增材制造的“头文字D”看着眼晕?小编为您理一理
- 来源:中国智能制造网
- 编辑:齐之越
- 2017/12/9 10:38:55
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【中国智能制造网 本站原创】增材制造(3D打印)产业活力旺盛,一个重要体现就是概念频频出新。2.5D,4D,5D……近几年诞生的新概念让人不免有些眼晕。它们各有一番怎样的缘起呢?且让小编为您梳理这些“头文字D”,讲讲它们的诞生故事。
增材制造的“头文字D”看着眼晕? 小编为您理一理
众所周知,增材制造俗称“3D打印”(3D printing)。这项技术虽然近年才为大众所熟知,但它其实已有31岁了。不过,就落地应用而言,3D打印尚在初兴阶段,创新成果层出不穷,连概念都频频出新。往往是一个新概念尚未尘埃落定,更新的概念又横空出世了。
2.5D,4D,5D……短短几年间,增材制造的“头文字D”多了起来,有的所指已基本明晰,有的还存在好几种含义,让人看着有些眼晕,下面小编就来为您梳理一下。
2.5D打印:从卡西欧的产品中诞生
设备是技术的载体,当年3D打印从3D印刷机中走出,如今2.5D打印也是随着一款设备的问世而诞生。
2016年7月,日本电子制造公司卡西欧开发出可在纸面上形成微小凹凸,从而使喷墨印刷的文字及图案“浮起来”的2.5D打印机。该设备的具体原理是,通过加热特殊用纸,使其任意部位的厚度膨胀(高可达2毫米左右)。用卡西欧特制的A3和A4尺寸的2.5D打印纸,仅需几分钟即可完成一幅2.5D打印作品。该打印机的一大用途是打印盲文书籍,此外还可用于商品封装等。此后,卡西欧继续进行技术创新,于2017年10月推出新款的2.5D打印机,已能打印全彩纹理。
简而言之,2.5D打印是整体2D与局部3D的结合体。
4D打印:源于3D打印的故乡美国
无论是西班牙动画短片《兔子和鹿》中两个二维主角穿越到三维空间时的极度兴奋,还是我国科幻小说《三体之死神永生》中“蓝色空间”号与“万有引力”号飞船船员遭遇四维空间时的又喜又怕,这些艺术作品似乎都在表达人类对于探索多维空间的浓厚兴趣。
既然3D打印已经成为现实,那么对加入“时间”维度的4D打印进行有意识地研究就是自然而然的了。因此,虽然同源自美国,3D打印是在工作中突然萌生的想法,而4D打印则是校企合作的实验室产物。
2013年2月25日,在美国加州举办的TED 2013大会上,麻省理工学院自动化实验室创始人斯凯拉·蒂比茨通过实验向与会者展示了4D打印技术,并提出了4D打印概念,标志着4D打印诞生。该技术由麻省理工与3D打印巨头Stratasys合作研发,具体而言,是将一种可自动变形的材料放入水中,随着时间推移,它会按照产品预先的设计自动折叠成相应形状。
此后4年间,4D打印技术在世界多个国家开花结果,发展迅猛。美国、中国、瑞士、新加坡、加拿大等皆取得重要建树。
5D打印:含义多样,尚待沉淀
目前,我们还不能给5D打印一个明确的定义,业界既有的几种5D打印技术,其所指差别很大。
较早提出5D打印概念的是我国的卢秉恒院士。他所说的“5D打印”是在4D打印的基础上增加自生长能力,并认为“这就不是增加一维,而是N维了”。他所开展的5D打印研究已在动物身上获得成功,使一只羊的断腿在接入用“骨髓泥”打印的支架后,生长出骨细胞,乃至恢复了奔跑能力。
另一个5D打印概念来自于建筑领域,是指在3D打印基础上增加“进度”与“成本”二维,用于建筑设计和施工中的建模,其落地应用主要是数字建模平台。事实上,这个5D打印概念的主要贡献不在于空间维度的拓展,而是建筑成本的降低与效率的提高。
此外,还有一种5D打印概念是就打印设备的打印轴而言的,指的是在3D打印机X、Y、Z轴之外再增加两轴,使之具备多平面同时打印的能力,减少对支撑结构的依赖。符合这一概念的打印设备现已走向市场,反响良好。
究竟哪种概念会成为5D打印的公认定义,还有待时间来作答。增材制造新概念频出的现象,是产业活力旺盛的侧面体现。或许在不久的将来,我们就会收获更多的“头文字D”。
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