3D打印不仅能为迪拜盖办公大楼,未来还有望替代眼角膜移植

天下网商记者 张超

在阿联酋迪拜,一座新落成的建筑最近成为媒体眼中的明星。

这座建筑总高只有9.5米,总面积大约640平方米,在有着哈利法塔、帆船酒店、棕榈岛等各种"建筑奇迹"的迪拜,实在小到毫不起眼。然而,这座只有2层楼高的建筑,却是目前全球面积最大的3D打印建筑,未来将被用作迪拜政府的行政办公室。

迪拜3D打印的办公楼

可以预见,这座小楼将会成为和哈利法塔、帆船酒店、棕榈岛一样的迪拜标志性建筑。

3D建筑物成本效益很明显

早在2016年5月,迪拜就开建了世界上第一座3D打印办公室,即未来办公室,由迪拜的Killa Design事务所负责设计建造。

迪拜3D打印的未来办公室

2019年,迪拜又开始建造第二座,同时也是全球面积最大的3D打印建筑。

这座3D打印建筑坐落于迪拜Al Warsan地区,由美国波士顿(Boston)的3D打印设备制造商Apis Cor操盘,建筑的屋顶、地基、窗户、绝缘材料、墙壁内的钢筋捆扎等采用一般人工施工手法,建筑的空心墙壁则全靠3D打印完成,最后再由人工往空心墙壁中进行混凝土填充。

空心墙壁是由3D打印完成

在打印墙壁时,只需要3个工人和配套的机器装置。3D打印机的喷嘴先用几层数厘米厚的建筑材料勾勒出墙壁的轮廓,然后慢慢向上建造,直到墙壁达到设计高度。

由于建筑物太大,现场还配备了一台起重机,当一个区域的墙壁建成后,起重机会将3D打印机移动到另一个区域继续工作。

建造这座建筑的最大难点在于材料。迪拜当地在同一天内会经历极大的气温与湿度变化,所以对建筑材料要求格外严格。

3D打印机在工作

打印空心墙壁的材料是一种由Apis Cor开发并在迪拜当地生产的类石膏混合物,主要是沙石、水泥、石膏、建筑垃圾以及一些专利建材混合而成,特点是可以速干。

相比传统建筑,使用3D打印技术建造大楼的人工量减少了50%,建筑废料减少了60%。使用传统方式建造这座大楼预计要250万迪拉姆(约475万元人民币),但用3D打印技术,造价只有不到100万迪拉姆(约190万元人民币)。

Apis Cor操盘的3D打印办公楼

迪拜市政总署长杜瓦德·哈吉里(Dawoud Al Hajiri)在大楼的揭幕典礼上也公开表示,该建筑物已经通过了所有安全检查,具有与常规建筑物相同的使用寿命,3D打印建筑确实更具成本效益。

3D打印发展前景巨大

迪拜可以说已经"All in"3D打印,其推出了一项全球性3D打印战略计划,旨在让迪拜成为全球3D打印领域的领导者,同时也要提升阿联酋和迪拜作为3D打印技术领先中心的地位。

到2025年,迪拜计划每栋新建建筑物,使用3D打印技术的比例都须达到25%,另外,迪拜还寄希望用3D打印技术来削减医疗成本,最终实现经济和劳动力市场的重组。

迪拜如此看重的3D打印技术,真有这么大的发展前景吗?答案是肯定的。

3D打印技术

2018年,国内大数据挖掘和服务平台AMiner的一份报告显示,3D打印作为一种新型制造技术,突破了传统制造业技术的几个复杂性难题:形状复杂性、材料复杂性、层次复杂性和 功能复杂性,能够减少成本,加速由设计到实现的过程。

3D打印目前在建筑、医学、文保艺术、军事等方面都有极强的应用场景和发展前景。

中国在3D打印建筑领域领先

目前,3D打印最大的应用领域之一,还是建筑行业,而中国在这一方面处于世界前列。

去年1月,世界最大规模3D打印混凝土步行桥在上海智慧湾科创园落成。整体桥梁长26.3米,宽3.6米,建造过程中用了两台机器臂3D打印系统,共用450小时打印完成全部混凝土构件,桥梁强度可满足站满行人的荷载要求。

世界最大规模3D打印混凝土步行桥

与同等规模的桥梁相比,它的造价只有三分之二,这标识着中国已经跻身3D打印建筑的世界先进行列。

除了中国,欧洲也是3D打印建筑行业的重要发展地区,荷兰公司MX3D在2018年通过3D打印建造了一座钢桥。桥梁长12.5米,整个3D打印过程花了4个机器人6个月的时间,用掉了4500公斤不锈钢,目前这座桥已经被安装在了荷兰阿姆斯特丹市中心的一条运河上。

3D打印的不锈钢桥

同样在荷兰阿姆斯特丹,一家名叫DUS architects的公司则用3D打印技术建造了一座仅供1人起居的小房子,不过这更像是一种行为艺术。

3D打印的小房子

3D打印有可能代替角膜移植

医学领域也是3D打印的重点赛道。

研究机构IDC数据显示,目前3D打印在医学领域的应用主要停留在手板(产品在定型前少量制造的验证样件)阶段,占比超过70%。

因为3D打印能够满足定制化、复杂化的生产要求,目前在医疗康复领域的助听器、正畸牙套等都已经可以实现3D打印。

另外,要求更高的人体器官也已经开始向3D打印发展,其中3D打印角膜的技术,应该是研究最快的领域之一。

3D打印眼角膜

早在2018年,英国纽卡斯尔大学的研究人员就通过干细胞中提取研发的"生物墨水",海藻酸盐和胶原蛋白的混合物,用3D打印技术打印出了世界上首个人工角膜。

随后,各国在3D打印角膜的研究上都有斩获,美国北卡罗来纳州的再生医学公司Precise Bio已经将3D打印人工角膜移植到动物体内,验证了可行性、安全性和有效性;印度一家名叫Pandorum的生物科技公司,研发出的3D生物打印角膜组织可以促进眼睛伤口的无伤口愈合,也已经进入到了动物研究;韩国浦项科技大学也使用透明生物墨水成功打印了人工角膜,并且经过验证具有生物相容性……

印度Pandorum的3D生物打印角膜

可以预见,再过一段时间,3D打印人工角膜将有可能运用到临床,取代角膜移植,甚至相关的功能性器官也都能实现3D打印,患者不用再等待器官捐献,而是用3D打印取代器官移植。

3D打印助力文物保护

而在文保方面,3D打印技术也在发力,木乃伊恐怕是体验3D打印技术最多的文物。

早在2016年,英国博物馆、澳大利亚墨尔本大学等,都通过3D打印技术修复了2000多年前的木乃伊脸部。

到了2018年,英国的科学家又利用3D打印技术,重塑了一具古埃及木乃伊的面容,而这具木乃伊,普遍被认为是古埃及传奇法老图坦卡蒙的母亲纳芙蒂蒂,不少专家都认为3D打印出来的模型与纳芙蒂蒂的实际相貌相符。

3D打印修复的纳芙蒂蒂面容

然而,文物学家和科学家们对于3D打印技术的运用还不止于此,他们不满足只恢复木乃伊的面容,他们已经开始利用3D打印技术来恢复木乃伊的声音了。

外媒表示,伦敦大学工程系、考古系的教授博士们,从利兹博物馆借出一具古埃及神父尼西亚姆(Nesyamun)的木乃伊,再通过扫描仪得到木乃伊咽喉部的3D图像,最后利用3D打印技术重建了木乃伊大部分声道,最后将打印出来的声道连接到人工语音盒上,得到了尼西亚姆的声音,不过目前还不能得到整个单词或者句子,只有一个介于"bed"和"bad"之间的声音。

对于文保工作来说,这已经算是一个巨大的进步。可以这么说,原本参观历史文物,主要是视觉上的,而通过3D打印技术,不光可以达到视觉上的真实还原,还能更加立体地"听"到文物。在不远的未来,这极有可能推动文保工作的大发展。

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