态沉积，然后固化。

3D打印可以使用哪些材料？

3D打印可以使用各种材料，包括塑料、金属、陶瓷，甚至是生物材料。材料的选择取决于最终物体的所需特性，例如其强度、柔韧性和外观。一些打印机可以在单次打印中使用多种材料，从而可以创建具有复杂结构和特性的物体。

我如何开始使用3D打印？

开始使用3D打印涉及几个步骤。首先，你需要购买一台3D打印机和必要的材料。有许多不同类型的3D打印机可供选择，从用于家庭使用的廉价型号到用于工业应用的高端机器。接下来，你需要学习如何创建或下载数字设计，这可以使用3D建模软件或在线存储库来完成。最后，你需要学习如何操作打印机并排除出现的任何问题。

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