第十四章 未來道具背後的技術2

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3d列印技術在現代社會的應用面是很廣的，在珠寶、鞋類、工業設計、建築、工程和施工、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理資訊系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。

2019年1月14日，某國加州大學聖迭戈分校首次利用快速3d列印技術，製造出模彷中樞神經系統結構的嵴髓支架，成功幫助大鼠恢復了運動功能。

3d列印技術擁有多個優點，能節省材料。不用剔除邊角料，提高了材料的利用率，透過摒棄生產線而降低了成本；能做到較高的精度和很高的複雜程度，可以製造出採用傳統方法制造不出來的、非常複雜的製件；不需要傳統的刀具、夾具、機床或任何模具，就能直接把計算機的任何形狀的三維cad圖形生成實物產品；可以自動、快速、直接和比較精確地將計算機中的三維設計轉化為實物模型，甚至直接製造零件或模具，從而有效地縮短了產品研發週期；無需集中的、固定的製造車間，具有分散式生產的特點；能在數小時內成形，它讓設計人員和開發人員實現了從平面圖到實體的飛躍；能列印出組裝好的產品，因此降低了組裝成本，甚至可以挑戰大規模生產方式。

但也有侷限性。

比如說存在成本高、工時長的軟肋：3d列印仍是比較昂貴的技術。由於用於增材製造的材料研發難度大、而使用量不大等原因，導致3d列印製造成本較高，而製造效率不高。

其次，3d列印在規模化生產方面尚不具備優勢：3d列印技術既然具有分散式生產的優點，那麼相反，在規模化生產方面就不具備優勢。

目前，3d列印技術尚不具備取代傳統制造業的條件，在大批次、規模化製造等方面，高效、低成本的傳統減材製造法更勝一籌。

想用3d列印作為生產方式來取代大規模生產不太可能。

一些複雜的混合材料產品，3d列印技術無法直接列印生產，就算克服了這一個難題，3d列印時間耗時太長了，像要完全列印出一輛車最少要耗時好幾個月，甚至更長，這樣的成本，是車企難以接受的，在成本上，遠遠高於大規模生產汽車時均攤到每輛汽車上的成本。

只有“個性化、定製化”的產品，3d列印生產方式才會顯得更加經濟。

另外，3d列印技術的材料也受到了限制，目前，列印材料主要是塑膠、樹脂、石膏、陶瓷、砂和金屬等，能用於3d列印的材料非常有限。

精度和質量方面，也是3d列印技術無法迴避的一個問題。

由於3d列印技術固有的成型原理及發展還不完善，其列印成型零件的精度（包括尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度）、物理效能（如強度、剛度、耐疲勞性等）及化學效能等大多不能滿足工程實際的使用要求，不能作為功能性零件，只能做原型件使用，從而其應用將大打折扣。

而且，由於3d列印採用“分層製造，層層疊加”的增材製造工藝，層與層之間的結合再緊密，也無法和傳統模具整體澆鑄而成的零件相媲美，而零件材料的微觀組織和結構決定了零件的使用效能。

這是吳思源所在的現代社會3d列印技術的侷限性。

而在哆啦a夢拿出來的【自動萬能施工機】上的未來3d列印技術，列印出來的產品，不僅精度和質量遠超現代社會的3d列印技術，作為功能性零件是綽綽有餘的，而且，速度也遠超現代的3d列印技術。

現代的3d列印技術需要20-30小時，而且列印出來的也只是一棟很簡陋的房子。

這樣的房子，讓【自動萬能施工機】上的未來3d列印技術來列印，只需要兩三個小時就可以搞定了，甚至能做得更好。

哆啦a夢道具上的3d列印技術，效率是現代3d列印技術效率的十倍左右。

這樣的效率和精度，質量，其實已經可以取代現代社會生產的很多流水線了。

而且，哆啦a夢道具上的3d列印技術，是可以進行混合材料產品的列印的，像汽車這種複雜產品，也是可以直接列印出來的，包括髮動機，空調機這類零件。

但這是運用了奈米技術和奈米材料。

就連吳思源都沒掌握真正的奈米技術，何況現代社會。

吳思源發現，哆啦a夢的很多科技，都運用了奈米技術。

可見哆啦a夢宇宙的未來世界，奈米技術已經在社會上大規模運用，如同水電一般普遍。

【四臂金剛】對吳思源說道，以現代社會的科技能力，復刻這門技術，無法達到原來的水平，很多關鍵環節他們達不到標準，只能退而求其次。

但就算如此，也比現代3d列印技術要先進多了。

吳思源預感這未來3d列印技術在現代社會有用武之地。

他暫且將其放下，問起了太陽能電池的事情。

吳思源曾經在《火星救援》的世界獲得了先進的太陽能發電技術，其發電效率能達到32%，是現實世界光伏發電效率的一倍另外，其在陽光暴曬下，平均每年效率衰減的速度在0.3%！預計有效使用效率時間超過50年！

但哆啦a夢手中的太陽能電池，其發電效率還要強過《火星救援》裡面的太陽能發電技術，達到了49.2%!

之所以有這樣高的轉化效率，是因為其採用了新型的奈米結構材料。

這種奈米結構材料比《火星救援》世界使用的複合鈣鈦礦材料要先進，效能更高，效率更高。

新型奈米結構材料可以提供更好的抗反射塗層，使更多的陽光進入太陽能電池。

由奈米線網格製成的電極幾乎可以完全透明。

由絕緣材料而不是半導體制成的奈米柱可以透過多種方式提升太陽能電池效能。

奈米柱不吸收光，具有與周圍材料不同的折射率，因此某些波長的光從陣列上反射出來。這些奈米柱可以在鈣鈦礦和矽間形成一個獨立層。