3D列印機的未來-星艦奇航的複製機?!

據CNET報導,下一代3D列印已經轉向從《星艦奇航》(Star Trek)中獲得一些靈感。加州大學柏克萊分校的研究人員已經打造出一台名為「 複製機(Replicator) 」 的3D印表機,它利用光線及凝膠狀溶液構建固體3D物體。它與《星艦奇航》的神奇設備擁有相同的名字。

光固化3D印表機.jpg

然而這個版本的複製機並不是那麼先進,但它是3D列印的一個進步。Replicator使用改變用途的數位投影機作為光源來製作比傳統3D印表機更平滑、更易彎曲和更複雜的物體。

「基本上,你只要一個現成的數位投影機(這個是我從家裡帶來的),然後你把與一台筆記型電腦連接並使用它來投影一系列電腦圖像,而電機轉動一個圓筒,圓筒中有一個3D列印樹脂。」 加州大學柏克萊分校機械工程助理教授 Hayden Taylor表示。

光固化.jpg

該投影機裝有一系列3D計算模型,它在罐子內的凝膠狀樹脂中作為一系列光圖案發出光束。

樹脂由光敏素和溶解氧組成,並在光線照射時緩慢旋轉到位。當光照射到液體中時,氧氣被耗盡,這允許樹脂內的分子形成交叉鏈接。 這些交叉鏈接是將液體變成固體的關鍵。而傳統的3D印表機通常使用分層過程。

3D代印.gif

到目前為止,該團隊使用新印表機創建了許多不同的物體,包括羅丹的《沉思者》雕塑的複製品,光滑且易彎曲的甜甜圈和下顎模型。該印表機目前僅限於生產直徑為4英吋(10.16公分)的物體,並且不會產生任何浪費 - 黏性物質可以在後續列印中重覆使用。重要的是,它還允許研究人員在預先存在的結構周圍製作3D物體。例如,團隊在樹脂內放置了螺絲刀軸,然後用他們的印表機製作了一個手把。

Taylor表示:「我認為這是一種能夠更加大規模定製物品的途徑,無論是義肢還是跑鞋。」

該研究於2019年1月31日發表在《科學》雜誌上。

成真的「縮小燈」!只要雷射光和尿布材料就能讓物體迅速縮成千分之一

最近,MIT研發出一種只要照雷射光,就能讓物體縮小一千倍的技術,而且這個方法在物體變小之後,還不會恢復原狀。

這張照片就是MIT研究團隊利用「內爆製造」做出的3D奈米結構,再複雜的結構對於「內爆製造」來說,都能輕鬆縮小成一千倍。  地球圖輯隊

這張照片就是MIT研究團隊利用「內爆製造」做出的3D奈米結構,再複雜的結構對於「內爆製造」來說,都能輕鬆縮小成一千倍。

地球圖輯隊

只需要雷射光和尿布

最近,麻省理工學院(MIT)找到了一種可以迅速將物體縮小1,000倍的方法,這種方法不只快速,而且材料便宜又容易取得──只需要雷射光和聚丙烯酸(polyacrylate)──聚丙烯酸這種材料因為吸水效果非常好,通常在嬰兒尿布裡就能找到,在多數的生物工程實驗室裡也很常見。

幾乎所有材質都適用

MIT將這項技術命名為「內爆製造」(implosion fabrication),不管是金屬、量子點(quantum dot)或DNA,都能利用「內爆製造」的方式,迅速將該物體3D等比例縮小1,000倍。

負責這項研究的MIT神經網路與大腦認知科學專家波伊登(Edward Boyden)表示,科學家們已經花了數年的時間在尋找能夠更方便製造奈米材料的技術,現在有了「內爆製造」,幾乎就能讓任何材料瞬間變成3D奈米尺度。

3D奈米尺度,方法有兩種

在「內爆製造」之前,如果想要打造3D奈米尺度的材料,可以分成兩種方法。

第一種方法是利用光先在面板上蝕刻(etching)出2D平面圖案,再將2D平面層層疊起,變成3D立體結構,但這種方法既耗時又很有挑戰性。

另一種方式則是利用3D列印技術,直接「印出」奈米尺度的物體。但受限於3D列印技術上的限制,用這種方法做出來的成品只能是特定的塑膠材質,在結構上也有一定的限制。

像照到縮小燈,一起縮小

但「內爆製造」和上述這兩種方法都不一樣,「內爆製造」不是從零開始做一個奈米尺度的材料,而是先有一個物體之後,接著像照了縮小燈一樣,讓物體等比例縮小成千分之一倍,如此一來就能輕鬆製作出更精巧、又是奈米尺度的物品。

這也是MIT研究團隊利用「內爆製造」縮小而成的奈米結構。  地球圖輯隊


這也是MIT研究團隊利用「內爆製造」縮小而成的奈米結構。

地球圖輯隊

從手機鏡頭到機器人

關於「內爆製造」的應用範圍,研究團隊認為在光學和機器人領域可以做為「內爆製造」的第一步。例如:利用「內爆製造」打造一個專門研究光的特製鏡頭,或讓智慧型手機的鏡頭、內視鏡或顯微鏡的鏡頭變得更好、更精巧。

如果將「內爆製造」用來打造奈米尺度的電子設備或微型醫療機器人,未來在癌症治療上,或許就能在癌症藥物當中加入奈米尺度的機器人,患者將癌症藥物和奈米機器人一起吞下肚後,就能用這個機器人尋找癌細胞「對症下藥」。

以後在家就能做

由於「內爆製造」所需的材料都能輕鬆取得,所有的材料都沒有毒性,或許未來這項技術就能讓大眾在學校或家裡自行操作。