從太空、好萊塢到上海 尋找3D列印足跡

2020-12-22 中關村在線

1第一站:國際空間站

    【中關村在線3D列印頻道原創】3D列印技術作為一種輔助手段,滿足人們的探索欲、求知慾,使人性和愛得以更加充分地釋放。而在人們的健康和娛樂上,它已經顯示出潛移默化的影響力。下面跟筆者一起,從國際空間站到澳大利亞,再到美國好萊塢,最後回到中國上海,尋找3D列印的足跡。


尋找3D列印足跡

●第一站:國際空間站

    我們先來到在近地軌道上運行的國際空間站(ISS)。在這裡,正進行著一項前所未有的實驗——微重力3D列印實驗。這是由美國航空航天局(NASA)與太空製造技術公司Made In Space聯合進行的一項商業實驗。


在近地軌道運行的國際空間站(ISS)

    Made In Space和NASA有這樣一個設想,就是開展太空製造,而3D列印是一個較為理想的選擇。這次的微重力3D列印實驗,就是為了研究長期的微重力環境對3D列印產生的影響。


微重力條件下 3D列印的成型過程與地面環境完全不同

    在2014年4月,由Made In Space主導設計和製造的3D印表機通過了NASA馬歇爾航天中心的測試,並於2014年9月裝載在「龍」飛船上,由獵鷹9號運載火箭發射並送入國際空間站。

    在太空人巴裡·威爾莫的操作下,3D印表機安裝到國際空間站的手套操作箱中,並成功完成了人類在太空中的首次製造實驗——列印一個NASA預先設計並裝載在3D印表機SD卡中的銘牌。


巴裡·威爾莫在手套箱中操作3D印表機


成功列印出銘牌——太空製造(Made In Space)


更多的測試文件在ISS上列印完成


更多的測試文件在ISS上列印完成

    接下來實驗更進了一步,一個在地面設計的活動扳手3D文件通過電子郵件發送到了國際空間站的筆記本電腦,並連接到3D印表機列印了出來。這項實驗邁出了NASA太空製造構想的第一步,改變在地面製造零件、測試再送入太空的現狀;這一小步,使得Made In Space和NASA向未來目標更近了一點——在火星或者其它小行星上進行製造活動,擴展太空探索的半徑。而短期的商業目標則看起來更近了,Made In Space將有可能為公司或者個人提供太空製造小型衛星的服務。


巴裡·威爾莫使用在ISS上3D列印的扳手

    目前Made In Space正在進行改進款太空3D印表機的研發。按照計劃它將於2015年被再次送上國際空間站,用於實驗和商業製造。人們探索太空未知空間的願望,在歷史長河中從未間斷過,並隨著科技發展從推測和想像變成一套科學理論並付諸實施。在未來的探索中,3D列印將有可能扮演開拓性的角色。

2第二站:澳大利亞

●第二站:澳大利亞

    澳洲聯邦科學與工業研究組織CSIRO曾收到澳大利亞昆士蘭小女孩兒蘇菲的信。蘇菲在信中這樣說:「親愛的科學家們,你們好。我名叫蘇菲,今年7歲了。爸爸跟我說起過CSIRO的科學家。不知道你們可不可以給我做一條龍呢?如果能做,我非常高興;如果不行的話,也沒關係。如果這條龍是女孩兒,我就叫她無牙;如果是男孩兒,就叫斯圖爾特吧。我會把它養在綠草地上,給它餵魚,戴項圈;如果它受傷了,我給它治。每周末放假的時候,我都會和它一起玩」。


蘇菲寫給澳大利亞CSIRO研究院科學家的信


還畫出了她想要的龍的樣子

    科學家們收到這樣一封信,只能在博客上寫了一封道歉信,說他們能發明出聚合物、驅蟲劑和無線網絡,但是卻沒辦法造出一條龍來。


蘇菲拿著一個飛龍玩偶

    這件事一經傳開,很多人卻給CSIRO的科學家們打來電話提供幫助,其中就包括「無牙」的老家——《馴龍高手》的出品方夢工廠。

    最終科學家們在墨爾本製造實驗室中,用鈦合金3D列印出了《馴龍高手》主角「無牙」。「鈦合金非常堅硬,並且很輕,所以這條飛龍會是一個飛行高手」,科學家們說。


研究員從3D印表機中取出鈦合金的「無牙」

    蘇菲非常高興,她覺得澳大利亞的科學家無所不能。孩子們面對的是一個未知的世界,而他們也是最有想像力和創造力的群體。那麼3D列印從業者,是不是可以為他們做一點小小的事情呢?

3第三站:美國好萊塢

●第三站:美國好萊塢

    大家也許還記得《鋼鐵俠3》中託尼 斯塔克與生化人大戰的驚心動魄的時刻。電影中的全套鋼鐵俠戰衣,就是由好萊塢特效公司Legacy Effects 3D列印完成。我們來到好萊塢,看看鋼鐵俠戰衣是如何製作出來的。


鋼鐵俠3由Legacy Effects製作鋼鐵俠盔甲

    戰衣的盔甲,由漫威影業視覺部門的設計師首先進行三維設計,他們對盔甲的每一片進行3D建模。而其中的難點在於,要讓主演小羅伯特 唐尼穿上鋼鐵俠戰甲時恰好合身還要行動自如。

 
三維設計師對盔甲一塊一塊做建模

    這時候3D掃描幫了大忙——演員預先被3D掃描,有了精確的身高尺寸;設計師也能夠將盔甲貼合到演員的三維影像上,來初步確定盔甲的尺寸。

    儘管我們在電影中看起來,鋼鐵俠戰甲閃爍著金屬質感,事實上3D列印的戰甲是由多種材料組成的,包括玻璃纖維、工程塑料以及樹脂。為了讓戰甲看起來像是真的金屬機械,在3D列印成型後鑄造工作室接管了下面的活兒——打磨、拋光、上色都成為重要的步驟。


3D列印的鋼鐵俠面罩新鮮出爐

 
打磨拋光是個細活

    由於戰甲由多種材質列印出來,噴漆在不同材質的表面呈現出不同的效果,而Legacy Effects要的是完全風格統一的一套戰甲,而不是看起來像很多東西拼湊在一起。Legacy Effects不乏噴漆高手,最終戰衣的噴漆效果大家也在電影裡看到了——完美。

 
盔甲噴漆上色

 
再組裝成套裝

    在小羅伯特·唐尼穿上戰衣拍攝之前,Legacy Effects還要確保它靈活、結實,並且活動的時候不同部位之間不會互相摩擦,或者出現縫隙露出裡面的演員。因此,很多試穿者就被招募進來,不過誰不想過把癮呢!

 
志願者試穿鋼鐵俠盔甲

 
還要再做細節的調整

    最終鋼鐵俠戰甲就這樣製作出來,而它的效果怎樣呢?我們在電影中都親眼目睹——贊爆了。除了鋼鐵俠之外,Legacy Effects還利用3D列印技術製造了包括《阿凡達》、《機械戰警》、《鐵甲鋼拳》在內的多個好萊塢經典大片中的角色。


Legacy Effects特效團隊與鋼鐵俠盔甲

    如果說數位技術統一熒幕讓電影特效大行其道,那麼3D列印讓它變得更真實,拉近了電影角色與觀眾的距離。當你穿上鋼鐵俠盔甲,是不是會心生超級英雄的霸氣?

4第四站:中國上海

●第四站:中國上海

    如果說太空、澳洲、好萊塢都離我們太遠,那麼一場在上海音樂廳中舉辦的婚禮已經離我們非常近了。


在上海音樂廳舉辦的一個特殊的婚禮——禮儀用品由3D列印製作

    極致盛放(Xuberance)工作室是最早一批在國內做三維設計的商業工作室,而3D列印的大潮讓他們的工作更具價值。而這場盛大的婚禮,綻放著極致盛放工作室在3D列印應用上的創意和成就。

 
3D列印蛋糕和婚紗

    從婚戒到來賓回禮用的首飾盒,再到手捧花、嫁妝、婚宴陳設甚至蛋糕、甜點等等,婚禮用品的製作大量用到了3D列印技術,並且將中國傳統文化以現代美感呈現出來。

 
3D列印配飾和裝點

    這場婚禮使用的材料有尼龍粉末、金屬、PLA、ABS等等,而使用的技術則廣泛地包括了SLS/SLA/SLM/FDM從工業級到桌面級多個技術。


黑、白、金三色是婚禮的主色調 也是3D列印擅長的色調

    如果說過去我們的印象中,認為3D列印的東西不是機械就是零部件這種冷冰冰的東西,或者認為大多是不值錢的塑料貨,那麼這場婚禮能夠改變一點點我們的偏見。


看到兩旁綻放的花朵了嗎?

    對了,這場婚禮的主角不是3D列印,而是極致盛放工作室的兩個老闆——新郎Steven Ma和新娘Leirah Wang。

 
婚禮的新郎和新娘正是極致盛放工作室的兩位合伙人

    最後,依然是在上海,5月25日至27日將召開首屆CES亞洲展會,其中包括國內外的3D列印技術和產品。根據過去6年CES展會上3D列印展區的歷史,CES亞洲將把3D列印技術帶到大眾消費者的眼前。


CES亞洲將把3D列印技術帶到大眾消費者的眼前

    屆時我們將有機會親眼看到、親手觸摸到,當3D列印走進你我家中,會引爆怎樣的能量,會帶來怎樣的驚喜。

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