3D打印的未来在于太空运用和第四维度

时间: 2024-01-02 来源:乐鱼官网app平台/普遍的 3D打印的未来在于太空运用和第四维度
产品概述

  导语:近几年3D打印被炒作的红红火火,从大学生到街头大妈,无不知道3D打印这项技术,而在各种展览上3D打印也频频现身,可红火之后很多工程师看到了这项技术的不足,这些人开始思索,3D打印还有未来么?它应该朝哪发展?

  可通过3D打印技术制造的月球基地的概念设计(图片来自:ESA/Foster + Partners)

  3D打印的概念和使用如今已经深入人心,打印机的选择范围亦十分广泛,从价格低的家用小型3D打印机,到更为强大的工业用打印机,应有尽有。

  这项技术本身也在发展,其应用场景范围已经延伸到食品、汽车、航空航天、建筑、医疗等许多领域。

  然而相较于其他制造方式而言,目前依旧有一些因素阻碍3D打印,但这项技术在地球之外的运用使其具有巨大的发展潜力。

  美国太空探索技术公司(SpaceX)去年向国际空间站(ISS)发送了飞龙太空船(Dragon capsule),该仓携带了有史以来第一个零重力3D打印机。

  这个打印机是由太空制造公司(Made In Space)和美国宇航局的马歇尔太空飞行中心(Marshall Space Flight Center)联合制造的,该项目于2014年9月正式启动。

  在空间任务中需要保持从地球到太空的供应链持续,这就致使太空开发昂贵而缓慢。而3D打印技术能让航天员当场即时制造他们所需的物品。国际空间站的宇航员通过3D打印制造了14样物品——包括一个扳手——并把它们送回地球以来测试,这就证明了这一点。

  太空制造公司的3D打印技术,可以在类似于在国际空间站的微重力环境下运作。该公司的第一台打印机原型是采用ABS工程塑料材质,并具有相对小的工作包封(5厘米×10厘米×5厘米)。

  NASA也在研究应用于未来太空探索任务的3D打印技术。其目前正在开发能够正常的使用火星表面吹起的砂砾制造可用于建造庇护所的砖块的3D打印机。目前还正在在地球上做试验,使用类似于火星砂的材料作为墨来打印建筑结构。

  欧洲航天局(ESA)也在对一项探月任务进行研究,试图使用月球尘埃为墨打印整个月球基地。目前该组织已经能够打印出重达1.5吨的岩石状的积木。

  3D打印还被用来制造火箭以搭载执行任务的宇航员。位于新西兰的火箭实验室公司(Rocket Lab)今年还宣布了利用3D打印技术打印发动机的所有基础部件来减少其95%的发射花销的计划。

  这些利用钛合金制造的部件可通过3D打印在几天之内完成,而非使用传统制造技术的耗时几个月才能制成。

  如果3D打印不够,那就使用在2013年TED大会上麻省理工组装实验室主任Skylar Tibbits提出的4D打印。

  他将4D打印的物品视为能够准确的通过其所处环境,跟着时间的推移而进行重塑或自我组装的3D打印的物品。换句话说,第四个维度就是时间/环境条件。

  石油和天然气工业对这项技术特别感兴趣。Tibbits说他正在与美国公司GEOSyntec合作设计4D打印水管。随着该技术的规模和应用场景范围的提高,4D打印技术有可能运用于军事和建筑等行业。

  麻省理工学院的博士后研究员Dan Raviv博士认为,4D打印有广泛的应用领域,如家电,育儿产品,甚至是衣服和鞋,它们能随着环境的变化优化自己的结构和功能。

  4D印刷也正在融入时尚——虽然这里所说的“时尚”或许与其常规定义略有不同。在这里,它是指成可以使一个物体从一种形状变成另一种形状。

  纽约现代艺术博物馆(MoMA)近期收藏了这样一个4D打印连衣裙,它由设计师们使用粉末状的尼龙材料打印出来,并由上千块互连的小块拼接而成。

  3D打印在各行业的发展速度惊人。但该技术的发展速度对于大规模制造业而言依然很慢,并且对结构部件制造的精确度也需要提高。

  正如之前提到的,过高的期望可能会引起3D打印炒作过度。这项技术仍然需仅限于专家和技术非常精湛的专业技术人员的使用。

  这项技术具有提供定制产品的能力并且其制造可以符合人们的消费需要,所以受到生产者和消费的人的欢迎。这是一个持续不断的发展的市场,但仍然有很多工作要做 - 尤其是在加工速度,产品尺寸,最重要的是,能够正常的使用的技术材料方面,不过毫无疑问,它似乎确实潜力无限。

  在不久的将来,我们很可能看到4D打印技术在太空中的使用。试想一下,如果改进3D打印的工艺,在太空任务中现场即时的使用能够自组装的材料去制造宇航员现需要的零部件,那该有多棒!

  等到这一目标实现,从地球之外获取的原材料即可根据人们的需求用来制造庇护所、建筑和各种零部件。届时,倘若我们要到另一个星球去,也就无需携带笨重的建筑材料了。

  所以综上所述,无论是3D打印还是4D打印,无论在地球上还是在太空中,都有着光明的前景。