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3D打印技术的应用方向

发布时间:2018-12-03 17:45:43

      3D打印技术从诞生之日起,至今已超过30年,这30年间也常常通过媒体而出现在公众的视野?简言之,3D打印技术是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。这项技术今天已经在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。


     今天为大家推荐的这篇文章,提出了3D打印的三个应用方向,以及需要警惕的四项风险点。三个应用方向包括帮助解决国际人道主义危机、提高现代医学的个性化水平、保护地球生态环境;四项风险点包括强大的制造能力可能危及就业、黑客可能利用虚拟网络威胁现实世界、可能引发新的犯罪和安全威胁、可能改变国际事务的规则。以下是原文内容。


     我们应该对3D打印技术保持谨慎态度,但过度反应和监管也可能会扼杀创新。历史经验表明,在技术的不利一面被应用之前进行规范构建对话是最有效的。因此,各国际主体,包括国家、商业领袖、政府官员和其他政策制定者可通力合作,尝试建立有预见性和约束性的全球规范和标准。


     作为“互联网+先进制造业”的代表,3D打印技术已被广泛应用于工业和个人领域。但是,任何新兴技术都可能是双刃剑,在享受新技术带来的新动能的同时,也要未雨绸缪,高度重视新技术可能带来的风险,提高创新治理能力,使科技既能充分发展,也可以切实造福人类的美好生活。


     促进了人类的可持续发展


     帮助解决国际人道主义危机。3D打印技术正在与世界上最紧迫的人道主义危机——饥饿和无家可归作斗争。一份联合国报告显示,全世界有九分之一的人口处于饥饿状态;世界自然基金会副主席杰森克莱表示,从现在到2050年,粮食生产需要翻一番才能满足人类基本的粮食需求,但从目前这种不可持续的食品生产实践方法来看,这将是一项不可能完成的任务。3D打印有解决世界粮食危机的潜力。创建一个软件程序,通过程序设定的配方将加在墨盒中的成分组合在一起,最终输出为3D打印食品。而墨盒中的成分不仅仅是粮食,也可以是从其他动植物中提取出来的含有粮食营养成分的替代品。


     同时,软件允许“厨师”根据用餐者的特定营养需求定制食物,这种生产方法更环保更可持续。如果软件是开源的,越来越多的研究人员和对该生产行为感兴趣的人可以参与进来,更快开发出更高效更经济的食品解决方案。3D打印技术也为住宅建设带来了革命性的变化,使住房建设更便宜、更便捷。例如,总部位于美国德克萨斯州的初创公司Icon正在与非营利组织New Story合作,以低于4000美元的成本在24小时内用水泥打印了一个单层住宅房屋,该项目的最终生产版本是创建400至800平方英尺的住宅,该设计成果已在德克萨斯州奥斯汀SXSW大会上进行了首次公展。如果类似的技术和设计工艺能不断改进和推广,将助推数以百万计无家可归的人得以安居。3D打印技术还被用于人道主义救援,向灾区和难民营提供基本商品和服务。例如,尼泊尔地震时,联合国曾把3D打印作为其地震反应计划的一部分,包括打印卫生基础设施所需的定制管道部件等。


     提高现代医学的个性化水平。2014年,世界首例3D打印椎骨取代人体椎骨的手术在北京成功举行。它被认为是现代医学的一大进步,因为与传统的椎骨替代品相比,特别设计的3D打印骨骼形状更好地契合了人体结构,更耐用的同时可以使人体更快更好的恢复。这是模仿患者的解剖结构进行3D个性化植入的一个典型案例,然而,3D打印在医学上的应用远不止这些,它创造了一个全新的个性化医学领域,比如说3D打印药物。对于患有长期性疾病或老年患者来说,每天可能需要服用数十粒药物,而研究证明,有30%—50%的人因没有正确服用药物而导致治疗效果下降甚至引起副作用。


     通过3D打印精确控制药物成分,根据个人需求将数十粒药物的效果合成到一粒药物上,这个过程中还可以在一些成分的表面涂上特殊材料来延缓药效的释放,以使科学家可以对服用后的药效进行精确的控制。虽然由于医学的严格调控,高度个性化的3D打印药剂可能需要数十年才能广泛服务于患者,但这种趋势已非常明显。3D打印为医学界引入的另一项革命性的服务是重新构想医疗程序。现在进行手术前,大多数医生用二维图像来确定手术方法,这种传统的成像技术不是很精确。而3D打印模型可以准确地捕捉到独特的解剖结构细节,允许外科医生拥有需要进行手术的任何人体部位的复制品,尤其是大脑和心脏,这种手术模拟服务大大提高了复杂手术的成功率。现代社会的发展是建立在创意和创造力之上的,而3D打印的个性化定制特征也将会在现代社会得到长足的发展。


     保护地球生态环境。利用以前的废物创造未来的产品可以使我们的消费更有效,3D打印为这种以更可持续的新方式使用旧材料的想法提供了可能。例如,研究人员已经找到了利用3D打印技术将二氧化碳转化为混凝土的方法,他们甚至正在探索如何减少打印过程中所需的能量,使这个技术本身更可持续。今年夏天,在马尔代夫,一片没有珊瑚礁的海域被安装了世界上最大的3D打印珊瑚礁基质设备,以打印珊瑚赖以生长的基质,希望在此基础上形成天然珊瑚礁。除了珊瑚礁,3D打印技术还可以为其他物种提供栖息地。


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