增材制造研究從動植物獲益頗多,，模仿動植物讓3D打印更強大

3D打印(增材制造)從動植物那里獲益匪淺,，其生產(chǎn)材料的改進和產(chǎn)品結構的優(yōu)化都離不開仿生學予以啟發(fā),。人類無論已在科技這條路上走出了多遠,，回首來時路,，總能從大自然故鄉(xiāng)中獲得新的啟示,。由于技術特點不同,，3D打印道法自然的角度與機器人有所差異，比起動植物的宏觀結構和群體行為模式,，3D打印產(chǎn)業(yè)更關注其組成物質和個體微觀形態(tài),。

一直以來，材料研發(fā)都是3D打印產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié),，這不僅是因為當前可供打印的材料種類還遠遠不能滿足需求,，更是由既有材料的質量水平?jīng)Q定的。3D打印的主流工藝目前仍是材料層累,、擠壓成型,，這使得產(chǎn)品的結構強度先天性地弱于傳統(tǒng)制造。在主流工藝未取得大規(guī)模突破之前,，想要讓3D打印產(chǎn)品“強硬”起來,，就必須在材料上多下功夫，而動植物界有不少值得仿效的對象,。

樹木的強韌有目共睹,，這背后主要是纖維素在支撐。讓纖維素為人類所用成為3D打印界部分人士的重要課題,。今年,，美國華盛頓州立大學的研究人員取得重大進展，他們把木材變成納米顆粒,，隨后與乙二醇混合形成油墨,，最終將其3D打印成網(wǎng)格狀，獲得了非常強大的微小結構,。該材料預計將在電池,、催化轉換器、超級電容,、生物支架等領域有廣泛應用,。

有著堅硬外殼的動物更是備受3D打印業(yè)界關注。繼麻省理工大學于今年6月模擬海螺殼開發(fā)出高強度3D打印材料之后，南加州大學也從另一水生動物龍蝦身上收獲靈感,，仿照其外殼的結構方式造出了強度大增的新型材料,，以用于頭盔等防護器材的制作。

有了足夠強韌的材料還不夠,，3D打印產(chǎn)品的關鍵使命是要實現(xiàn)特定功能,。很多時候，仿生是最好的選擇,。因為經(jīng)過大自然數(shù)億年的千淘萬漉,，在篩選中留下來的生物個個身懷絕技，模仿它們功能部位的獨特結構往往勝過人類自己閉門造車,。

不知你是否觀察或觸碰過貓的舌頭,，那上面布滿了毛刺，極具摩擦力,。這給醫(yī)療和美容界以啟發(fā),，人們試圖模仿該結構制造清潔用的刷子。而這種均勻分布的微小毛刺結構用3D打印來制作再合適不過,。佐治亞理工學院便于去年研制了3D打印貓舌模擬物,，目前正在測試其潛在應用。

今年7月,，佐治亞理工學院又根據(jù)另一不起眼的動物微小結構推出了新發(fā)明,。該校聯(lián)合美國橡樹嶺國家實驗室3D打印了北美洲多音天蠶蛾的羽毛狀觸須。這種小小的觸須是種十分靈敏的氣味傳感器,，3D打印技術成功復制了其莖,、須、感器桿等各個部分,。這一發(fā)明有望用于危險化學物質的探測,，投身安防事業(yè)。

隨著仿生學與3D打印的合作進一步深入,，更多新材料與新結構會涌現(xiàn)出來,，為市場提供更為廣闊的選擇空間，為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造飛升的契機,。放眼整個智能制造領域,，從實體機器人設計到虛擬的人工智能、深度學習與算法研究,，再到3D打印材料開發(fā)與結構優(yōu)化,，無一不與仿生學有著緊密聯(lián)系。人類無論已在科技這條路上走出了多遠,，回首來時路,，總能從大自然故鄉(xiāng)中獲得新的啟示,。

來源：3D打印智造網(wǎng)
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