今日排行

本周排行

本月排行

: 【供应】全自动停回转

: 【供应】玛莱宝油墨

胶印油墨

胶印材料

丝印材料

三维打印机正悄然开启新的科研领域

2012-07-26 14:01:13.0 来源：科技日报责编：王岑

摘要：: 目前，与3D打印技术有关的报道不时见诸报端，据报道，人们已经使用三维打印机打印出了飞机模型、口味与日常食用肉相接近的肉类产品等。

更多精彩资讯>>

小C专访｜正博总经理范

小C专访·炜冈股份董事

　　【CPP114】讯：目前，与3D打印技术有关的报道不时见诸报端，据报道，人们已经使用三维打印机打印出了飞机模型、口味与日常食用肉相接近的肉类产品等。
　　
　　与此同时，科学界的业内人士也开始关注三维打印机，并利用其打印出了从化石复制品到生物分子再到跳动的心脏细胞等研究对象和材料。有科学家认为，三维打印技术的横空出世改变了制造业的游戏规则。英国《自然》杂志网站在7月4日的报道中表示：三维打印机正润物细无声地开启新的科研领域。
　　
　　打印出化石模型
　　
　　瑞士苏黎世大学的研究员克里斯托弗·佐里科夫见证了尼安德特人在现代社会的首次诞生。2007年，在他位于瑞士苏黎世大学的人类学实验室内，他见到了一个婴儿尼安德特人的骨架从一台复印机大小的机器中缓缓“现身”，所有这一切只不过经历了20个小时的噪音、呼呼作响的马达传递以及塑料切割。
　　
　　尽管一切看起来很简单，似乎手到擒来，但这个现代奇迹其实已经经历了一个冗长的酝酿阶段：佐里科夫团队花费几年时间从尼安德特人婴儿那儿找到合适的骨头，使用计算机断层扫面设备对其进行了分析并使用数字化方法在计算机上将这些骨头在计算机屏幕上缝合在一起。不过，制作模型的最后一步的确比较简单，佐里科夫只是按下实验室耗资5万美元的三维打印机的“打印键”就做到了这一点。
　　
　　作为使用三维打印机开展科学研究的先锋人物，早在20年前，佐里科夫就开始使用一台三维打印机模型进行研究，与现在的设备相比，这种模型售价昂贵而且会用到有毒的材料和溶剂，诸多限制让大多数科学家望而却步。但世易时移，现在更新、更便宜的三维打印机慢慢进入主流。就像一台喷墨打印机能在纸上逐行喷洒墨水一样，很多现代的三维打印设备能将材料（通常是塑料）一层一层喷洒在表面上，制造出一个物体的形状。其他由一桶液体或者固体粉末状塑料组成的熔融固体层则常常使用紫外线或红外线来将其喷射在表面上。另外，有时候在临时支架（这些支架后来会溶解或被铲除）的帮助下，三维打印机可以打印出其他任何复杂形状的物体。
　　
　　专注于跟踪分析三维打印市场的沃勒斯联合公司的首席顾问兼总裁特里·沃勒斯表示，尽管工业系统使用的整套三维打印设备售价7.3万美元，但现在，一套个人用的打印设备的售价还不足500美元。沃勒斯指出，去年，全球大约销售出3万套打印机，学术机构购买了其中的三分之一，平均售价为1.5万到3万美元。
　　
　　那些先行使用三维打印设备的科学家们目前正使用这项技术研究复杂的分子、制造实验室工具、共享罕见的人造制品、甚至打印出像心脏一样跳动的心脏组织。在古生物学和人类学的会议上，越来越多人都拿着他们心仪的化石或骨头的打印产品。佐里科夫表示：“任何把自己看做人类学家的科学家都需要拥有计算机图像和三维打印机，否则，就像遗传学家没有遗传序列图无法开展工作一样，不能算是名副其实的专业人士。”
　　
　　目前，这种打印产品正为我们提供一些使用更传统的方法所无法获得的信息。例如，尼安德特人的婴儿化石相当罕见，因此，佐里科夫不想冒险使用常用的砂型铸造法来对其脆弱的样本进行复制。然而，使用三维打印机打印出的产品，佐里科夫或许有望探究与尼安德特人的出生有关的情况。除了这幅婴儿骨架，他还打印出了一个成年女性尼安德特人的骨盆。
　　
　　此前，有不少科学家猜测尼安德特人宽宽的臀部使得他们劳作起来比现代人更加容易，但是，借用打印出来的产品，佐里科夫的实验证明，尼安德特人婴儿的头骨要比现代人更大，这就抵消了臀部宽这一优势。就像现代人一样，尼安德特人的头部最大，或许生来就是如此，这就让他们能尽快发育。
　　
　　在佐里科夫的研究中，他将打印出来的模型和计算机图片上的模型前后交换并进行了仔细分析。计算机模型非常容易计算体积或将骨头碎片拼接在一起，研究人员能将其放在合适的地方，没有重力会导致它们下落。但是，他说，如果使用这些虚拟的模型，“你会失去触感，甚至会对化石的大小也会没有什么概念。”他补充道，这种虚拟的物理学模型更适合查看碎片如何各就各位，放置在什么地方合适。
　　
　　分子的游乐场
　　
　　长期以来，化学家和分子生物学家们都使用模型以更好地理解分子结构以及X射线和晶体照相术获得的数据。DNA结构的发现者、1962年诺贝尔医学奖获得者、美国科学家詹姆斯·沃森和英国科学家弗朗西斯·克里克就在球和棍子结构的帮助下，最终发现了DNA的双螺旋结构，这被普遍看作分子生物学时代的开端。
　　
　　亚瑟·奥尔森表示，现在，科学家们开始使用三维打印技术铸造更复杂的生物系统的模型。30年前，奥尔森在加州斯克里普斯研究所创建了这个分子图像实验室。该实验室包含有由成千上万个相互作用的蛋白质组成的分子环境，这种环境其他方法根本不可能制造出来。奥尔森表示，使用三维打印机：“任何人都能定制出想要的模型”。但也并非每个人都这样做，很多科学家不太那么容易获得打印机，他们要么没有想到使用三维打印机，要么买不起这种打印产品。