在前不久閉幕的2019春夏巴黎高定週上
荷蘭設計師Iris Van Herpen
用氤氳開來的色彩
搭配3D打印、激光切割技術
創造出了一個如夢如幻的海底奇境
Van Herpen以3D打印技術為跳板
挖掘“人”本身
以及生命與自然的關係
在時尚界、藝術界都備受關注
說起3D打印，相信很多小夥伴都有聽說過吧。相比於人工智能、區塊鏈、AR與VR技術火爆全場的科學技術，3D打印彷彿流星一般，在前幾年爆發剎那的閃耀後就消失眼前，但實際上，3D打印技術正在以更快的速度改變著世界。今天局長要分享給大家的就是這門“默默無聞”的技術呢~
01.
何為3D打印？
3D打印技術，也被稱為增材製造（AM，Additive Manufacturing）技術，是一項起源於20世紀80年代集機械、計算機、數控和材料於一體的先進製造技術。其基本原理是根據三維實體零件經切片處理獲得的二維截面信息，以點、線或面作為基本單元進行逐層堆積製造，最終獲得實體零件或原型。
3D打印機械工程齒輪
形象來說，普通打印機是將2D圖像或圖形數字文件通過墨水輸出到紙上，3D打印機則是把實實在在的原材料輸出為具有一定厚度的薄層，然後不斷重複一層層疊加起來，最終變成空間實物。
增材製造與傳統的減材（如切削）和等材（如鍛造）加工技術不同，可以實現傳統方法無法或很難達到的複雜結構零件的製造，並大幅減少加工工序，縮短加工週期。因此，3D打印具有低成本、短週期、智能化與環保的特點。
02.
3D打印材料有哪些？
俗話說“巧婦難為無米之炊”，要想製作完成一件產品，除了要藉助3D打印機等設備外，相應的材料也必不可少。
局長了解到，市場上出現的3D打印材料主要包括ABS塑料材料、PLA材料、橡膠類材料、金屬粉末材料、陶瓷材料以及近幾年新推出的複合型石膏粉末、環氧樹脂、蠟製材料等。其中，塑料、金屬類材料由於在力度、彎曲度等方面性能較佳，能較好的滿足高精度、結構複雜零件的構件需求，因而其發展前景尤其受到業內人士的肯定。
ABS塑料類是最為常見的打印材料（顏色可選性多）
說完材料，再來說說3D打印機。在上世紀八十年代，美國工程師Chuck Hall開發出第一臺商業用的3D打印機，但當時這項技術離人們還是很遙遠，大部分人只是當做一個科幻故事。而如今3D打印技術的應用恐怕已經是你無法想象的……我們不妨來看下。
1
城市傢俱
在希臘的塞薩洛尼基市，近來市民可以把自己使用過的廢棄塑料收集起來，通過3D打印技術把它們變成供城市使用的傢俱。▼
“印刷你的城市”用塑料垃圾製作的傢俱
這是荷蘭工作室The New Raw的城市材料回收計劃“打印你的城市（Print Your City）”的一部分。
設計出來的設施本體是一個椅子，但是可以添加花盆、狗食碗、健身器械等功能，可選的顏色有灰、黃、紅、綠。▼
不同顏色的“印刷你的城市”傢俱
The New Raw工作室與希臘的可口可樂公司合作建立了一個“零浪費實驗室（Zero Waste Lab）”,專門在這個城市回收、處理廢棄塑料，並且完成打印。▼
零浪費實驗室內景
在市民向實驗室提供材料後，塑料經過分類、洗滌、粉碎，之後融化，提煉出能做成椅子的聚丙烯(PP)、聚乙烯（PE) 等材料，這兩種塑料往往被用在食品包裝上。除此以外，聚苯乙烯塑料（PS)和 PET 塑料也可以被利用。▼
3D打印機器人臂可將分類塑料變成傢俱
今年1月，位於塞薩洛尼基市中心的漢特公園（Heath Park）成為首個重新設計“打印你的城市”傢俱公共空間。▼
漢特公園現在擺滿了“印刷你的城市”傢俱
讓城市市民更直接地參與垃圾回收的過程是The New Raw工作室和希臘可口可樂公司的願景，所以他們把居民的參與當成了該項目的重點。
2
混凝土橋
飄帶造型的橋欄板、珊瑚紋路的路面，好似一座“迷你”趙州橋橫臥於池塘之上。1月12日，一座長26.3米、寬3.6米的拱橋在上海科普公園落成，這座看似普通的橋，其實擁有很高的技術含量。▼
位於上海科普公園的3D打印橋
別小瞧，它可是目前全球最大規模的混凝土3D打印步行橋，由徐衛國教授領銜的清華大學建築學院-中南置地數字建築聯合研究中心設計。
這座橋整體橋樑工程，是用兩臺機械臂3D打印系統完成176個混凝土單元構件後，在現場搭建完成。▼
打印欄板
打印橋面
構件的打印材料則為聚乙烯纖維混凝土添加多種外加劑組成的複合材料，全部打印完成共耗時450個小時。▼
橋樑細節
從東側俯視橋面
與同樣規模的橋樑相比，無需模板和鋼筋，還大大節省了工程的造價。而在橋樑進入實際打印施工之前，研發團隊還進行了1:4縮尺實材橋樑破壞測試。▼
結構試驗
也就是說，這座3D打印橋可以滿足橋上“站滿行人”的荷載要求，你敢來嘗試嗎？▼
橋的強度可以滿足站滿行人的荷載要求
近年來很多國外科技雖然都致力於3D混凝土打印建造的技術攻關，但將其用於實際工程暫時還沒有。因此，這座步行橋的建成，意味著我國在該領域中已經跨入世界先進水平。
3
“蓋亞”房屋
意大利3D打印技術開發商WASP，展示了Crane Wasp的能力，這是一種模塊化3D打印機，可以創建各種格式和尺寸的房屋。▼
Crane Wasp是一臺用於打印房屋的模塊化3D打印機
這棟30平方米的房屋名為蓋亞（Gaia），它有一個3D打印的外殼和內部木樑，支撐著一個木質屋頂。▼
蓋亞3D打印房屋
房屋採用天然泥漿混合物印製而成，該泥漿混合物是從周圍地區採集的土壤，以及來自稻米生產的廢料，如切碎的稻草和稻殼。▼
來自稻米生產的廢物填充了絕緣結構
如果建築不維護，它又會變成土壤。這種混合物是用懸掛在起重機上的3D打印機分層的，創造出內部有垂直空腔的牆壁，然後用稻殼填充牆內保溫隔熱。
這種絕緣的方法使房子內的溫度舒適，即使在冬天也不需要內部加熱。壁結構中的外腔保持為空，以便在結構中自然通風，並允許能量供應嵌入房屋的牆壁內。稻殼也用於製造塗覆結構內壁的石膏，並在屋頂上形成一層絕緣層。▼
稻殼也用於製作覆蓋結構內壁的生物石膏
WASP聲稱蓋亞是有限和優化利用農業資源的結果，通過技術已經轉化為一個環境消耗最小的複雜建築，最終產品是可生物降解的。▼
蓋亞是由可生物降解材料製成的3D打印房屋
雖然這個項目是用水稻生產的廢物製成的，但WASP認為各種天然和再生材料可以用於建築的3D打印。另外，這種方法既省時又便宜，只需要10天就可以完成，而泥漿混合物的生產成本不到1000英鎊（約合人民幣8883元）。
4
水磨石地板
荷蘭建築公司Aectual開發出用於3D打印地板的技術，他們使用巨大的3D機器人打印機為其可持續發展的地板創建框架，再用水磨石填充，完成整個地板。▼
Aectual公司開發的水磨石地板
水磨石是一種用大理石、石英、花崗岩和玻璃製成的混合材料，一旦與粘合劑混合便會快速固化，之後對其進行拋光便可以得到十分光滑的表面。Aectual公司宣稱，最後完成的這些地板是高質量和耐磨的。
此外，這些3D打印地板可以定製，以適應任何形狀和大小的空間，並可以創造出各種各樣的圖案。無論是鑲嵌在牆壁上，用作天花板，鋪在地板上，或者將品牌標誌加入到地板設計中，都可以實現。▼
不同圖案的水磨石地板
局長了解到，Aectual公司的3D打印技術XL是普通的FDM（熔融沉積），但採用的材料並非常見的塑料線材，而是一種他們與化學名企德國漢高（Henkel）合作開發的一種基於亞麻子的生物顆粒材料，完全可回收利用。
同時，他們的打印機也十分與眾不同，採用機械臂3D打印機，並且機械臂是安裝在軌道上的，可以非常靈活且快速地來回移動。▼
機械臂3D打印機
值得一提的是，Aectual公司擁有大型的六軸機器人，可以直接打印大面積的地面，還有其它各種3D打印機器人，各自的打印面積可達2 x 2 x 4 m，8 x 2 x 2 m，或2 x 2 x 2 m，每小時最多可以處理15公斤材料。同時，由於採用了自動送料系統，它們可以7天x24小時不停運轉。
近日，位於德國慕尼黑BMW Welt展覽空間的藍色和綠色水磨石漩渦地板正是出自這家Aectual公司之手。寶馬聘請了來自西班牙知名設計師Patricia Urquiola來設計這個空間。▼
Urquiola設計了一個藍色和綠色水磨石漩渦地板
Urquiola的設計靈感來自寶馬M8 Gran Coupe概念車的顏色，寶馬在設計時考慮到了“神秘和詩意的北極光的色彩漸變”。
為了創建地板框架，Aectual公司使用機器人技術來3D打印生物塑料框架，印刷品只有幾釐米高。在框架被3D打印之後，它被運送到BMW Welt展覽空間。最後，添加生物基粘合劑和大理石碎片。
地板經過拋光處理，創造出具有許多幾何形狀和自由形狀的閃亮效果。▼
令人驚歎的BMW Welt展覽空間
相信在不久以後，更多的場合也會裝上這種環保的3D打印地板哦~
5
木材
近期，哥倫比亞大學工程系成功使用破壞性斷層成像、隨機抖動和體素打印技術，在3D打印的木板上加工出了木質紋理。▼
3D打印的數字木材
研究人員通過使用破壞性成像技術克服了掃描內部結構的困難，在計算機數控（CNC）磨機上以27微米（0.027毫米）的間隔切割木材。為生產製造準備的230張堆疊圖像集合，是使用由該研究的合作伙伴Stratasys提供的3D可打印代碼和polyjet打印機制作的。
為了製造出木材內截面的有機紋理，研究人員使用分辨率為600x300dpi的圖像，轉換為與Stratasys打印機兼容的CMYK配色方案。▼
用數控機床切割木材
最後打印出來的物品與原始木塊的外觀和內部顏色，紋理接近，可以將木塊切開或者打破來對比論證。▼
帶有內部紋理的3D打印木材
能夠將一種材料的內部輪廓應用於另一種材料，這對設計師和製造商來說都具有重大意義。
03.
3D打印應用前景
目前，3D打印技術已在工業造型、機械製造、航天航空、軍事、建築、影視、家電、輕工、醫學、考古、文化藝術、雕刻、首飾等領域都得到了廣泛應用。並且隨著這一技術本身的發展，它的應用領域還將不斷拓展。這不，小編又蒐羅到了一些充滿獵奇感的3D打印產品，來來來，一起來欣賞~
DUS Architects設計的3D打印景觀桌
DUS Architects設計的3D打印果汁吧檯
DUS Architects設計的3D打印筆架
John Briscella設計的3D打印金屬座椅系列
Philipp Aduatz與Incremental合作款3D打印混凝土躺椅
融合科技與傳統的S/VASI花瓶系列
Rael San Fratello Architects 3D打印磚
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