10 otroliga saker du kan göra med 3D-skrivare

Nära slutet av filmen "Skyfall" finns en scen där James Bond och M kör ut ur staden i en klassisk 1960 Aston Martin DB5, den särpräglade Silver Bond Car som först användes i Goldfinger 1965. Senare - och det här är en liten spoiler-bilen är skuten full av hål med överfallsgevär och uppblåst med en helikopter.

Om du har sett någon film under de senaste tio åren vet du att den här scenen förmodligen inte var svår för filmskaparna att filma. Allt de behövde göra var att digitalt införa en explosion - eller med den typen av budget, kanske ta en av de tre hundra eller kvarvarande DB5: erna och spränga den riktiga saken.

Istället tryckte filmskaparna detaljerade 1: 3-skala modeller av Aston Martin på 3D-skrivare, och blåste dem till absoluta bitar, vilket sparar de äkta bilarna till museerna. Kom ihåg Iron Man's suit? Samma process.

Här är tio sätt som människor använder 3D-skrivare för något funktionellt - och ibland förändrar världen i processen.

10

Kläder

I de tidiga dagarna med 3D-utskrift var det föremål som du fick från skrivaren vanligen en skrymmande plastik - en designprototyp, som till exempel användes som en visuell guide innan du byggde själva produkten. Nu när tekniken är mer exakt, kan vi skriva ut mindre, mer invecklade detaljerade objekt. 3D-tryckeriet på Shapeways sprang med den tanken och gav oss tryckta nylonkläder, som skrivs ut till den exakta kroppsdimensionen hos den som beställer den - den mest personliga klädseln i världen.

Deras första 3D-tryckta beklädnadslinje heter N12 Bikini (N12 står för Nylon 12, materialet är det tillverkade av). Bikinien är formad med en ekvation som kallas cirkelförpackning; Med andra ord är det helt och hållet med små anslutna cirklar som en algoritm justerar baserat på formens krökning - ju större kurvan är desto mindre är cirklarna. Hela designen är baserad på en kroppsskanning så att slutprodukten passar perfekt för användaren.

9

gitarrer

Sedan omkring tolfte århundradet har gitarrer - eller åtminstone deras föregångare - gjorts av trä. Nyligen har plast också använts, men byggprocessen är densamma i båda fallen. Det är subtraktivt, vilket innebär att något tas bort för att få rätt form. Du börjar med ett stort träblock, och efter att ha huggats, slutar du med en del för gitarr. Och faktiskt tillverkas generellt vanligen på detta sätt.

3D-utskrift, å andra sidan, är tillsats-det är uppbyggt skikt för skikt i rätt form med material som senare blir en solid (som en klump av lim från en hetlimpistol).

Med den processen kan du göra nästan vad som helst - även den nästan perfekta akustiska formen på en gitarr. Denna gitarr är ett bra exempel; den var tryckt av Scott Summi och är den första i sitt slag. Varje del av den trycktes utöver nacken och strängarna (även metalldelarna trycktes), och det tog ungefär två timmar att slutföra. Och eftersom alla 3D-skrivna objekt kommer från en datormodell, finns det ingen gräns för de olika sätt som en gitarr kan utformas - öppnar dörren för enorm kreativitet.

8

hus

Förra året gav Behrokh Khoshnevis, en ingenjörsprofessor vid Universitetet i södra Kalifornien, ett TED-samtal där han beskrev hur ett fullstorigt hus (25 000 kvadratmeter eller 2.320 kvm) kan 3D-tryckas på mindre än tjugo timmar, VVS och elkablar ingår. Den tidsramen är nästan otroligt. Hela stadsdelar kan byggas om en månad, och allt du behöver göra är att ändra datorns designplan för ett hus som ser helt annorlunda ut - inte mer homogena förorter.

Ännu viktigare kan detta system användas för att ersätta slumområden eller tillhandahålla snabba bostäder för offer för naturkatastrofer. För att uttrycka det i perspektiv, om denna teknik användes när Haiti slogs av en jordbävning 2010, skulle nästan alla som gjort hemlösa redan ha ett annat hem.

7

Kameralinser

Fotografering är förmodligen den sista platsen du förväntar dig att 3D-utskrift ska dyka upp. En kamera med hög kvalitet kan kosta flera tusen dollar, och linserna som följer med det är lika dyra. Och det finns en orsak till det: fotografering i kärnan är en fångst av ljus, och för det bästa resultatet behöver du den bästa utrustningen. Objektiv är särskilt viktiga eftersom de ansvarar för att bryta ljuset i rätt vinkel för att skapa en kontaktpunkt, vilket resulterar i en kristallklar bild.

Även om 3D-skrivna kameralinser inte ligger någonstans nära kvaliteten på traditionellt gjorda linser, går de framåt med språng. Det beror delvis på platser som Thingiverse, där användarna kan ladda upp sin designblåkopi, så att andra kan ladda ner det gratis och förbättra det. Denna kamera objektiv är gjord av akryl på en hemskrivare, och det kräver anständiga bilder. Pricier 3D-skrivare kan redan skriva ut glasobjekt, så det borde inte vara länge innan det är möjligt att göra en glaslins i ditt hem som konkurrerar med kommersiella objektiv - allt för en bråkdel av kostnaden.

6

Mat

NASA har använt 3D-skrivare för att skriva ut delar till sina rymdfarkoster de senaste åren - ett faktum som är tillräckligt kallt på egen hand. Men dessa dagar tar NASA det begreppet helt nytt. De är för närvarande i fas en i en trefasplan för att utveckla en metod för att skriva ut mat på långa rymdresor.

Utrymmeprogrammet är inte banbrytande för den tekniken, men det är jobbet hos Andras Forgacs, VD för Modern Meadows, som blev den första personen att äta ett stycke tryckt kött tidigare i år. Processen med att skriva mat är väsentligen densamma som någonting annat: du ersätter bara plasten för levande celler och bygger det i muskelvävnad, skikt för lager.

Med den enkla substitutionen avlägsnar du också de tusentals miljöproblem som stammar från det moderna jordbruket.

5

Konst

Människor är ganska spektakulära. Det finns de som ställde sig för att rädda världen, och det finns de som inspirerar världen. Konst har spelat sin egen roll för att främja det mänskliga intellektet genom århundradena, och 3D-utskrift erbjuder ännu ett medium för konstnärer att uttrycka sig - och några av resultaten är helt ont.

Skulpturen ovan visades av Sophie Kahn, en fotograf och skulptör som ursprungligen lockades till 3D-utskrift som en "postfotografisk process" - ett sätt att få ännu ett lager av kreativitet ur ett foto. Sophie Kahn gör ett stänk i konstvärlden, men det finns redan hundratals andra som har vänt sig till 3D-utskrift som ett kreativt utlopp. Det gör inte ont för att för en kämpande konstnär, materialet är mycket billigare än traditionell konstförsörjning.

4

proteser

År 2011 förlorade Richard Van As fyra av sina fingrar i en snickeriolycka. Inför en stor summa på cirka $ 10 000 för en mekanisk protes bestämde Richard sig för att bygga sin egen istället. Och han gjorde det hemma-med en 3D-skrivare.

Hans prototyp, kallad Robohand, har fem fingrar som stänger när han böjer sin handled. Efter att han hade byggt handen, laddade han upp ritningen till internet så att någon kunde göra samma sak. Men då gick han ett steg längre: Richard och hans partner bygger nu proteshänder för sydafrikanska barn med saknade fingrar, som den här femåriga pojken som föddes med amniotiskt bandsyndrom, en sjukdom som gjorde att han föddes fingerlös .

Det spännande är att Richards arbete bara är toppen av isberget. År 2009 hade en man som heter Eric Moger en tumör avlägsnad från ansiktet och lämnar ett hål av en tennisboll i hans vänstra kind. Läkare tryckte en protes som speglar höger sida av Erics ansikte. Protesen har flexibilitet hos normal hud och ser nästan uppseendeväckande realistiskt ut. Och tidigare i år hade en man i USA en protes implanterad i sin skalle som täckte nästan en fjärdedel av kranens hela yta.

3

Kroppsdelar

Vi kommer inte att växa förlorade armar och ben med ödemarkliknande effektivitet när som helst snart, men vi är på väg i den riktningen. Till exempel skrev ingenjörer på Cornell University ett fungerande öra med hjälp av celler som drogs från patientens revben. Cellerna blandades i ett gelmaterial som 3D-skrivaren kunde använda för att bygga en modell - och efter tre månader började örat faktiskt växa sitt eget brosk.

Återigen blir det bättre. För några månader sedan nämnde vi kortfattat 3D-skrivare i en lista och profeterade att vi i framtiden kanske skulle kunna skriva ut mänskliga organ. Tja, det hände faktiskt ungefär en månad efter att listan publicerades. San Diego forskningsföretag Organovo tillkännagav i april att de framgångsrikt hade skrivit mänsklig levervävnad som kunde utföra alla funktioner som krävs av en lever. De har inte en hel lever än, men horisonten kommer närmare. Detta är definitivt det första steget mot utskrift av ersättningsorgan på begäran - vilket kan spara tusentals liv varje år.

2

robotar

Vi verkar ha en nästan religiös fascination med tanken på att andas livslängden till en annan varelse. Men det kanske beror på att robotar är fantastiska.

I alla fall finns det redan en hel del forskargrupper som har börjat prototyperrobotar med 3D-skrivare. I Tyskland har Fraunhofer-Gesellschaft utvecklat en åttabenig spindelrobot, tryckt så enkelt att en forskare jämförde den med en "engångsgummihandske" - i den meningen att när du har använt den en gång är det lättare att bara skriva ut en ny ett.

Ett gemensamt projekt från MIT och Harvard har också utvecklat en 3D-tryckt robot som otroligt kan montera sig själv. Boten är gjord med "formminnepolymerer", som gör att den kan vikas i lämplig form när den har skrivits ut.

Slutligen finns det den här roboten, en röstaktiverad android som svarar på verbala kommandon på ett lämpligt skrämmande sätt. Planerna är tillgängliga gratis online, så att någon kan bygga en och spela sin roll i att bygga en robotarmé.

1

3D skrivare

Vanligtvis har någon redan utformat en 3D-skrivare som kan skriva ut andra 3D-skrivare. Kallas RepRap, skrivaren använder open-source designplaner, och alla dess bitar kan skrivas ut via en annan skrivare (förutom några av metallmuttrarna och bultarna). Under 2008 testades maskinen vid University of Bath i U.K., där den framgångsrikt gjorde ett "barn" kopia av sig själv. Strax över tre minuter senare hade det barnet skrivit ut den första delen för nästa barn nerför den robogenologiska linjen.

Eftersom alla planer för skrivaren är ledigt tillgängliga på nätet, har ett samhälle av olika slag bildat sig kring det och utvecklat designen för att göra det mer effektivt. Till exempel kan en person ladda ner alla ritningar, tweak dem och sedan ladda upp de modifierade ritningarna. Det är förmodligen det första sanna exemplet på hårdvaruintressen i historien, och det finns ingen berättelse om var det kommer att gå i framtiden.

Andrew Handley

Andrew är frilansskribent och ägare till den sexiga, sexiga HandleyNation Content Service. När han inte skriver skriver han oftast vandring eller bergsklättring, eller bara njuter av den fräscha North Carolina-luften.