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什麼都能印!當人類的血管也能被列印時...

2019-06-30
作者: 理察.達凡尼

▲(圖/Pixabay)

每個人一定都聽過3D列印,但是許多人仍然將它與可愛的塑膠製飾品,或充其量與要被當成「真正」製程模型的小型原型產品設計與生產聯想在一起。他們不知道3D列印只是統稱為積層製造(AM)的眾多革新方式之一,不知道積層製造已適用於廣泛的材料、產品類型與用途,不知道最重要的製造業已開始以積層製造為主要的生產方式,更不知道以積層製造為主要基礎的大型新興產業已經啟動。

我們正見證許多傑出衍生科技的興起,可將積層製造以獨特的方式用在專門的用途上。其中之一是4D列印,當中愛因斯坦的第4維度─時間─在形塑產品與最大化其用途上,扮演了舉足輕重的角色。

時間的威力 讓多項零件裝置重組

在4D列印中,當熱度或溼度的條件被運用時,3D列印的架構便有了新的、永久性的形態。4D列印與自組裝相當接近,這是一項實驗性的新科技,可以讓具有多項零件的裝置隨著時間自行重組。

麻省理工學院的自組裝實驗室,是這些領域的實驗溫床。這個研究室已經開發出包括一種被稱為「活性拉脹」的創新材料,這是一種紡織品,在冷天氣中會自動收縮,藉以提供這種拉脹衣料穿著者額外溫度。一旦達到完美,這些科技可以大幅降低電子以及其他產品的製造成本,將更多強而有力的工具送到數百萬人手中,帶來深遠的經濟效益。

另一個出色的積層製造創新是奈米列印,用來列印大小介於1公尺的10億分之1~100之間的物品。奈米列印目前被使用在研究工作上,尤其是醫藥方面,例如用來測試使用3D列印出來的工具對病患特定身體部位施藥,或是淨化中毒或罹癌部位的可行性。奈米列印上的突破,也將使積層製造可以生產小到令人難以置信的精準構成物品,例如比一粒沙還小的電池,可以提供協助超精細療程的奈米機器人電力。

另一個創新領域可能是所有創新中最令人吃驚的,是生物列印。使用所謂的「生物墨水」,來做出模仿自然生成組織功能的結構。這些生物墨水一般由兩種物質混合而成:活體細胞和「細胞外基質」。生物材料與化學物質的組合,對細胞提供結構與化學上的支持。能有以積層製造做成的血管,是讓器官移植更容易與安全的一大進步,因為在器官移植中,血管的缺乏是最主要的障礙。生物墨水列印已被用來製作藥物測試及病理實驗用的組織、植皮與修復用的皮膚細胞,和其他應用上的活體材料。

驚人的機會 開啟科技與商業全新想像

在所有的變化中,積層製造也將在未來開啟科技、科學以及商業上許多新的驚人機會。其中有些牽涉到的領域,很難想像是和數位製造會產生關聯的人類活動。像是好時(Hershey)、雀巢和義大利麵製造商百味來(Barilla),這些公司已經在使用積層製造的科技來製造具有特殊外形、質感與形態的食品。科學家和研究者已經針對更多與食物相關的特殊積層製造在進行實驗,包括將海藻、甜菜葉甚至是昆蟲轉成麵粉,用來做出健康、美味、適合食用的麵團,以在3D列印中使用。美國太空總署甚至在測試透過積層製造太空食物,例如在國際太空站印出披薩。

積層製造的獨特性能,也被用來因應海洋中的嚴重環境挑戰─因為氣候變遷、水汙染以及過度捕魚而導致的全世界珊瑚礁的衰退。著名水底探索者雅克.庫斯托的孫子法賓.庫斯托,正與他的非營利機構「海洋學習中心」一起測試,使用積層製造做出幾可模擬天然珊瑚礁外形與質感的人工珊瑚礁。他們的目標是吸引年幼的珊瑚蟲在列印出的珊瑚礁隱蔽處和縫隙中住下,營造出一個生長結構,最終可以為許多其他形態的海洋生命提供一個家。庫斯托在加勒比海的荷屬波奈進行這項科技的測試,他希望可以讓遭受白化以及流失生物多樣性的當地珊瑚礁復活。如果成功了,同樣的方式可以運用在波斯灣到澳洲的大堡礁,也就是全世界的海洋中。

也許你已經開始感受到這個科技世界的敏銳觀察者所明白的事情:3D列印和積層製造的其他形式在人類活動的每個領域中,都確實具有能帶來轉變的潛能。

泛工業革命─製造業的超級英雄如何改變世界?
作者:理察.達凡尼(Richard D'Aveni) 
譯者:王如欣、葉妍伶 
出版:先覺 
出版日期:2019年6月

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