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文/张召忠 大象pdk

近日,俄罗斯一家医疗企业invitro发布消息称,该公司在2018年12月将其研发的磁性3d生物打印机送上了太空,并进行了太空打印生物活组织的试验,这是人类历史上在此方面的首次太空尝试。

此次,俄罗斯宇航员利用3d打印技术在太空6个人类软骨组织样本和6个小鼠甲状腺样本,这些样本随后降被送回地球研究。invitro指出,该实验验证了生物打印机的性能,也证明可以在太空的微重力环境下进行磁性3d生物打印的可能性。而该公司在2019年还将开展一系列生物打印实验,包括利用生物打印机制造牛肉或鱼肉。

其实3d打印技术已经问世很长时间了,其打印的技术原理简单来说就是通过3d打印机来挤压或者喷出塑料,金属或者其他材料来进行自然的沉淀或者粘合,以此达到一层一层打印出三维物品的过程。

而在太空中进行3d打印则从技术和环境上来说,就有很大差别了。首先得克服太空中的微重力环境中材料的沉淀和粘合问题,还得用给定速率旋转的离心机来确保材料沉积到位,并不断修正3d打印的过程来使设备平稳运行。

其实3d打印的优势,不仅仅是因为其生产的便捷,还有很重要的一方面原因就是其可以打印出设计很复杂的几何模型,这是我们正常的机械设备所无法达到的。也就是说,在此之前的复杂零件,可能需要很多零部件单独生产然后拼接组合到一起,而现在则可以直接单独打印出这一整个复杂零件了。

相对来说,打印机械零部件等无生命体征的物品,是相对来说要简单一些的,但是此次的器官打印,却实实在在考验了人类的科技水平。

(图源:financial times)

虽然这个过程都比较类似,但是打印活体器官需要将材料换成从病人或者健康的人身上获取到的打印所需的细胞,然后经过培养,使其分裂,增量,并加入辅助的凝胶,调制成为打印所需的生物墨水,然后喷涂打印在水凝胶制作的支架上,以此来让器官成型,并在成型后取出支架,得到所需要的器官。

其实生物器官的打印,不仅要高精度打印器官内微小的血管,还得严格的把控时间,让细胞材料和打印出来的器官保持活性。所以这对科学家来说,都是艰巨的挑战。

3d打印不仅应用在精细的医疗领域,就连国家和军方都对3d打印技术都颇为重视。我国的歼-15和歼-20以及c-919大飞机上,都用到了3d打印技术生产的部件,这不仅降低了制造成本,而且显著降低了研发时间,缩短了研发的周期。

不仅如此,在轻武器的研发制造方面,3d打印也发挥着重要的作用。通过3d打印出来的枪支,精度更高。

在战场维修方面,3d打印技术也有用武之地。在一场实兵演练中,第四十集团军某工程团道桥连,在刚刚展开的急造军路演练中遇到了意外情况。由于石子卷入风扇,把水箱打穿,紧急关头,修理连官兵带着一台3d打印机赶到现场,通过三维模型,3d打印机很快就打印出一个方形的塞子,然后经过稍加打磨,就塞住了漏水的水箱,使设备重新投入了工作。据了解,此次实兵演习,3d打印先后6次派上用场,极大的提高了野战抢修效率。

其实,在3d打印技术的不断进步过程中,如果解决了部分材料强度的问题,那么一些大型设备其实也可以通过3d打印来实现。比如坦克底盘,以及一些坦克部件。通过大型的3d打印机,进行快速的坦克底盘设计研发和成品打印。

在二战初期,德军手中的“三号”坦克和“四号”坦克,都属于中型坦克, 虽然在机动?、装甲与火?之间比较平衡,但平衡的结果就是各方面都没有太大优势。1941年,希特勒下令德军研制一款全新的重型主战坦克,即全新的“六号”坦克,也就是我们熟知的“虎式”。

当时有两家公司在竞争,亨舍尔公司和保时捷公司。保时捷的设计方案很先进,省略了了故障频频的变速箱, 使用了由引擎作为发电机的电动驱动方式。虽然希特勒对此十分有兴趣,但是因为制造电动马达需要大量的铜,而在当时的战争状态下,德国国内铜的存量严重不足,再加上着火的问题,只能作罢。

而保时捷在进行“虎式”坦克的设计过程中,由于他使用了更好的技术,而自己也是德国坦克发展委员会的首席顾问,再加上和希特勒的交情,盲目的自信导致他误以为自己的坦克肯定会被采用,所以保时捷早早的就定制了90个坦克的底盘。

可是谁又能想到,他的计划落空了,自己之前的设计不但没有被采用,这些底盘还让自己亏了一大波。不过底盘终究还是很昂贵,谁也舍不得,保时捷老先生也觉得这些底盘不能浪费,所以保时捷就用这90个底盘,又设计了一款“象式”坦克歼击车。

如果当时有3d技术的话,可能保时捷就不需要提前预定那么多底盘了。可以在拿到订单后进行快速3d打印,这样不仅不会耽误工期,还保证了资金链的正常运转,将风险把控到了最小。照这么看来,3d打印还真是一个不错的选择,而如果当时有3d打印技术,可能今天的世界又是另外一个模样。

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