研究者們?cè)诙嗖牧洗蛴∩弦呀?jīng)取得了一定的進(jìn)展，但除非這些進(jìn)展達(dá)到成熟并有效，否則材料依然會(huì)是3D打印的一大障礙。機(jī)器的限制3D打印技術(shù)在重建物體的幾何形狀和機(jī)能上已經(jīng)獲得了一定的水平，幾乎任何靜態(tài)的形狀都可以被打印出來(lái)，但是那些運(yùn)動(dòng)的物體和它們的清晰度就難以實(shí)現(xiàn)了。這個(gè)困難對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)也許是可以解決的，但是3D打印技術(shù)想要進(jìn)入普通家庭，每個(gè)人都能隨意打印想要的東西，那么機(jī)器的限制就必須得到解決才行。知識(shí)產(chǎn)權(quán)的憂(yōu)慮在過(guò)去的幾十年里，音樂(lè)、電影和電視產(chǎn)業(yè)中對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)注變得越來(lái)越多。3D打印技術(shù)也會(huì)涉及到這一問(wèn)題，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中的很多東西都會(huì)得到更加的傳播。人們可以隨意復(fù)制任何東西，并且數(shù)量不限。如何制定3D打印的法律法規(guī)用來(lái)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，也是我們面臨的問(wèn)題之一，否則就會(huì)出現(xiàn)泛濫的現(xiàn)象。道德的挑戰(zhàn)3D打印械[13]道德是底線(xiàn)。什么樣的東西會(huì)違反道德規(guī)律是很難界定的，如果有人打印出生物和組織，在不久的將來(lái)會(huì)遇到極大的道德挑戰(zhàn)。花費(fèi)的承擔(dān)3D打印技術(shù)需要承擔(dān)的花費(fèi)是高昂的。臺(tái)3D打印機(jī)的售價(jià)為1萬(wàn)5。如果想要普及到大眾，降價(jià)是必須的，但又會(huì)與成本形成。每一種新技術(shù)誕生初期都會(huì)面臨著這些類(lèi)似的障礙。研究光敏材料3D打印技術(shù)的主要有美國(guó)3Dsystem公司和以色列object公司。黑龍江金屬杯砂型3D打印供應(yīng)商家
在3D打印中，3D數(shù)字化模型是前提和基礎(chǔ)，3D打印是結(jié)果，它使3D模型“落地開(kāi)花”。但是，在很多情況下，3D模型并不能直接輸出給3D打印機(jī)或者打印出來(lái)的物體不滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。這時(shí)，就需要經(jīng)過(guò)一些幾何建模與處理的方法，將輸入的3D模型進(jìn)行修正、調(diào)整、處理和優(yōu)化，使其能更好地滿(mǎn)足3D打印的需求，避免打印出的物體無(wú)法正常發(fā)揮功能。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)或計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)中，3D建模的主要目的是為造型、渲染或動(dòng)畫(huà)，考慮的是模型的數(shù)學(xué)屬性，比如曲面的形狀、連續(xù)性、光滑性、材質(zhì)、變形等性質(zhì)；而在3D打印中，3D模型輸出的是一個(gè)實(shí)物模型，更多需要考慮的是實(shí)物模型的物理屬性（力學(xué)屬性與功能屬性）。因此，傳統(tǒng)的3D建模與處理的手段需要進(jìn)一步修正和加強(qiáng)，需要在建模的過(guò)程中就考慮到輸出實(shí)物模型的力學(xué)及功能屬性。一方面，模型的數(shù)學(xué)屬性影響著其物理屬性；另一方面，對(duì)物理屬性的要求影響著數(shù)學(xué)屬性的修改，這兩個(gè)屬性相互影響，往往在處理和優(yōu)化的過(guò)程中需要迭代進(jìn)行。我們稱(chēng)之為面向制造的幾何設(shè)計(jì)與優(yōu)化(Fabricationorientedgeometricdesignandoptimization)。這里具有大量的幾何處理與優(yōu)化的計(jì)算問(wèn)題，我們簡(jiǎn)要總結(jié)如下：1.幾何計(jì)算問(wèn)題：給定一個(gè)3D數(shù)字模型。湖南機(jī)器人砂型3D打印銷(xiāo)售價(jià)格LOM技術(shù)成型多使用紙材、PVC薄膜等材料，價(jià)格低廉且成型精度高。
該公司首席執(zhí)行官阿維·賴(lài)興塔爾說(shuō):“這的確是一種巧奪天工的技術(shù)。”[18]3D打印應(yīng)用領(lǐng)域編輯3D打印國(guó)際空間2018年12月3日，這臺(tái)名為Organaut的突破性3D打印裝置，執(zhí)行“58號(hào)遠(yuǎn)征”（Expedition58）任務(wù)的“聯(lián)盟MS-11”飛船送往國(guó)際空間站。打印機(jī)由Invitro的子公司“3D生物打印解決方案”（3DBioprintingSolutions）公司建造。Invitro隨后收到了從國(guó)際空間站傳回的一組照片，通過(guò)這些照片可以看到老鼠甲狀腺是如何被打印出來(lái)的。美國(guó)計(jì)劃于2019年春季將生物打印機(jī)送上國(guó)際空間站。[11]3D打印海軍艦艇2014年7月1日，美國(guó)海軍試驗(yàn)了利用3D打印等先進(jìn)制造技術(shù)快速制造艦艇零件，希望借此提升執(zhí)行任務(wù)速度并降低成本。[19]2014年6月24日至6月26日，美海軍在作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)活動(dòng)中舉辦了屆制匯節(jié)，開(kāi)展了一系列“打印艦艇”研討會(huì)，并在此期間向水手及其他相關(guān)人員介紹了3D打印及增材制造技術(shù)。美國(guó)海軍致力于未來(lái)在這方面培訓(xùn)水手。采用3D打印及其他先進(jìn)制造方法，能夠提升執(zhí)行任務(wù)速度及預(yù)備狀態(tài)，降低成本，避免從世界各地采購(gòu)艦船配件。美國(guó)海軍作戰(zhàn)艦隊(duì)后勤科副科長(zhǎng)PhilCullom表示，考慮到成本及海軍后勤及供應(yīng)鏈現(xiàn)存的漏洞，以及面臨的資源約束。
多噴頭的3D打印機(jī)能夠?qū)Χ喾N材料進(jìn)行組合打印。通過(guò)材料的堆疊和組合，打印的物品具有與單一材料所不同的物理和力學(xué)的特性。因此，通過(guò)不同材料的組合，可以產(chǎn)生性能不同的“新的材料”。這個(gè)優(yōu)勢(shì)提供給了我們利用控制材料的分布來(lái)控制物品的物理、力學(xué)及結(jié)構(gòu)的特性，從而能產(chǎn)生多樣化的物品，增加產(chǎn)品的靈活性?？傊?，3D打印技術(shù)被看重的三大優(yōu)勢(shì)是加速產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程、提供個(gè)性化和定制產(chǎn)品和增加生產(chǎn)的靈活性。從成型工藝上看3D打印突破了傳統(tǒng)成型方法，無(wú)需先行制作模具和機(jī)械加工，通過(guò)快速自動(dòng)成型硬件系統(tǒng)與CAD軟件模型結(jié)合就能夠制造出各種形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，這使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期縮短，生產(chǎn)成本大幅下降。當(dāng)然，3D打印作為一項(xiàng)年輕的成型工藝，還存在著許多的不足，比如成型時(shí)間慢、精度低、材料種類(lèi)少、無(wú)法大批量生產(chǎn)等。現(xiàn)階段3D打印的實(shí)際使用仍屬于快速成型范疇，即為企業(yè)在生產(chǎn)正式的產(chǎn)品前提供產(chǎn)品原型的制造，業(yè)內(nèi)也稱(chēng)作手板。因此，3D打印成型工藝現(xiàn)階段是作為與傳統(tǒng)制造工藝互補(bǔ)的方式存在，要成為主流的生產(chǎn)制造技術(shù)還尚需時(shí)日。但是要相信，人類(lèi)對(duì)技術(shù)的追求是無(wú)限的，隨著3D打印設(shè)備和打印材料的研發(fā)的不斷進(jìn)步，3D打印技術(shù)會(huì)越來(lái)越被得到使用。材料是3D打印的物質(zhì)基礎(chǔ)，是當(dāng)前制約3D打印發(fā)展的瓶頸之一。
日前，東京大學(xué)的一群學(xué)生在建筑師隈研吾（KengoKuma）的帶領(lǐng)下，使用3D打印筆創(chuàng)建了一個(gè)極其復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)。這個(gè)建筑――該團(tuán)隊(duì)將之稱(chēng)為“大型手繪結(jié)構(gòu)”――是創(chuàng)作者們?cè)跀?shù)字化追蹤系統(tǒng)的指導(dǎo)下，使用3D打印筆擠出的熱塑性塑料在3D空間里手工”繪制”的。亞克力連接桿創(chuàng)作者們使用3D打印筆擠出的這些線(xiàn)段通過(guò)亞克力桿連接，從而構(gòu)建出在張緊時(shí)有很好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)在壓縮時(shí)還具有一定強(qiáng)度的對(duì)象。這使得該結(jié)構(gòu)比大多數(shù)的3D打印結(jié)構(gòu)更加耐用，而使得每個(gè)創(chuàng)造者在制造過(guò)程中可以根據(jù)自己的喜好自由發(fā)揮。該團(tuán)隊(duì)的成員之一KevinClement相信該項(xiàng)目可以幫助證明人類(lèi)的直覺(jué)仍然能夠在數(shù)字化建造技術(shù)中發(fā)揮作用?！凹夹g(shù)傳統(tǒng)上就是用來(lái)自動(dòng)化和代替人的勞動(dòng)的?！彼f(shuō)，“但是這種方法的問(wèn)題在于它未能利用人類(lèi)直覺(jué)在制造過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)?！背鞘幸?guī)劃建造意義長(zhǎng)遠(yuǎn)城市規(guī)劃建造意義長(zhǎng)遠(yuǎn)他補(bǔ)充說(shuō)：“我們相信我們的方法可以改變當(dāng)前機(jī)器制造和人類(lèi)制造一分為二的現(xiàn)狀。”Clement和他的團(tuán)隊(duì)屬于東京大學(xué)的Obuchi實(shí)驗(yàn)室，并作為作為全球30個(gè)建筑與城市規(guī)劃項(xiàng)目的一部分接受前建筑協(xié)會(huì)課程主任YusukeObuchi的領(lǐng)導(dǎo)。這個(gè)更大的項(xiàng)目是由日本***建筑師隈研吾監(jiān)督的。粉末狀3D打印材料的顆粒呈現(xiàn)球形狀，半徑在100微米以下。北京葫蘆砂型3D打印廠(chǎng)家直銷(xiāo)
常見(jiàn)的3D打印機(jī)，現(xiàn)在價(jià)格只要幾千元，也是進(jìn)入家庭和個(gè)人工作室（創(chuàng)客） 多的3D打印設(shè)備。黑龍江金屬杯砂型3D打印供應(yīng)商家
[27]3D打印脊椎植入人體2014年8月，北京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)成功地為一名12歲男孩植入了3D打印脊椎，這屬全球首例。據(jù)了解，這位小男孩的脊椎在一次足球受傷之后長(zhǎng)出了一顆惡性，醫(yī)生不得不選擇移除掉所在的脊椎。不過(guò)，這次的手術(shù)比較特殊的是，醫(yī)生并未采用傳統(tǒng)的脊椎移植手術(shù)，而是嘗試先進(jìn)的3D打印技術(shù)。[28]研究人員表示，這種植入物可以跟現(xiàn)有骨骼非常好地結(jié)合起來(lái)，而且還能縮短病人的康復(fù)時(shí)間。由于植入的3D脊椎可以很好地跟周?chē)墓趋澜Y(jié)合在一起，所以它并不需要太多的“錨定”。此外，研究人員還在上面設(shè)立了微孔洞，它能幫助骨骼在合金之間生長(zhǎng)，換言之，植入進(jìn)去的3D打印脊椎將跟原脊柱牢牢地生長(zhǎng)在一起，這也意味著未來(lái)不會(huì)發(fā)生松動(dòng)的情況。[28]3D打印手掌[29]3D打印手掌殘疾2014年10月，醫(yī)生和科學(xué)家們使用3D打印技術(shù)為英國(guó)蘇格蘭一名5歲女童裝上手掌。這名女童名為海莉·弗雷澤，出生時(shí)左臂就有殘疾，沒(méi)有手掌，只有手腕。在醫(yī)生和科學(xué)家的合作下，為她設(shè)計(jì)了假肢并成功安裝。[29]3D打印心臟救活2周大先心病嬰兒2014年10月13日，紐約長(zhǎng)老會(huì)醫(yī)院的埃米爾·巴查博士(Bacha)醫(yī)生就講述了他使用3D打印的心臟救活一名2周大嬰兒的故事。這名嬰兒患有先天性心臟缺陷。黑龍江金屬杯砂型3D打印供應(yīng)商家
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