3D打印中的仿生學(xué)

導(dǎo)讀：大自然已經(jīng)生存了超過45 億年，總是能夠適應(yīng)各種情況，那么人類為什么不能這樣做呢？事實上我們可以，3D打印為此提供了一種解決方案。仿生學(xué)帶給了人類很多得好處，如愛因斯坦所說：“深入自然，然后你會更好地理解一切。” 每天都有新的環(huán)境問題出現(xiàn)或惡化，例如氣候變化、森林砍伐、大量物種死亡、珊瑚礁破壞等等，利用仿生學(xué)人們可以做些什么呢？3D打印又在其中扮演著什么角色呢？



什么是仿生學(xué)？
仿生學(xué)一詞，由bio（意為自然）和mimesis/mimicry（模仿）組成。指的是一種向自然學(xué)習(xí)并將其結(jié)構(gòu)或解決方案融入人類設(shè)計的方式。例如斐波那契數(shù)、黃金比例或模仿鳥類的飛機機翼。西班牙參觀人數(shù)最多的古跡之一，Sagrada Familia是由 Gaudí設(shè)計的，模仿了森林的結(jié)構(gòu)。


△3D打印中的仿生學(xué)

此外，在許多其他發(fā)明中，大自然一直是最大的靈感來源。以魔術(shù)貼為例，它是由它的瑞士發(fā)明家發(fā)明的，當他帶著他的狗在鄉(xiāng)下散步時，他的褲子和動物的皮毛上都沾上了薊的倒鉤。美國宇航局后來在太空旅行中使用了它?，F(xiàn)在，借助 3D 打印，仿生學(xué)更加發(fā)揮了他的作用，因為它能夠制作復(fù)雜的幾何形狀。

3D 打印在仿生學(xué)中的作用
如前所述，仿生學(xué)和 3D 打印已經(jīng)越來越多地結(jié)合在一起，特別是隨著更自然的新材料的開發(fā)以及新模式或結(jié)構(gòu)在零件設(shè)計中的引用。正是這種模仿自然的能力讓 3D 打印發(fā)揮了重要作用，這適用于建筑、消費品和時尚等廣泛行業(yè)。

一個這樣的例子是使用 SLS 技術(shù)和柔性 TPE 制造的 3D 打印仿生鞋，TPE是一種提供極大舒適性和靈活性的材料。如下圖所示，這個原創(chuàng)設(shè)計讓人聯(lián)想到”根和生命“。另一個項目是蠑螈機器人，它可以像真正的蠑螈一樣在水下游泳或爬行。它被稱為Pleurobot，由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院 (EPFL) 開發(fā)。該機器人是用 3D 打印的骨骼和模仿蠑螈運動的機動關(guān)節(jié)創(chuàng)建的。


△Earth Moc，3D 打印仿生鞋&Pleurobot，火蜥蜴機器

3D 打印中的晶格結(jié)構(gòu)
3D 打印中大量使用的格子結(jié)構(gòu)的靈感來自大自然。你可能在很多產(chǎn)品中看到過這種形狀，類似于蜂窩結(jié)構(gòu)，當應(yīng)用在不同的項目中時，它具有緩沖性能。例如，著名運動品牌阿迪達斯在4DFWD鞋款中使用了它，該款鞋采用 Carbon 技術(shù)和 40% 生物基 3D 打印材料進行 3D 打印。您可能還在諸如騎自行車者頭盔或帶有減震網(wǎng)眼的背包等項目中看到它，以便在徒步旅行時為人們提供更大的舒適度。除了提供更多的舒適度外，這種方法還使用了更少的材料并優(yōu)化了物體的整體重量。


△最安全的自行車頭盔之一＆帶有減震網(wǎng)眼的背包＆阿迪達斯 4DFWD 鞋。

最后，讓我們看一個建筑，這個建筑被稱為“生命之塔”。它位于塞內(nèi)加爾，模仿了猴面包樹。這座塔有一個自治的生態(tài)系統(tǒng)，由于其外部結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了微氣候、光伏玻璃發(fā)電、地基中的蓄水池和能夠?qū)⒂袡C廢物轉(zhuǎn)化為能源的生物反應(yīng)器，它在其中產(chǎn)生的能量超過了它本身具有的能量，請注意，整個塔都是用當?shù)氐耐寥?3D 打印的。


所以說，仿生學(xué)無處不在，而3D打印是一個讓我們能夠?qū)崿F(xiàn)它的技術(shù)。相信在未來3D打印和仿生學(xué)的結(jié)合能夠為人類的生活帶來更大的益處。