理论教育 3D打印机在大学教学中的应用和假肢制造

3D打印机在大学教学中的应用和假肢制造

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:SFC从3年前开始就允许学生自由地使用3D打印机了。由此可见,3D打印技术的出现在一定程度上改变了大学的授课方法。庆应义塾大学的医学部成立了一个专门对3D打印技术及其材料进行研究的项目组。3D打印技术还可以被应用于假肢的生产。因为设计图是软件,所以只要拥有能够以较高的精度打印柔软材料的3D打印机,即便没有工厂也一样能够在全世界的任何地方以低廉的价格制作假肢。

3D打印机在大学教学中的应用和假肢制造

数码制造机(Digital Fabricators)已经相当普及。3D打印机就是其中之一。SFC从3年前开始就允许学生自由地使用3D打印机了。最初还有人担心向全体学生开放设备的使用权,会不会因为材料费过高导致运营无以为继,但事实证明这种担心完全是多余的。学校最初采购的一年份的材料直到现在还有剩余。但这并不是因为前来使用3D打印机的学生人数太少,而是因为3D打印机打印一件成品需要花费很长的时间,没办法连续打印。这样以来,材料消耗当然也就不多了。

也有将3D打印机积极应用到教学之中的教授。研究大脑科学青山敦教授就让学生们扫描自己的大脑,然后用3D打印机打印出来。听说学生们在上课的时候一边相互展示自己的大脑复制品一边调侃“你的大脑比我的大脑小”。由此可见,3D打印技术的出现在一定程度上改变了大学的授课方法。

另外,虽然现在3D打印机只能打印固体,但我觉得这部分正是接下来需要解决的课题。

从此以后,托3D打印机的福,不管你在世界上的任何地方,只要有设计图就可以自己打印出一模一样的东西来。过去我们可以下载音乐,而现在我们可以下载物体。几年前SFC的学生用3D打印技术设计了一个能够同时写三行文字的“抄写笔”,并且将设计图发到了一个名为Thingiverse的网站上,很快就受到了全世界的欢迎。

设计图就是用像XML语言写成的三次元模型的记述,如果有人觉得只能写三行文字不够,想改成能够写五行文字的笔,那么只要修改设计图中的一个地方就可以了。这就是将三次元的智慧共享。

关于三次元立体物体记述语言的标准化,目前已经取得了巨大的进展。一旦实现标准化,要想改变原型的颜色或者一部分形状,只要对相应的程序进行替换即可,实现起来非常简单。就像最近的编程教室所做的那样,让学生们打开java script,实际看到改变程序的某个地方会产生出怎样的结果。

不久之前,我对雅马哈的中田卓也社长说,“要不要将雅马哈乐器的所有产品数据共享到网上”。他最初的回答是“那样我的乐器不就都卖不出去了吗”,完全拒绝了我的提议,但当听到我说“肯定有人在用过3D打印的乐器之后产生出购买真品的想法”,他一下子又来了兴致说“那样的话我考虑考虑”。不过这都是在酒桌上的戏言,他恐怕都不记得了吧……

后来我整理这些想法的时候,忽然发现了一些很严重的问题。如果能够利用3D打印机和数据来制作乐器,而且材料也可以在当地获取的话,那么全世界的人都可以通过一封邮件就自己制作出与雅马哈的产品一样的东西。这样的话连物流都省了,那关税要怎么办呢?(www.daowen.com)

还有一个就是产品责任问题。如果一个人从雅马哈的官方网站上下载了设计图,根据这个设计图用3D打印机制作了一把小提琴,然后在演奏这把小提琴的时候受了伤,那么究竟应该由谁来承担这个责任?是雅马哈,打印小提琴的人,还是提供材料的人呢?如果不能搞清楚这些问题,3D打印技术就无法在社会上得到进一步的发展。

庆应义塾大学的医学部成立了一个专门对3D打印技术及其材料进行研究的项目组。该项目组的目的之一是制作人造器官。随着研究的不断深入,该项目组已经能够用非常廉价的材料制造出非常接近真正器官的人造器官。医生们可以利用这些人造器官进行高频手术刀的练习。

3D打印技术还可以被应用于假肢的生产。一直以来假肢都是由专业的工厂进行生产与组装,但有了3D打印机之后,假肢的生产与制作就变得非常简单。只要对健全的肢体进行扫描后对称地制作设计图,然后在打印时将坚硬部分和柔软部分的材料改变一下,就可以制作出一个非常完美的假肢。

因为设计图是软件,所以只要拥有能够以较高的精度打印柔软材料的3D打印机,即便没有工厂也一样能够在全世界的任何地方以低廉的价格制作假肢。

我们研究的另一个内容,就是给3D打印出来的东西都加上一个能够进行个体识别的RFID。这样以来,只要使用NFC(Near Field Communication)扫描就可以读取ID,从而通过数据库来辨识这个物体究竟是什么。也就是说,能够给所有的个体附加一个识别代码。

我和凯文·阿什顿开始进行RFID的研究时,贝纳通服装公司通过麻省理工学院为我们提供了不少资金上的援助,但就在贝纳通公司宣布自己作为尖端科学的合作方将在所有的服装上都附加RFID的第二天,立刻有人打出了“I’d rather go naked”的反对广告。也就是说,消费者宁愿赤身裸体也绝不会穿这种损害自身隐私权的衣服。

时光流逝、岁月变迁,如今和贝纳通一样同为服装公司的优衣库也在自己公司的商品上附加RFID来进行商品管理。不过优衣库在隐私保护上采取了一些措施,比如消费者可以自行将标签拆下,店里也提供破拆服务,这才终于被社会所接受。三次元的物品如何通过网络进行QIP(Quality Control:品质管理,Intellectual property:知识产权,Product liability:产品责任)的管理是今后非常重要的课题,而在3D打印的物品上附加RFID毫无疑问是解决这一问题的最佳方案。

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