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"我们只是处在3D打印和3D生物打印合并的非常原始的开端"三维打印目前有两个基本分支:无机机械零件和产品的三维打印和有机生物结构的三维生物打印。那么下一个边界是什么?答:这两个过程的合并,产生了用于医疗保健和其他用途的生物力学部件和产品。替代品与替代品3D生物打印的主要目标是制作替换人体器官。替代品试图复制大自然母亲的设计。但是,在有人成功地用生物技术打印出人类心脏或肝脏的替代品之前,其他人可能会打印出更好的东西:一种生物力学器官替代品,旨在改进大自然母亲的设计。结合3D打印和生物打印,将产生更适合人类生活方式的生物机械器官,并增加寿命。仿生学3D打印最令人兴奋的事情之一是设计自由,这使得零件看起来更像是生长的而不是建造的,比如奥雅纳的结构节点如下所示。左边的零件是用传统的制造方法制造的。右边的两个部分进行了拓扑优化和三维打印。它们看起来更像是大自然设计和制造的,而不是人类。另一个例子是空中客车公司的轻型摩托车,它有一个有机的,拓扑优化的框架,让人想起鸟的骨架。随着设计师学会设计3D打印,更多的仿生设计将出现,充分利用仿生技术提供的设计和材料效率。3D打印和生物打印的结合将使产品设计范式从无机结构转变为真正的有机结构,将人造世界与自然世界融为一体。替代器官将是生物力学印刷的主要应用之一。但是生物识别技术将在身体内外都有医疗应用,比如婴儿头颅头盔,它会随着孩子的成长而成长。另一个应用是麻省理工学院教授尼里·奥克斯曼(Neri Oxman)的3D打印、生活可穿戴的产品,名为Mushtari。受人类胃肠道的启发,Mushtari包含3D打印的内部通道,设计用来容纳合成微生物,这些微生物发出亮丽的荧光,并合成生物燃料。奥克斯曼教授设想,活体可穿戴设备为我们的身体提供燃料,修复受损皮肤。根据奥克斯曼的说法:将合成生物学应用于可穿戴微生物组的3D打印产品中,将使设计从受自然启发的设计过渡到利用自然和由自然创造的设计,甚至可能是自己设计自然。穆斯塔里目前是三维塑料打印。最终,这将是一个生物力学印刷,身体的活的延伸。在我的《3D打印将震撼世界》一书中,我讨论了仿生学在产品设计、3D打印和3D生物打印中的日益增长的应用,不仅适用于医疗器械,也适用于医疗保健以外的零件和产品。朝这个方向迈出的一步是南加州大学维特比工程学院(USC Viterbi School of Engineering)努力开发3D印刷防弹衣,这种防弹衣模仿龙虾壳,使用在旋转各向异性层中制造的无机材料(碳纳米管)。下一步将是使用有机材料,以生物力学的方式印制防弹衣,这种防弹衣本质上是一种模仿大自然母亲盔甲设计的活生生的自愈外壳。仿生打印机基本上是国际公认的生物印刷机和其他生物打印机的一种或六种以上的有机印刷机相结合而成的,以及为人体和与医疗保健无关的产品制造生物力学部件和产品的数字材料材料是关键生物力学印刷需要新材料。朝这个方向迈出的一步是麻省理工基于细菌的生物墨水,用于生物打印活体可穿戴技术。这些细菌被一种信号化学物质激活后,被设计成发射绿色荧光蛋白。使用微分配过程和两种不同的基于细菌的生物墨水水凝胶,在物理交联基质中生物打印几种活体三维结构,特别是方形、金字塔、圆顶和空心金字塔结构,然后通过将它们暴露在紫外线下进行化学交联。当金字塔结构暴露于一种特殊的信号化学物质时,顶部和底部变为绿色,而两侧保持红色。麻省理工学院的研究小组还使用了活的、基于细菌的生物墨水,在一个薄而柔软的基底上打印出树状图案的活纹身,然后粘在人体测试对象的皮肤上。三个分支被3D打印出不同的活菌菌株,它们对不同的信号化学物质起反应。几个小时后,当细菌感觉到皮肤上相应的化学刺激时,补丁树上的树枝就亮了起来。这些概念验证实验显示了生物力学结构的前景结论我们只是在3D打印和3D生物打印合并的非常原始的开始。当你将传统的产品和零件设计与当前拓扑优化设计的例子进行比较时,你会看到可能发生的事情,不仅仅是从长远来看(也许一切都是可能的),甚至是在不久的将来(比如10年)。结合拓扑和结构优化、3D打印、3D生物打印、有机、无机和数字材料,你就有了一个配方,可以帮助人类不超越自然,而是像大自然母亲一样设计和建造。