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设想如果有一天我们能通过3D打印机使用复合材料来创造一种比任何传统制造工艺制造的都更为轻便和坚固的美军防弹衣，而这一切今天就可以实现。

在劳伦斯·利弗莫尔国家实验室，研究人员正在彻底改变3D打印的方式。从喷气发动机到卫星再到橄榄球头盔，企业家们正致力于将这些投入生产。

在加州利弗莫尔由联邦政府资助的研究中心，科学家们正致力与研究一种可以融合不同3D打印原材料的3D打印技术。他们同样通过测试元件的耐热耐压性这些基础物理和化学层次来推测产品的表现如何。他们的研究可以为任何公司所生产的从汽车发动机到飞机，从卫星到航天器等提供关键信息。

“这将彻底改变制造业，”材料科学家和工程师EricDuoss说道。“也就是说3D打印将结合定制属性和产品属性这些传统制造业不可能做到的来颠覆制造业本身。”

制造新方法

3D打印，是逐层连续制造三维物体的方法。该技术已得到了广泛的媒体关注，在过去的一年，手枪，手机配件或是牙刷等等都可以用3D打印来制造。

埃里克强调，他们正在做的工作虽然不会改变的三维打印的固有格局，但它会改变很多公司对他们制造的产品的想法。

“希望这是一个具有更多可能性同时省时省地省花费来制造东西的新方法”Eric说道。

Gartner公司研究总监PeteBasiliere表示，许多大学和实验室正在研究3D打印，但是劳伦斯·利弗莫尔拥有的资源却可以推动这个技术的进步。

“关键是，这将打开大门，为设计人员创建一个以前不可能实现的机会，”Basiliere说道。“工程师和设计师将有另一套工具，来让他们能够创造更有创造性的产品。”

美国航空航天局也一直在谈论使用3D打印机的好处：在太空中，这将使宇航员有可能在国际空间站或未来的深空飞行、火星或小行星任务中制造备用零件甚至是食物。

是科学，而不是艺术

劳伦斯·利弗莫尔实验室的研究人员不但希望使制造商用3D打印制造更多的产品，更希望他们可以制造那些传统方法制造不了的东西。这需要他们以超前的技术，从细胞层面来理解整个制造过程是如何发生的。

“我们正在努力使3D打印更像一门科学而不是一门艺术，”利弗莫尔的材料工程部的DianeChinn说道，“这需要我们来预测某些特定部分是如何工作的。”

研究人员需要踏踏实实的去研究每一个制造元件的内部纹理。要做到这一点，他们使用的是数据挖掘和高达160核处理器的计算机集群，而且他们还需要开发的算法和计算机代码来研究微观层面。

“当我们添加了一个层物质，它内在的压力是如何变化的？”实验室的方法部组长BobFerencz解释道，“新一层材料融化时，原来那层会继续被加热，那么这样被反复加热过的原料又会发生什么呢？”

改变结构来改变其属性

科学家在实验室中同时又更换了3D打印工艺中的原料。

所谓材料，其强度、密度和耐热耐压性主要是由其微观结构来决定的。通过重新设计原材料的微观结构，科学家们可以创造出具有特殊性质且不存在于自然界的复合材料。

劳伦斯·利弗莫尔实验室的研究人员正在研究的材料包括金属粉末和聚合物，用来制造基础科学和工程用材料。通过改变材料的分子结构来改变其特性。

“我们可以创造超越普通物理特性的基于复杂空间设计的微观物理结构来制造更轻更坚固甚至是随温度变化而展现不同性质的材料，”EricDuoss解释道，“比如我们可以通过改变材料的基本架构来改变材料对热和力的反应，这就是现在有个公司可以制造出不会热胀冷缩或是随升温而降低强度的发动机。”

“通过特定的设计，可以控制热膨胀，”Duoss说道，“我们可以创造出随着温度增加而缩小的材料。这就使制造出在陆地上和在太空中或其他环境中都保持原状的材料成为可能。”

产生新的原料

来自IDC研究公司的分析师RobertParker说，发展3D打印技术的关键是创造出更多种类的适用于3D打印技术的原料。

“而限制更广泛的原材料应用于3D打印的一个重要因素正是现有的3D打印材料。”Parker说道。

劳伦斯·利弗莫尔的科学家当然也想不仅仅局限于塑料聚合物等来应用于3D打印。这使得他们希望开发一种技术来融合聚合塑料和金属粉末来创建出一个物体。

新的3D打印产品能够通过内置传感器来实现多种材料的复合打印。

例如，通过使用不同的金属或金属和塑料的组合，3D打印出的警用或军用防弹衣就可以变得比现有层层排布的传统技术制造的防弹衣更轻便、更强韧。

这种技术也有可能使一些公司来打印全定制的、具有适合的泡沫填充物的橄榄球头盔；将传感器置于泡沫中，我们就可以跟踪橄榄球队员所受到的冲击的强度、次数从而使运动员免于脑部损伤。

如今，我们可以得到可以打印3种塑料的打印机，它们实质上是一种塑料却有着不同的颜色...但是如果有人能想出打印不同物质的方法，就像是以一种物质作为基质来携带带电荷的另一种物质，这就会使一个两步过程缩减为一步过程。而这就会大大降低成本和改进质量。