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2013十大3D打印产品

2013年还有什么比3D打印更火的技术吗?3D打印是快速成形技术的一种,以数字模型为基础,采用粉末金属或塑料等材料,通过逐层叠加来制造物体,又叫加法制造、加层制造或积层制造。

1982年日本名古屋市工业研究所首次实现实体模型印制,1984年Chuck Hull提出了「立体光刻造型技术(Stereolithography)」技术。3D打印技术最初多被用于模型制造,是属于高大上洋范畴的东西。30多年过去了,3D打印技术已经开始走进大众视线,在珠宝、鞋类、建筑、汽车、航天、医疗设备等众多领域,都可以看到3D打印的身影。尤其是最近两年3D打印技术在耗材、工艺、工程方面的突飞猛进加速了3D打印平民化的步伐。

今天我们就来回顾一下这一年设计癖报道过的3D打印产品和技术。

3D打印药物让「按需制药」成为可能

工业化提高了生产效率,大大提升了人们的物质生活水平,与此同时,也带来了生产过剩的问题,生产过剩就意味着积压、过期。药品就是一个很典型的例子。据世界卫生组织的数据显示,全球有近60%的药品都存在过期现象。与此同时,全球只有40%的病人可以获得诊断治疗,超过50%的病人无法获得有效治疗。究其原因,药品的生产方式难逃其咎:药品从药厂到病人手中需要经过大量环节,并且在这个过程中,医生的误诊也会延误疾病治疗。那有没有什么办法让药品生产更加精准、让病人得到更精确的治疗呢?

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土耳其工业设计师Ali Akay和印度工业设计师Bharat Joshi两人给出了他们的解决方案:药品3D打印机。两位设计师联手设计了一个名为「数字药品(DIGIMEDIC)」的项目,将3D打印技术和制药技术融为一体,通过把药品配方转化为二进制信息,医生可以根据诊断情况为病人提供3D打印药品,需要多少,打印多少,不需要则不打印,实现了制药零库存。

整个看病过程大致如下:首先病人到医院接受医生诊断,然后医生根据病情开具药方,并且把药方转化为二进制信息,并最终将信息简化为一个条码,病人凭借条码就可以通过3D打印机打印药物,最后服药治疗。

3D打印奥迪概念车让消费者在自家打印汽车

现在人们购买汽车往往是在4S店购买整车,在此之前,整车全部或部分零配件可能需要进口,接着在国内工厂完成组装,最后放到4S店里销售。整个过程可谓非常复杂,周期也很长。现在假设一下这样的购车场景:你从4S店选好车型,付款之后得到一台3D打印机,然后你把3D打印机拉回家,接通电源,然后根据说明书操作3D打印机,让它自己打印出一辆汽车。听上去非常科幻,但这并非天方夜谭,至少有人已经提出了具体方案。

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以色列设计师Nir Siegel设计了一款名为「创世记(Genesis)」的3D打印奥迪概念车,让买家可以通过一台3D打印机在自己家里打印出一辆奥迪汽车,省去了零件生产、运输、组装等大部分环节。

Nir Siegel早期毕业于特拉维夫的设计院校,并在多家汽车设计公司就职,其中包括捷豹路虎、Mclaren等,他现在正在英国伦敦皇家艺术学院攻读汽车设计硕士学位。由于具有丰富的工业设计、工程、以及制造知识和经验,Nir不仅能从功能性上着手,而且还能保证汽车的创新性和潮流感。

这款奥迪概念车不仅从制造和工艺方面通过3D打印技术颠覆了传统汽车制造工艺和流程,而且也颠覆了传统汽车分销渠道,大大简化了汽车从厂商到消费者手中的过程,缩短了交货周期,并且可以让消费者可以充分了解爱车的构造、工作原理。

「MATAERIAL」反重力3D打印可以在任意表面打印物体

近两年3D打印技术发展迅速,但有些问题依然困扰着人们,比如现在的3D打印技术受到重力的限制,只能在水平操作台上完成打印,另外现有技术一般通过二维打印层叠加出打印物体。来自西班牙加泰罗尼亚高等建筑学院(IAAC)和荷兰阿姆斯特丹Joris Laarman工作室的一群科研人员研制出一种名为「MATAERIAL」的反重力3D打印技术,在不借助任何支撑材料的情况下,可以在任意表面打印3D结构。

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「MATAERIAL」由来自IAAC的Petr Novikov和Saša Jokić领衔,是一种全新的加层制造技术。此前的加层制造技术受到重力和打印环境的影响,无法在不规则和非水平表面完成打印。而这种技术通过新型挤压技术用三维曲线代替二维打印层,三维曲线可以很好地符合打印结构的应力线,让3D打印更加灵活。

MATAERIAL的核心创新点主要包括四个方面:

无需支撑材料即可实现3D打印。通过新型挤压技术,打印出来的曲线不受重力影响,从而可以打印出悬空的结构。由于摆脱了重力限制,这种工艺可以在任意表面进行3D打印。用3D曲线代替2D打印层,可以更好地控制制造过程。这种技术可以让用户在打印材料中注入彩色染料(CMYK),并控制颜色的打印路径。

3D打印 DNA 概念鞋:大规模定制的典型

大规模工业化生产大大降低了产品成本,让普通民众也可以用得起标准化的产品,但标准化是一个双刃剑,一方面可以照顾绝大多数用户的需求,可另一方面抹杀了个人定制的元素,「量体裁衣」式的生产和制作仍是少数人独享的服务。那有没有什么办法可以兼顾批量化和定制两方面因素呢?没错:大规模定制。今天我们就来看看一个大规模定制的例子:一双采用3D打印技术的 DNA 概念鞋。

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西雅图Pensar设计工作室设计了一双DNA概念鞋,通过3D打印这种日臻成熟的快速制造技术为用户制造运动鞋,不仅能做到「量体裁衣」,而且还可以根据你的运动方式进行设计。

Pensar的设计师们相信制造鞋的基础应该是每个人足部的解剖学和生物力学数据,为此通过采集匹配足部数据,用户行为分析和快速成型技术,他们找到了一种大规模定制的生产方式。

首先,购买者需要穿上一双装有压力传感器和加速计的测试鞋,然后到外面跑一圈,接着回到鞋店里面,上传用户数据,经过一系列算法处理后,量身定做出一个3D模型,甚至可以根据算法设计一双鞋来改进你的运动方式。等在计算机上完成模型设计之后,你就可以通过3D打印机打印出你的鞋。整个过程需要几个小时,时间是长了点,但是这可是独一无二的。

 

Lantos 3D耳道扫描仪可绘制耳道精确模型

 

耳朵和其它人体器官一样面临着很多疾病困扰,如何获得耳道的精确模型和动态数据是治疗耳部疾病的核心难题,现在3D打印技术为解决这一难题提供了契机:Lantos科技推出了一款3D耳道扫描仪,可以获得精确的3D耳道地图模型。

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这款Lantos 3D耳道扫描仪大小如POS机,头部有一个探针,使用起来十分方便:在视频辅助下,医生把该扫描仪的探针伸入患者耳道内,然后像注射器一样在探针表膜内注入液体,填满整个耳道,然后拍摄一系列耳道照片,然后进行拼接之后做出3D模型,建模完成之后将液体抽回,拔出探针,整个过程不到60秒。

除了可以获得精确的耳道静态模型之外,当病人咀嚼或走动时,这款3D耳道扫描仪还可以通过液体压强测试获得耳道内的动态数据,为医生提供宝贵的数据。

Lantos 3D耳道扫描仪是全球首个耳内3D扫描系统,由源自MIT实验室的Lantos科技公司开发,其工作原理为让两种不同波长的荧光穿过吸收介质,测量其强度,捕捉图像,然后通过算法对图像进行缝合,最后生成精确地耳道3D模型。

 

全球首款3D打印笔3Doodler

 

3Doodler(3D涂鸦)是由位于波士顿的WobbleWorks公司开发的一款3D打印笔,简而言之,它的功能相当于标准3D打印机的打印头,只不过做成了笔的形状。有了它,无需电脑和任何建模软件,你就可以随时把你想象的东西画成3D模型,就像3D涂鸦,这也是该笔名字的来历。

3Doodler是全球首款3D打印笔,使用的“墨水”是最常见的3D打印耗材ABS塑料。3Doodler绘画时挤出的热塑料能快速定型,帮助你画出各种形状。

听上去像是一款儿童玩具,但值得注意的是,3Doodler并不适合儿童使用,因为虽然笔尖挤出塑料用手摸没问题,但笔尖温度高达270度。

鉴于涂鸦这种形式,3Doodler在工业设计方面乏善可陈,但在日常生活中用它画点东西用来修饰还是绰绰有余的。

3D MicroPrint通过微激光烧结技术打印纳米级金属零件

为了推动微激光烧结(MLS)技术的开发和商业化,在微型科技领域提供更多解决方案,德国EOS公司联合3D-micromac公司共同创建了一家名为3D MicroPrint的新公司,专注于通过微激光烧结加法制造工艺生产纳米级金属部件。

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3D-Micromac和EOS自从2006年以来就一直合作开发微激光烧结技术,并且今年在德国一家研究所成功运营首个微激光烧结技术系统。

EOS创始人兼CEO Hans J. Langer博士表示,有些非常小的零件通过传统工艺很难生产,而对这些零件的需求越来越强,微激光烧结技术则提供了三类解决方案:个性化、功能整合,以及微型化。通过厚度不到5微米,直径不到30微米,粉末粒度大小不超过5微米的打印层,这种技术可以带来新的可能。甚至可能用来生产包含活动零件的组合单元。

3D-Micromac CEO Tino Petsch称他们的赶上了绝佳时机。目前3D打印热潮表明他们在微激光烧结技术方面的投入是正确的。

英国建筑公司将3D打印产品用于建筑行业

3D打印技术已经成为设计师和设计公司的新宠,但是大多还只是用于产品快速成型,真正商业化的产品并不多见。英国Adrian Priestman建筑公司声称他们已经设计并安装好用于建筑行业的3D打印零件,并表示这是人们首次将3D尼龙烧结技术应用于建筑领域。

这家公司设计的产品实际上是一种装饰用尼龙网罩,施工地点为重新装修的6 Bevis Marks办公大楼,一座位于伦敦市中心的16层大楼。

设计师首先测量好每个连接部分的结构,然后通过3D建模软件建模,接着分成几部分,采用选择性激光烧结工艺打印,然后掩盖到缺乏美感的立柱连接处。看上去就像是一个铸钢节点,但实际上不是。

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设计寿命为15-20年,这个3D打印网罩被是用来包住立柱和多根网状支撑臂相连接的复杂结构,主要作用为修饰,这些柱子和支撑臂共同撑起一个EFTE塑料穹顶。

之所以采用3D打印结构,是因为通常状况下所采用的铸铁节点无法满足该项目的现实要求和美学要求,因为这些铸铁结构不够精确,人们还可以看到残留在钢铁表面的处理痕迹。

目前这一产品已经通过审核过程,并且经过测试没有问题,已经在大楼中安装就绪,是一款被证明可以用于建筑行业的产品。

Adrian Priestman公司表示他们目前正在和其他公司合作,尝试将3D打印技术用在建筑行业里的其他方面。

 

 

像植物一样的原细胞概念跑步鞋 Amoeba

 

 

未来的鞋子可能更像是一株植物,需要精心呵护,不然会死掉,当然,回报是它穿上去更加舒适,就像你的第二皮肤。

英国伦敦设计师Shamees Aden正在开发一款名为「Amoeba」的原细胞概念跑步鞋,这种鞋采用3D打印工艺制作,如果坏了它可以进行自我修复。

这种跑鞋可以根据用户脚的大小通过3D打印技术精确打印,穿上去就像是人的第二皮肤。当用户跑步时,跑步鞋可以根据压力和运动做出调整,保证足部的舒适。

关键在于打印鞋子时所采用的原细胞(protocell)科技上。设计师表示鞋子里面包含的这些原细胞可以根据压力进行伸缩,当你在不同的地形上跑步时,细胞可以根据足部施加压力的大小对鞋子的结构进行调整。

跑步结束后,材料里的原细胞会失去能量,用户只需将其放在一个装有原细胞液的瓶子内即可,这些液体可以维持这些生命组织的健康。

所谓原细胞是一些非常基本的有机物分子,本身并没有生命,但是可以通过组合创造出有生命的组织。原细胞基于人们对35亿年前地球最原始生命的假象,这种细胞拥有最简单、原始的结构,但却能够构建、复制和容纳DNA。通过将这些没有生命的分子进行结合,科学家们试图创造出人造生命组织,可以通过编程对其行为进行控制,比如对压力、光、热的反应。

除了可以调整材料的结构组合外,人们还可以在原细胞液里面加入颜料,让跑步鞋变成用户喜欢的颜色。从这个角度上看,用户买到家的不是一双鞋,更像是一株需要不断浇水的植物。

 

 

「字母指环」探索可穿戴的字体学

 

 

漂亮的字体不只是用来看的,还可以用来穿。「Letterings(字母指环)」是一系列字母指环,每款指环由一个字母组成,该系列设计的的目的是制造可以穿戴的字体学。

设计师是毕业于罗德岛设计学院的Ari Weinkle,设计动力源于设计师对字体学和3D打印技术的热爱。

Bonus

 

 

美宇航局开发轨道工厂,在外太空制造大型航空部件

 

 

3D打印技术正在走出地球,走向太空。美国宇航局正在开发一个轨道工厂,可以通过3D打印技术和机器人在外太空打印天线、太阳能电池板等大型结构。

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美国宇航局上周宣布和科技公司Tethers Unlimited Inc (TUI) 签署了一份50万美元的合同,后者将用这笔资金用于继续研究「蜘蛛制造(SpiderFab)」技术,在外太空制造大型航空部件。传统大型航空部件都在地面完成生产,然后折叠之后塞到火箭仓内,通过火箭运往太空,过程非常复杂,成本高昂,并且还受到火箭本身的限制。

而SpiderFab技术则可以以更紧凑的形式把纤维、聚合物等廉价的原材料运到太空,根据太空环境进行现场制造,大大减小了发射装置的体积。

有了SpiderFab技术之后,宇航员将可以在太空里打印航空部件,体积是现有部件的数十倍、乃至数百倍,因此可以提供更高的能量、更大的带宽、更高的分辨率和更高的精度。

凭借该技术,美国宇航局可以通过更小的火箭往轨道工厂运送部件,用来制造大型零部件,TUI称可以通过这些材料可以制造长达千米的结构和足球场那么大的航帆。此外,轨道工厂也可以大大降低火箭发射失败带来的风险。

TUI表示SpiderFab技术最关键的一步就是开发一个利用3D打印等加层制造技术的捆束器,可以在在太空制造大型桁架结构,进一步就可以更大规模的天线和望远镜,用于探索地外生命。

以上就是设计癖盘点的2013十大3D打印设计,怎么样还算过瘾吧?说说你在2013年见过的靠谱的3D打印产品:)

本文是设计癖年终总结系列文章之一,如果你关注设计趋势和动态,请关注我们此前报道过的2013十大水泥设计,2013十大折叠设计,2013十大智能设计。今后几天我们将陆续推出十大系列文章,敬请期待。

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  1. 刘夏

    3D科技,让想象成为实物。

  2. 布鲁斯JYJ

    3D科技,改善生活