当前位置:首页 > 科技 > 正文

3D打印:让设计改变生活2015-12-12 11:35:26 | 编辑: | 查看: | 评论:0

“我为20多人做过功能各异的义肢。当我第一次接到电话,他向我表示感谢,说3D打印的义肢很好地帮助了他的时候,我非常激动。你能相信吗?我甚至哭了出来。”在欧特克美国大师汇期间,JustineC.Diamond在向《第一财经日报》记者重述这段经历时,她的声音依然哽咽。

Justine是全球在线非营利性社区组织e-NABLE的6000名志愿者之一。e-NABLE致力于利用3D打印技术为世界各地的残疾人士制作定制化假肢。2015年,他们得到了欧特克基金会的帮助,后者以免费赠送用于机械设计的3DCAD软件方式来支持他们的努力和活动。

欧特克大师汇上人们在现场组装义肢

3D打印的便捷性无疑正在重新构建制造业对普通人生活的意义,正如欧特克CEOCarlBass在今年的欧特克大师汇上提到,“重新构建问题常常是进行真正创新的关键”。

医疗或成“杀手级应用”方向

以e-NABLE为例,尽管成立至今不到两年,每年至少为有需要的人士提供了700~1000个义肢。

记者亲身试戴义肢时发现,3D打印出来的手通过松紧带固定在手臂上,比较轻便,只要手腕可以有30度左右的活动空间就可以使用义肢完成抓取的基本动作。不过,这对使用者的腕力有着一定要求。

在Justine看来,人们以前在设计义肢时只注重了功能性,而忽视了外观,现在我们做的事情做好时也注重外观,真的把它做成一个手的形状。“现如今我们会问这些孩子,‘你想要什么颜色?’”

“我认识的一个孩子告诉我他因残肢经常被其他同学取笑,同学都说‘不要用你的手碰我’。但是自从有了一个红色和黑色的3D打印义肢之后,他成为了学校里最酷的孩子,这让他重新找回了自信。”Justin说。

仅在欧特克大师汇开幕的前两天,参观的志愿者就安装了50个义肢。负责协助的欧特克工作人员John说,参与e-NABLE的志愿者有些人使用Blender或者SolidWorks进行,但更多的人使用的还是欧特克软件,比如Inventor和Fusion360,甚至说小朋友也可以自己完成对义肢的设计。“每一次捐赠义肢,我们都让孩子开心地笑了,家长感动地哭了。”John说。

义肢带来的不仅仅是使用者生活上的便利,还体现了生产制造上的变革。打印义肢的零部件通常需要24小时,完成组装则只需要2~3小时。更重要的是,3D打印大大降低了义肢的生产成本——制造义肢所需要的塑料、绳子和螺丝钉的价格共计25美元。

义肢零部件示意图

这也大大缩减了产品工艺改进的反馈时间。在最初的设计中,一旦有一个手指停止了工作,那么其他的手指也不能再动,这就造成了在拿杯子的时候只有拇指和食指发力,而在后期改进时,设计师们借鉴了17世纪驾驶马车的缰绳设计,让其他手指还可以后续发力,在拿物品时更加稳定。

而这仅仅是3D打印在医疗上的一个小小应用。

“3D打印和制造的结合越来越紧密,主要还是因为它的定制化特色。”欧特克工作人员Jessie在介绍一个可以替代骨盆活动关节部分的钛模型时说。这个类似“人体软骨”的模型像两个扣着的小碗,上面留有一些洞口,这样的构造会让人体的肌肉和骨骼自我修复时默认这是一块脆弱的骨头,会更好地保护它,并可以在其内部生长。

“每一个受伤个体都是与众不同的,我觉得3D打印在医疗上的应用绝对是‘杀手级别’的,因为每个患者的伤处都具有独特性,这是定制化的基础。钛是不会引起人体排异反应的金属,也可以应用在3D打印上,这在传统工业产品制造上难以实现。”Jessie说。

工业制造更加灵活

在欧特克美术馆里,还有很多通过3D打印制造的其他应用,比如与艺术结合的珠宝、弓箭、器皿。但更为实用的当数首次亮相、由空中客车公司应用欧特克软件制造的世界上最大的座舱部件——机舱座位区和厨房的分隔墙。

“创成式设计、增材制造和新材料的发展已经在改变着制造业的进程,创新型的公司如欧特克正在展现这种可能。”欧特克CTOJeffKowalski说,“这不仅仅是一个有趣的假设性试验,还是一个我们完全可以期待在飞机上很快实现普及的功能性元件。”

根据他的介绍,空中客车公司提出了他们的要求:先由工程师输入了一系列限制条件,再由计算机的自定义算法生成若干模型,然后经过人工筛选和比较并使用3D打印技术生产,实现了较以往的产品重量减少了45%,这意味着飞行时一年可减少46.5吨二氧化碳的排放。

“很多工程师表示难以置信为什么会有异形设计,这是他们此前没有想到的。新的设计不仅节约材料,同时也满足相应的压力需求。”Jessie说。

在3D打印的探索方面,欧特克提供了相应的硬件、软件和开源的代码,比如打印机Ember和Spark开源平台。Jeff对媒体表示,这个硬件、软件、平台相结合能打造一个生态系统,首先把一个看起来花哨的工业制造变成了踏实的增材制造,其次是打印机具有了一定的实用性,可以让人们把他们的想法变成现实,最后相应的投资基金支持也让人们更容易把创新的想法变成现实。

尽管人们希望最后能够实现像打印纸张一样简单地打印3D作品,其发展到今天仍然不是尽善尽美,会受到精度、颜色、材料、计算机科学发展的条件制约。

但这些总会有新的解决方案。

“我这些年遇到的所有创新公司都有一个共性的特点,就是重构你的思想。面对问题或者挑战,每个人都在进行观察,也在试图重构。这种重构是从不同的视角来看待,挑战既有的假设,或者只在真正重要的事情上聚焦。”CarlBass显然对迎接未来充满信心。

有图有料,尽在第一财经创新日报!

上一篇:创维联手搜狐视频推出盒子 抢占家庭互联网入口 量子计算机破晓:计算速度提升1亿倍下一篇: