【3D打印高端演讲】3D打印的数据模型

【导读】 6月下旬，世界3d打印大会在青岛举行。南极熊3D打印网也到了现场进行了大量的报道，详情请看南极熊报道 http://www.dddyin.com/forum-103-1.html 。南极熊作为一个3d打印的专业媒体平台，一直致力于推动中国3D打印行业的发展。希望下面的一些内容对大家有所启发。


Silvia Benveruti：我非常高兴参加这次会议，我代表我的同事来进行这次演讲。

我曾经参加过一项研究，这个研究受到了来自于欧洲航空机构的ESA相关的自助和支持，我们通过这个项目来进行3D打印相关的研究。这项研究是非常大型的一些应用，这个就是我们一个3D打印机的形状和形态。这个尺寸是非常大的，所以它的宽度将近6米的长度。我们为什么要有一个这样的形状呢？我们大家肯定都非常了解，就是3D打印的一个优势，几乎能够构建任何的形状。

在这里，大家可以看到一些例子。我们可以看到“D”形状的打印机能够打印出一些什么样的形状。在这张幻灯片上，我们可以看到有一些形状的建筑物也可以打印出来。在现在呢，我们的一位工程师他对这个领域非常了解，这是指珊瑚礁的重建，他对这个非常了解，参加过很多的研究。他可以利用这种对于珊瑚的重建能够更好地实现生物多样性。

在这张表上我们可以看到，第一列它的价格成本是非常高的，现在我将为大家解释一下如何利用这样的一些技术来对于月球表面进行形态的重建，请大家从20世纪60年代晚期的时候开始，对于月球表面重建已经成为许多研究的中心议题。当然所有研究项目当中，它们的花费是非常高昂的，其中一个原因是为了能够获取月球表面的一些材料是非常高额的，这样的一个成本非常高，所以说这样一个项目至关重要。因为它可以告诉我们，如何地探索一些月球表面的形态。同样，我们可以说月球表面有许多沙状的松散材料。那么我们把这样的材料叫做风化层，可以使用D型的打印机，能够构建出一个保护层，它能够保护一些我们生物的情况，远离辐射，以及许多的热力的辐射条件，所以说可以使环境得到优化。因为我们知道，在月球上有许多极端的气侯条件，所以说如果人类想要移居月球表面生活的话，必须要免于这些极端天气的侵害。

同时我们还要理解一点，对于这样的一个保护层，我们期待所构建的保护层可以使人类免于这样的一些威胁，还有一些天气的极端情况。同时可以说这样的成本是非常高的，我们希望只有在有必要的情况下才会对于这个地球的风化层进行重建。同样只是在有必要的情况下才会做，因为它的成本真的非常高额。

我们在研究的过程当中必须要做许多的实验。第一个要完成的实验，就是要来找到一些模拟物，那么这样的一些风化层的模拟物可以既被一些研究人员进行不断的测评来找到其非常准确的化学和物理特性。可以说这样的一些模拟物当中含有一些特有的物质来供我们进行研究和比较，同样我们还要理解一个非常重要的基础，这个技术就叫做空间化技术，它可以处理两个主要的目标，就是我们如何使用打印机来对于这些材料，还有机械、热能的环境，以及电子，还有一些硬度的组成材料进行构建。

那么另外一个目标，就是能够实现这样的一些油墨和网状物更好的空间分布。有这样一些实验的特点。可以说这样的一些模拟物不断的实验当中得到优化，最终模拟到月球风化层的特性。

我们经过很多的实验，传出一个最佳的风化层模拟物，来保证人们免说月球表面的侵害。我们在伦敦构建起了一个初拟的计划，这样的一个理念能够进行一个更好的模型的组装，可以构建起一个非常有效的保护层，能够在空间以及月球空间进行生活的生物进行保护。那么这样的一个设计，希望能够实现结构的优化，能够使得构建这样一个风化层所需的材料得到节省。所以说，我们将这样的一些油墨的用量进行最小化就可以节省我们的成本，同样达成一个很好的目标。

这就是我们设计的一个理念。这个叫链状物，它可以起到隔绝防护层的作用。同样，我们还要形成一个壳状的保护层。这样有一些斜率的计算，涉及我们许多的专家和学者要计算一些线条的斜率。这就是一个成形的状态，我之前也已经介绍过，可以说我们必须要决定一些非常关键的参数的计算，包括了许多的结构的框架，还有一些具体的体系、划分方面做好精细的计算，所以有些方面如果实现了这样一个结构的优化，另外一个体系可能会受到一些影响，所以我们会进行一些权衡。

我们利用了许多数学的工具，其中的一个重要数学理念叫做悬链状。到巴塞罗那的一些游客会知道西班牙一个非常有名的建筑学家高地，他就是利用了这样的一个理念，在自己的建筑作品当中运用了这样一个模型来帮他打造理想化的建筑。

同样的一个数学工具叫做肥皂泡，也叫发泡工具。然后这样的一些发泡工具是不足以实现整个建筑的构建，所以说我们还要借助一些其它的数学工具。

我以上所介绍的就是一些主要的数学模型。最后，这是一个发泡结构的展示模型。在这张幻灯片上也是一个同样的模型，还有另外的一个在欧洲航空局可以说有这样的一个展示箱，以供各位感兴趣的人观赏和分析。我们已经使用这样一个桌面化的3D打印机打印出了很多应用于航空、月球模拟表面的一些物体，所有这样的一些研究就向我们展现出了极具希望和研究前景的研究结果，可以使得我们更好地对月球状况和空间，包括一些火星情况进行优化。

同样一个很有意思的一点，就是能够使用一些非常优化的数学模型和工具进行一些架构上的计划和设计，可以实现结构上的优化。

最后一个很有意思的是，可以提供一个很好的机会来构建起许多跨部门的合作，不管是空间产业还是科技人，还是自动化的产业，还有一些建筑设计产业都可以得到一体化的合作，可以进行互动。所以说，这就展现出了很好的团队合作，包括了工程师、数学家等等。所以说，这样的一些过程都是非常有意思的。