3d打印的未來發展方向


本來想寫寫擠出頭結構,運動控制算法之類的東西,後來想想作為科普讀物,這些內容可能大家不會太感興趣,因此最後一篇打算簡單討論了一下3d打印目前比較熱的技術,不再限於FDM,這個系列就可以交賬了。




首先還是再說說FDM, 這個當前最廉價的3d打印技術,因為擠出頭的技術限制,沒辦法實現非常精密的打印,比如做模具肯定是不夠的,這個限制主要是因為噴嘴的口徑不能太小,目前的塑料擠出流行的噴嘴直徑大約在0.4mm,最小有0.2mm的。但是這麼小的直徑很少用到,一是因為需要在打印速度上做一個權衡,越小越慢。道理很容易理解,類似用筆在紙上塗色,噴嘴的直徑等同於筆的粗細,用細的筆,可以描的相對仔細,但是塗的慢,粗筆則反之。不關手有多穩,最後的圖像細緻程度(主要是尖角轉折的部分,平滑的外輪廓不在此列)會受到筆的粗細限制。二是受到塑料流體/膠體本身特性的影響,小的擠出頭控制起來更加困難。

這個方向也許將來多噴頭是一條出路,這需要對材料更好的掌握和更精準的控制。現在的雙噴頭打印機有兩問題,一個是切換打印頭的時候,不用的那個打印頭會不受控制的漏出少許材料,另外一個問題兩個打印頭尖端不是嚴格對齊的話,不用的那個打印頭會在已經打印好的平面上刮出印跡。這些問題都會影響最終的打印質量。

那麼除了精度,下一個想要的是什麼,沒錯:顏色!




開源社區已經對顏色做了一段時​​間的研究了,並且有了一個長達幾十頁的初步的報告。感興趣的可以自己研究。

http://www.reprap.org/wiki/File:RepRapColourMixingReport-jmc.pdf

但這一塊可以預見要成熟還有待時日。

這個系列主要討論fdm這類3d打印,因為幾百美元的價格已經落到了普通家庭準備聖誕禮物的區間了。這是當前技術條件下一般人能用的起的打印機. 也適合教育,或者玩具類的應用。

拋開FDM, 能在達到工業級模具精度的3D製造方式首推光樹脂聚合。 kickstart上的formlabs的form1 已經募集了幾百萬美元的資金,售價$2600. 這已經比objet那些幾萬,幾十萬美元的傢伙便宜了數量級。因此得到了廣泛的關注。該創業公司網址在這裡鏈接出處





這類技術白菜化在模具製造和新產品研發領域應有足夠的想像空間

另外一個不得不提的技術是生物3d打印, 這個更能讓人浮想聯翩,並且其實不是很遙遠的技術,已經有公司推出了商業化的產品。鏈接在這裡鏈接出處

原理並不復雜,用兩個打印頭,一個打印接觸水可凝固的膠體,用來生成支撐結構,另外一個頭噴出包含活體細胞的培養液。每一層支撐結構生成之後,細胞培養液中的細胞就可以依附並自動生長,這樣一層一層疊加起來,最終形成生物組織。細胞本身是活的,可以自組織。公司網頁上宣稱生成的組織可以用來測試藥物等等。我猜測真正作出一個功能化的器官,需要不同性質的細胞,離到這一步可能還有不遠的距離。但應當不存在難以解決的技術障礙,比如是否可以用乾細胞,靠控制3d空間的激素濃度一次形成組織?外行胡說,還請專家指正。



3d打印在可以預料的將來不會取代工業化生產,所謂第三次工業革命,個人不是很同意。但隨著材料,生物等技術的進步,對個性化服務,產品研發,醫療將有巨大的影響。也不可小看。本文草草收尾,蜻蜓點水,算是一個引子。有用的技術比如生物打印需要跨行業合作,大家也都在起步階段,希望國內這方面的有志

之士能夠跟上。這裡不需要理論突破和天頂星技術,就可以做出了不起的東西。


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