【3D打印高端演講】3D打印的數(shù)據(jù)模型

【導(dǎo)讀】 6月下旬，世界3d打印大會在青島舉行。南極熊3D打印網(wǎng)也到了現(xiàn)場進行了大量的報道，詳情請看南極熊報道 http://www.dddyin.com/forum-103-1.html 。南極熊作為一個3d打印的專業(yè)媒體平臺，一直致力于推動中國3D打印行業(yè)的發(fā)展。希望下面的一些內(nèi)容對大家有所啟發(fā)。


Silvia Benveruti：我非常高興參加這次會議，我代表我的同事來進行這次演講。

我曾經(jīng)參加過一項研究，這個研究受到了來自于歐洲航空機構(gòu)的ESA相關(guān)的自助和支持，我們通過這個項目來進行3D打印相關(guān)的研究。這項研究是非常大型的一些應(yīng)用，這個就是我們一個3D打印機的形狀和形態(tài)。這個尺寸是非常大的，所以它的寬度將近6米的長度。我們?yōu)槭裁匆�有一個這樣的形狀呢？我們大家肯定都非常了解，就是3D打印的一個優(yōu)勢，幾乎能夠構(gòu)建任何的形狀。

在這里，大家可以看到一些例子。我們可以看到“D”形狀的打印機能夠打印出一些什么樣的形狀。在這張幻燈片上，我們可以看到有一些形狀的建筑物也可以打印出來。在現(xiàn)在呢，我們的一位工程師他對這個領(lǐng)域非常了解，這是指珊瑚礁的重建，他對這個非常了解，參加過很多的研究。他可以利用這種對于珊瑚的重建能夠更好地實現(xiàn)生物多樣性。

在這張表上我們可以看到，第一列它的價格成本是非常高的，現(xiàn)在我將為大家解釋一下如何利用這樣的一些技術(shù)來對于月球表面進行形態(tài)的重建，請大家從20世紀(jì)60年代晚期的時候開始，對于月球表面重建已經(jīng)成為許多研究的中心議題。當(dāng)然所有研究項目當(dāng)中，它們的花費是非常高昂的，其中一個原因是為了能夠獲取月球表面的一些材料是非常高額的，這樣的一個成本非常高，所以說這樣一個項目至關(guān)重要。因為它可以告訴我們，如何地探索一些月球表面的形態(tài)。同樣，我們可以說月球表面有許多沙狀的松散材料。那么我們把這樣的材料叫做風(fēng)化層，可以使用D型的打印機，能夠構(gòu)建出一個保護層，它能夠保護一些我們生物的情況，遠(yuǎn)離輻射，以及許多的熱力的輻射條件，所以說可以使環(huán)境得到優(yōu)化。因為我們知道，在月球上有許多極端的氣侯條件，所以說如果人類想要移居月球表面生活的話，必須要免于這些極端天氣的侵害。

同時我們還要理解一點，對于這樣的一個保護層，我們期待所構(gòu)建的保護層可以使人類免于這樣的一些威脅，還有一些天氣的極端情況。同時可以說這樣的成本是非常高的，我們希望只有在有必要的情況下才會對于這個地球的風(fēng)化層進行重建。同樣只是在有必要的情況下才會做，因為它的成本真的非常高額。

我們在研究的過程當(dāng)中必須要做許多的實驗。第一個要完成的實驗，就是要來找到一些模擬物，那么這樣的一些風(fēng)化層的模擬物可以既被一些研究人員進行不斷的測評來找到其非常準(zhǔn)確的化學(xué)和物理特性�？梢哉f這樣的一些模擬物當(dāng)中含有一些特有的物質(zhì)來供我們進行研究和比較，同樣我們還要理解一個非常重要的基礎(chǔ)，這個技術(shù)就叫做空間化技術(shù)，它可以處理兩個主要的目標(biāo)，就是我們?nèi)绾问褂么蛴�機來對于這些材料，還有機械、熱能的環(huán)境，以及電子，還有一些硬度的組成材料進行構(gòu)建。

那么另外一個目標(biāo)，就是能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的一些油墨和網(wǎng)狀物更好的空間分布。有這樣一些實驗的特點。可以說這樣的一些模擬物不斷的實驗當(dāng)中得到優(yōu)化，最終模擬到月球風(fēng)化層的特性。

我們經(jīng)過很多的實驗，傳出一個最佳的風(fēng)化層模擬物，來保證人們免說月球表面的侵害。我們在倫敦構(gòu)建起了一個初擬的計劃，這樣的一個理念能夠進行一個更好的模型的組裝，可以構(gòu)建起一個非常有效的保護層，能夠在空間以及月球空間進行生活的生物進行保護。那么這樣的一個設(shè)計，希望能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，能夠使得構(gòu)建這樣一個風(fēng)化層所需的材料得到節(jié)省。所以說，我們將這樣的一些油墨的用量進行最小化就可以節(jié)省我們的成本，同樣達(dá)成一個很好的目標(biāo)。

這就是我們設(shè)計的一個理念。這個叫鏈狀物，它可以起到隔絕防護層的作用。同樣，我們還要形成一個殼狀的保護層。這樣有一些斜率的計算，涉及我們許多的專家和學(xué)者要計算一些線條的斜率。這就是一個成形的狀態(tài)，我之前也已經(jīng)介紹過，可以說我們必須要決定一些非常關(guān)鍵的參數(shù)的計算，包括了許多的結(jié)構(gòu)的框架，還有一些具體的體系、劃分方面做好精細(xì)的計算，所以有些方面如果實現(xiàn)了這樣一個結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，另外一個體系可能會受到一些影響，所以我們會進行一些權(quán)衡。

我們利用了許多數(shù)學(xué)的工具，其中的一個重要數(shù)學(xué)理念叫做懸鏈狀。到巴塞羅那的一些游客會知道西班牙一個非常有名的建筑學(xué)家高地，他就是利用了這樣的一個理念，在自己的建筑作品當(dāng)中運用了這樣一個模型來幫他打造理想化的建筑。

同樣的一個數(shù)學(xué)工具叫做肥皂泡，也叫發(fā)泡工具。然后這樣的一些發(fā)泡工具是不足以實現(xiàn)整個建筑的構(gòu)建，所以說我們還要借助一些其它的數(shù)學(xué)工具。

我以上所介紹的就是一些主要的數(shù)學(xué)模型。最后，這是一個發(fā)泡結(jié)構(gòu)的展示模型。在這張幻燈片上也是一個同樣的模型，還有另外的一個在歐洲航空局可以說有這樣的一個展示箱，以供各位感興趣的人觀賞和分析。我們已經(jīng)使用這樣一個桌面化的3D打印機打印出了很多應(yīng)用于航空、月球模擬表面的一些物體，所有這樣的一些研究就向我們展現(xiàn)出了極具希望和研究前景的研究結(jié)果，可以使得我們更好地對月球狀況和空間，包括一些火星情況進行優(yōu)化。

同樣一個很有意思的一點，就是能夠使用一些非常優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型和工具進行一些架構(gòu)上的計劃和設(shè)計，可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化。

最后一個很有意思的是，可以提供一個很好的機會來構(gòu)建起許多跨部門的合作，不管是空間產(chǎn)業(yè)還是科技人，還是自動化的產(chǎn)業(yè)，還有一些建筑設(shè)計產(chǎn)業(yè)都可以得到一體化的合作，可以進行互動。所以說，這就展現(xiàn)出了很好的團隊合作，包括了工程師、數(shù)學(xué)家等等。所以說，這樣的一些過程都是非常有意思的。