当3D打印遇上仿生学能制作什么？
随着3D打印技术的逐渐普及，正在全球掀起了新一轮的技术突破，3D打印手掌、耳朵、骨骼、肾脏甚至血管都出现了，人们借助这一技术，探索在仿生领域的应用。 3D打印的猫舌模拟物可以应用软体机器人产业 如果你曾经被猫舔过，你就会知道他们的小舌头实际上是相当粗糙的，有着与砂纸相当的纹理。然而，与砂纸不同，猫的舌头是可以磨耗的，因为它的表面覆盖着微小的向后面对称被为乳头的小刺，对于猫来说有着许多有用的功能，例如高效地梳理皮毛、从猎物的骨头刮下残肉等等。最近，一只猫的主人和机械工程博士候选人Alexis Noel决定在3D打印的帮助下，探索猫舌头的生理机能，看看它的毛刺组成是否可以用于其他方面，如软体机器人。Noel的研究主要是在佐治亚理工学院的Hu Biolocomotion实验室进行的，并在美国物理学会流体力学部(DFD)第69届年会上提出，该研讨会正在俄勒冈州波特兰举行。值得注意的是，在她对猫舌头及其功能的调查中，Noel实际上是以400%的比例打印了人造猫舌头，用于测试目的。http://images.ofweek.com/Upload/News/2016-12/Zoe/1205/12050901.jpeg 最初让Noel感兴趣重建和研究猫舌功能的起因，是当她观察到自己的猫的舌头贴上了一块超细纤维毯子，不停地舔它，当帮助从猫的嘴里拿掉毯子时，她注意到了是微小的毛刺把毯子卡住。以此为起点，Noel和她的研究团队决定更深入地研究猫舌头。使用微距和高速摄影设备，他们能够放大并捕捉到动物独特的舌头结构，观察其精巧复杂的乳头。如上所述，大部分研究内容涉及了3D打印大比例(400%)的猫舌模拟物，研究人员能够在各种表面上进行测试。 根据Noel的描述：“猫舌头和模拟物都非常好地清洁和清除毛皮样品中的缠结物。我们还发现猫舌头是自清洁的，很容易通过简单地从头到尾刷毛来清除毛刺中夹杂的头发。” 为什么这项研究很重要？它能够重建一个模仿猫舌头上乳头的结构，可以在软体机器人领域中进行应用，因为研究人员不断寻找创建能够抓住表面的软材料的方法。除了软体机器人，3D打印的猫舌模拟物可以用作一个模型，创建一个易于清洁的发刷，甚至可用来开发伤口的清洁工具。 下一步的研究将是进一步分析猫舌头上的毛刺之间的间距如何影响摩擦阻力，这将允许他们创建一个3D打印的模拟物，可以帮助开发一种专门“适合人类美容”的发刷。Noel也希望扩大研究的范围，包括狮子、老虎和其他大型猫科动物的舌头。现在，Noel希望与美容专家和医疗器械公司探讨她的研究，看看3D打印的猫舌模拟物能有哪些潜在应用。http://images.ofweek.com/Upload/News/2016-12/Zoe/1205/12050902.jpeg 此外，还有一些研究人员正在使用3D打印的狗鼻子来检测炸药、毒品、病菌，甚至癌症，本月发表在同行评议的学术期刊Scientific Reports上的文章，记录了使用人造狗鼻子的实验，以确定是什么使动物如此擅长嗅闻检测，并更好地利用这种能力解决现实世界的问题。 《Biomimetic Sniffing Improves the detection of a 3D Printed Nose of a Dog and a Commercial Trace Vapor Detector》，记录了定制嗅探系统的构造，以及研究团队如何使用3D打印来深入了解人类最好朋友的这种特定能力。该项研究与FDA，MIT和国家标准与技术研究所(NIST)联合进行，其中增材制造成为其他几个有趣项目的主题。 狗鼻子有什么特别的？ 犬类优异的嗅觉是他们用来嗅出毒品和其他非法或危险物质的一个原因。这种能力是由于动物具有比人类多40倍的嗅觉受体。虽然蒸气检测装置可以与其竞争，但是它们不能复制狗呼气的方式。除了拥有更多的气味受体外，狗在呼吸和吸入空气方面也有优势。 研究人员3D打印解剖学上正确的金毛猎犬的鼻子，用来了解是什么能使一只狗这么擅长感觉气味。使用Schlieren光学系统评估狗嗅觉的气流，他们看到了狗的鼻孔是如何对齐的，以便引导气流离开他们的身体，最终吸取新的新鲜空气。用这种方式学习自然，来解决我们自己的问题被称为仿生学。增材制造设计(DfAM)的一个有趣的观察是，拓扑优化设计往往似乎反映着自然界中看到的模式，远离了简单的极简主义或经典设计，未来朝着科学和自然融合到一起的趋势前进。http://images.ofweek.com/Upload/News/2016-12/Zoe/1205/12050903.jpeg 通过评估3D打印的鼻子模型后，团队以相同的方式打印鼻孔，并把它添加到蒸气检测器。这使检测器的功效显着地提高了18倍。根据NIST团队的阐述，这项技术将具有广泛的影响，包括爆炸物检测和甚至检测诸如癌症等疾病。他们认为这一突破将会提高未来的蒸气检测仪的性能，产品原型已经制作完成，这些将附加到现有的检测仪以改进其功能。 国内同济大学3D打印机器“蜻蜓”进行仿生研究http://images.ofweek.com/Upload/News/2016-12/Zoe/1205/12050904.jpeg 蜻蜓具有极其出色的飞行性能，能忽上忽下、忽快忽慢、空中悬停，甚至做一百八十度的急转弯飞行， 让多数鸟类望尘莫及，故有“飞行之王”的美誉。为了设计该仿蜻蜓微型扑翼机，研究团队先深入了解了蜻蜓的身体构造。他们采用CAD软件对碧伟蜓进行了几何实体建模，然后通过3D打印机打印出了该蜻蜓的三维实体模型。 3D打印仿生蚂蚁：能沟通 会合作 这些仿生蚂蚁机器人大部分配件都是3D打印的(激光烧结)，电路裸露在它们的身体外面，电路也是3D打印的。仿生蚂蚁机器人的头部有3D立体摄像头，它们的触角是一个充电的地方。可移动部件，如腿和下颚等，有20个“三角压电陶瓷弯曲传感器”，能够快速高效的移动，并且可以进入很小的空间。 3D打印技术，正在使过去根本不可能的事变为现实！
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