3D掃描與3D打印結(jié)合

三維立體打印屬于一種快速成型(Rapid prototyping)技術(shù)，是一種由CAD數(shù)據(jù)(3D掃描數(shù)據(jù))通過成型設(shè)備以材料累加的方式制成實(shí)物模型的技術(shù)。這一成型過程不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機(jī)床就可以打造出任意形狀。它可以自動(dòng)、快速、直接和精確地將計(jì)算機(jī)中的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為模型，甚至直接制造零件或模具，從而有效的縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量并縮減生產(chǎn)成本。

 
3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)原理

三維打印機(jī)采用分層加工，疊加成型方式來“造型”，會(huì)將設(shè)計(jì)品分為若干薄層，每次用原材料生成一個(gè)薄層，再通過逐層疊加獲得3D實(shí)體。這一點(diǎn)它與噴墨打印機(jī)工作方法十分類似，3DP是一層一層地印，而噴墨打印機(jī)是一條直線一條直線地噴，通過若干直線的疊加形成圖像。它通過對(duì)電腦中三維軟件的識(shí)別，進(jìn)行STL(三角網(wǎng)格格式)轉(zhuǎn)換，再結(jié)合切層軟件確定擺放方位和切層路徑，并進(jìn)行切層工作和相關(guān)支撐材料的構(gòu)造。

 
時(shí)尚用3D打印

最后使用噴頭將固態(tài)的線型成型材料加熱成半熔融狀態(tài)之后擠出來，和支撐材料自下而上，一次一層的構(gòu)鑄成最終實(shí)體。簡(jiǎn)單的說，可以理解為軟件把物體分成若干個(gè)橫截面，而三維打印機(jī)將這些橫截面一次一層的沉淀、堆積，最終形成我們所需的實(shí)體。

3D打印機(jī)可以用各種原料打印三維模型，使用3D輔助設(shè)計(jì)軟件，工程師設(shè)計(jì)出一個(gè)模型或原型之后，無論設(shè)計(jì)的是一所房子還是人工心臟瓣膜，之后通過相關(guān)公司生產(chǎn)的3D打印機(jī)進(jìn)行打印，打印的原料可以是有機(jī)或者無機(jī)的的材料，例如橡膠、塑料、甚至是人體器官，不同的打印機(jī)廠商所提供的打印材質(zhì)不同。

3D掃描揭開1700年前木乃伊性別之謎

據(jù)國外媒體報(bào)道，英國專家利用先進(jìn)的3D掃描技術(shù)，揭開了一具擁有1700年歷史的埃及木乃伊的性別之謎，發(fā)現(xiàn)它其實(shí)是一個(gè)身穿女裝的男孩。

這個(gè)男孩生活在大約公元350年，專家希望通過醫(yī)學(xué)掃描確定其性別，揭開它身患致命腦出血的謎團(tuán)。這具木乃伊如今保存在英國艾塞克斯郡的薩福隆·沃爾登博物館，自1878年在私人收藏中被發(fā)現(xiàn)以來，就披上了神秘面紗。2009年的研究發(fā)現(xiàn)，木乃伊被具有女性特征的衣物包裹著，胸前穿著錐形胸衣，還戴著女性手鐲。

 
該木乃伊具有1700年的歷史，CT掃描最終發(fā)現(xiàn)這其實(shí)是一個(gè)身穿女裝的男孩

最新CT掃描是在劍橋市阿登布魯克醫(yī)院進(jìn)行的，最終揭開了這個(gè)千古謎團(tuán)，發(fā)現(xiàn)這具木乃伊其實(shí)只是一個(gè)身穿女裝的男孩。這些驚人的照片還顯示，男孩死時(shí)年齡在4到5歲之間，死前顱骨斷裂，大腦出血，鎖骨碎裂，至于他為何遭受了如此大的傷害，原因還是一個(gè)謎。薩福隆·沃爾登博物館館長卡羅琳·維格菲爾德(Carolyn Wingfield)說，男孩要比專家最初認(rèn)為的小兩歲或三歲。

她補(bǔ)充說：“我們通過CT掃描獲得了木乃伊內(nèi)臟、骨骼和包裹材料的清晰照片，這些照片證實(shí)此人是男性，根據(jù)牙齒和骨骼生長判斷，他的年齡在四到五歲之間。他的骨骼很堅(jiān)實(shí)，但腦袋右側(cè)太陽穴上方的裂縫清晰可見，而右臂的鎖骨還斷裂，這些都發(fā)生在他死之前。”

 
木乃伊在阿登布魯克醫(yī)院接受CT掃描

“大約在死前三周，摔倒或其他厄運(yùn)可能降臨到他的頭上。我們沒有發(fā)現(xiàn)他患病的證據(jù)。很顯然，他來自一個(gè)富裕的家庭，尸體用防腐材料保存，同時(shí)用亞麻細(xì)布包裹，一根木棒放在后背支撐他的身體。至于他為何被用女人的裹尸布包裹著，原因還是一個(gè)謎。”

Drexel 大學(xué)研究將3D掃描 / 3D打印技術(shù)用以打造機(jī)器

光是將3D打印機(jī)、3D掃瞄器與自動(dòng)機(jī)器人技術(shù)分別應(yīng)用，就已經(jīng)可以創(chuàng)造非常多造福人類的用途。不過現(xiàn)在，一群來自 Drexel 大學(xué)的科學(xué)家正研究將以上三項(xiàng)技術(shù)予以融合的全新應(yīng)用，希望能成功塑造出可供教育與實(shí)驗(yàn)用途的小型恐龍骨架模型。

 
3D掃描與3D打印

首先，他們透過 3D 掃瞄器將恐龍骨骼標(biāo)本先數(shù)字化之后，再經(jīng)由 3D 打印機(jī)打造出體積縮小些的等比例模型，科學(xué)家們更期望能以此為基礎(chǔ)制造出能正常運(yùn)作的機(jī)器人模型，來幫助研究這些恐龍與其他生物在史前環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)原理。此計(jì)劃預(yù)計(jì)將于今年完成恐龍的肢體部份，之后一兩年間則會(huì)將研究方向轉(zhuǎn)為制造出完全復(fù)制恐龍運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的機(jī)器龍模型。不知道未來是否有機(jī)會(huì)能在科學(xué)博物館里親眼見到這些恐龍機(jī)器人的展出，想必應(yīng)該會(huì)更有置身侏羅紀(jì)公園的感覺吧。

酷設(shè)計(jì)：簡(jiǎn)易3D掃描儀

來自NASA實(shí)驗(yàn)室的研究員 Andy Barry 用視像頭和鐳射設(shè)備自制了簡(jiǎn)易3D掃描儀。

 
Andy Barry自制簡(jiǎn)易3D掃描儀

Barry 認(rèn)為市面上的產(chǎn)品都太貴了，他的目標(biāo)是讓這種產(chǎn)品足夠便宜以使每個(gè)人都可以擁有一臺(tái)。在大四的時(shí)候，他用了3個(gè)星期造出原型機(jī)，在借下來的寒假里邊他改進(jìn)了機(jī)器。而在實(shí)驗(yàn)室的這個(gè)夏天里，他已經(jīng)成功掃描人臉并用塑料制模。另外，這部設(shè)備還可以幫助修復(fù)受損的塑料物件。

 
Andy Barry自制簡(jiǎn)易3D掃描儀

3D掃描儀的設(shè)備的工作原理并不復(fù)雜，把物件放在攝像頭面前然后通過紅色鐳射光束掃描。當(dāng)物件靠近攝像頭的時(shí)候，光束會(huì)轉(zhuǎn)移到物件的兩側(cè)，再經(jīng)過電腦計(jì)算就可以得出物件的厚度。Barry 希望通過 MakerBot 來銷售自己的發(fā)明，售價(jià)約為200美元。

全文總結(jié)：三維掃描系統(tǒng)是集光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高新技術(shù)，是對(duì)物體空間外形和結(jié)構(gòu)及色彩進(jìn)行掃描，以獲得物體表面的空間坐標(biāo)。它的重要意義在于能夠?qū)?shí)物的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字。

三維掃描系統(tǒng)可以用于建筑和土木工程、加工工業(yè)和數(shù)字工廠、檢測(cè)和逆向工程、歷史遺產(chǎn)恢復(fù)工程、取證和事故現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用等場(chǎng)合。與三維打印機(jī)技術(shù)相結(jié)合，可以將數(shù)據(jù)真實(shí)化，為科學(xué)研究、數(shù)據(jù)分析，以及我們的生活帶來便利。