使用3D打印的仿生項目
魔猴君 3D潮流 26天前
劍橋大學將仿生學定義為“在技術和工業設計中模仿自然過程的實踐”。盡管將技術進步帶回自然世界似乎有些矛盾，但這種方法實際上是由工程師和科學家日益認識到大自然通常提供最佳的設計解決方案所驅動的。此外，隨著3D打印技術的發展，這些復雜的設計變得可行，不像減材技術的局限性。這就是為什么我們決定在下面的列表中探索一些結合3D打印和仿生學的項目，以便更好地了解增材制造如何使我們能夠將這些優化的模型變為現實。
Earth Moc：通過仿生學進行創新
3D打印鞋子不再是新鮮事：阿迪達斯、新百倫和耐克等大品牌使用增材制造來制造模型。然而，這并不意味著創新就此停止。除了3D打印之外，一些設計師還整合仿生學來開發更高效的解決方案，如Earth Moc項目所示。這款鞋由Daniel Shirley為Sintratec 2022年3D打印鞋設計大賽設計，其靈感來自于交織的樹根和藤蔓，可提供最大的舒適度和靈活性。設計師希望這款由TPE制成的輕質鞋可以在遠足甚至輕度運動后用作恢復鞋。
AguaHoja館
AguaHoja展館位于舊金山，高5米，具有復雜的“圖騰”形結構。這一宏偉的創作是Neri Oxman、The Mediated Matter Group和Stratasys之間合作的成果。受大自然的啟發，展館的設計融合了一系列主要由有機材料制成并由水塑造的文物。使用Stratasys F900 3D打印機增材制造制成的框架支撐著整體，確保了每個單獨組件的凝聚力。該項目還包括環保三聚氰胺玻璃結構的建筑方案。“我們需要安全地抑制黑色素生成結構，同時又不影響促進各個級別視覺細節的能力，”Neri Oxman解釋道。
時尚、科技與自然的結合
美國設計師Zac Posen憑借3D打印作品在2016年Met Gala上引起轟動。他與GE Additive和Protolabs合作，利用增材制造技術設計了一件連衣裙、一件緊身胸衣和各種配飾，供晚會的某些明星穿著。Zac Posen為Jourdan Dunn所穿的連衣裙設計靈感來自于玫瑰的形狀。他創造了一個由21個3D打印樹脂花瓣組成的結構，每個花瓣長約50厘米，重約半公斤。女演員妮娜·杜波夫(Nina Dobrev)穿著采用SLA解決方案3D打印的半透明胸罩，其設計給人一種讓人想起流動水的玻璃效果。在Protolabs德國工廠生產這些零件總共需要200多個小時。
“生命之塔”：受仿生學啟發的建筑
“生命之塔”由Built by Associative Data設計和提出，是塞內加爾達喀爾的一個創新建筑項目，它將生態效率與傳統的非洲設計結合起來。該結構采用先進的3D打印技術，結合了當地可生物降解的粘土膜。這有助于通過限制運輸材料的使用來減少對環境的影響和建筑成本。受仿生學的啟發，生命之塔作為一個正能量系統，管理資源、水和空氣，同時以最小的排放維持微氣候。該設計模仿自然形態，作為一個閉環系統運行，尊重當地的生態條件，為城市的可持續發展做出貢獻。
螺旋鯊魚腸管
受到鯊魚腸道的螺旋設計的啟發，華盛頓大學的研究人員利用3D打印開發了簡化的仿生模型，這種設計可以減慢食物的運動速度，并通過重力和蠕動有效地將其向下引導。該項目涉及創建模仿這些腸道的柔軟、靈活的結構，以了解其獨特的設計如何促進液體的單向流動。這種仿生方法重點研究3D打印螺旋管的半徑和厚度對流體動力學的影響。正在進行的研究表明，這些發現可能在軟機器人、醫療和微流體設備以及工業管道方面具有重要應用。
具有網狀結構的更安全的頭盔
3D打印使想象直接受大自然啟發的晶格結構成為可能：它們實際上類似于蜂窩。他們的設計非常智能，因為它允許僅將材料放置在必要的地方，從而優化零件的最終重量。這是運動領域特別有趣的一點，更具體地說是在防護裝備方面。借助3D打印和仿生學，某些玩家想象出了更輕、更耐用、更舒適、最重要的是個性化的自行車頭盔。KAV Sports甚至HEXR就是這種情況，借助增材制造技術，他們設想了一種能夠更好地吸收沖擊的頭盔——它比傳統頭盔安全26%。我們還可以提到美式足球和Vicis Enhanced公司，該公司的頭盔配備了受蜂窩啟發的3D打印護墊。使用3D打印可以將頭部與地面接觸時的沖擊力減少多達7%。
HEXR晶格結構頭盔（圖片來源：HEXR）
沃爾沃及其3D打印活水壩
在澳大利亞，悉尼港的海岸線部分受到海堤的保護，這損害了海洋物種的棲息地，迫使它們到其他地方尋求庇護。為了恢復沿海生態系統，瑞典汽車制造商沃爾沃與珊瑚礁設計實驗室、悉尼海洋科學研究所(SIMS)和北悉尼市議會合作啟動了一個保護項目。他們受當地紅樹林根部的啟發，共同開發并3D打印混凝土瓷磚。這些瓷磚安裝在現有的海堤上，形成空洞，作為牡蠣、魚類和藻類等各種海洋物種的棲息地。這一舉措幫助悉尼海岸重新引入海洋生物，恢復了沿海生態系統的基本平衡。
仿生學：3D打印鞋子傳播種子
“Rewild the Run”項目是由英國設計師Kiki Grammatopoulos發起的。這些跑鞋旨在在跑步時攜帶和傳播種子。它們如何工作？Kiki Grammatopoulos利用3D打印提供的靈活性來制作配有小鉤子的鞋底。當他們跑步時，跑步者會收集沿路線散布的植物物質。這些鞋子的靈感來自于一種謹慎的自然物種：野牛，它用蹄子和毛皮傳播種子，同時創造其他動物使用的路徑。“Rewild the Run”的目標是重新綠化環境。隨著城市空間的擴張，許多自然棲息地被破壞或減少。這些鞋子被視為恢復生態系統平衡的解決方案。
照片來源：Ecolosport
Pinarello模仿座頭鯨以改善賽車的空氣動力學性能
Pinarello是意大利著名的自行車制造商，是自行車界的標桿。此外，意大利場地自行車隊正準備使用Pinarello自行車在下一屆奧運會上衛冕。Pinarello始終尋求提高性能，并采用最新技術并從動物模型中汲取靈感。車架由3D打印制成，并集成了AirFoil部分以及AirStream技術，以改善自行車的空氣動力學性能。后者是與阿德萊德大學和NablaFlow合作開發的，其靈感來自于座頭鯨鰭上發現的結節。這些結節使鯨魚能夠靈活機動。在Pinarello自行車上，這些形狀作為AeroNode安裝在座桿上，可減少渦流并改善空氣動力學性能。
照片來源：Pinarello
3D打印和仿生學：模具、粘合劑模型
貽貝以其將自己附著在船上的能力而聞名，這要歸功于含有氨基酸二羥基苯丙氨酸（DOPA）的特定蛋白質。受這種天然粘合特性的啟發，弗勞恩霍夫IAP和IGB的研究人員開發了一種用于醫學的抗菌粘合劑。這種粘合劑可以通過3D打印應用于骨骼，從而通過促進骨骼粘合來促進關節損傷的修復。此外，它還可用于延長現有植入物的使用壽命，從而無需進行手術更換。
照片來源：Pixabay
仿生墻
“仿生墻”項目旨在提高人們對當前環境狀況以及生態與建筑之間關系重要性的認識。這是通過3D打印創建的水培陶瓷墻，最初是因斯布魯克大學與Studio cera.LAB和exparch.hochbau合作開發的碩士課程的一部分。墻面由固定在金屬框架上的復雜陶瓷結構組成。為了創建這種結構，采用4mm噴嘴的3D擠出工藝至關重要，因為傳統的制造方法是不夠的。這堵墻的主要目標是將現代技術、建筑和環境意識結合起來。其多孔表面促進植物生長，從而改善密集城市地區的氣候。此外，墻體對其環境做出反應，促進城市空間綠化，同時減少環境噪音。
照片來源：cera.LAB
保羅·卡斯泰利的燈
去年4月，家具公司Paolo Castelli推出了一款3D打印吊燈，其靈感來自蜂巢的有機結構，旨在提供平靜的照明。該系列燈具采用露天陶瓷3D打印技術，與專門從事大幅面陶瓷擠壓的意大利公司WASP合作制造。Paolo Castelli強調將可持續實踐融入到這些燈具的生產中，使用天然陶瓷材料并通過3D打印過程最大限度地減少浪費。開發始于通過CAD創建3D模型。然后，采用了液相沉積建模（LDM）技術。這款燈的獨特之處在于它是空氣印刷的，當它落在自己身上時，形狀可以自然形成。Paolo Castelli解釋道：“當材料被印刷和干燥時，它會自發折疊，形成狹縫圖案，柔和的光線可以通過狹縫圖案逸出。這種精致的設計與材料的固有特性相融合，提供了可持續的照明系統，邀請您在戶外享受放松的時刻。
照片來源：WASP
