趙君鵬
目前,全球沙漠化日益嚴(yán)重,不斷吞噬著人們的良田,使得治沙成了一個世界性的難題。但在未來,也許沙漠中將會矗立起一座座城市,而這些城市所用的主要建材便是沙子。
這是怎么一回事兒呢?我們首先得從3D打印技術(shù)說起。其實(shí),3D打印技術(shù)的原理和普通打印相似,都是先在電腦中設(shè)計好藍(lán)圖,然后通過打印機(jī)將藍(lán)圖變?yōu)閷?shí)物。只不過,普通打印的藍(lán)圖是平面的,打印機(jī)中裝的是油墨和紙;而3D打印的藍(lán)圖是立體的,打印機(jī)中裝的則是粉末狀的塑料、金屬等。3D打印機(jī)將粉末狀的原料經(jīng)過高溫熔化后,依據(jù)設(shè)計圖逐層掃描然后疊加,就將電腦上的設(shè)計圖變成了實(shí)物。3D打印技術(shù)從出現(xiàn)到如今不過三十年的時間,已取得了許多令人矚目的成就,人們可以用它打印建筑物、藝術(shù)品、機(jī)械部件、人造器官等。
3D打印技術(shù)和沙漠看似風(fēng)馬牛不相及,但也有人腦洞大開,把兩者聯(lián)系了起來。比如德國工業(yè)設(shè)計師馬庫斯·克賽爾。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn),馬庫斯·克賽爾制造出了可以在沙漠中使用的“太陽能燒結(jié)機(jī)”。什么是燒結(jié)?燒結(jié)就是加熱粉末狀物質(zhì),然后將其轉(zhuǎn)化為固體。這個機(jī)器采用了3D打印技術(shù),所使用的能源是太陽能,原料是沙子。沙子的主要成分是二氧化硅,加熱到1710℃時開始熔化,它是制造玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料等物質(zhì)的原料之一。
太陽能燒結(jié)機(jī)工作時,工作人員通過傳送帶將沙子運(yùn)送到沙盒上,陽光通過透鏡把沙子加熱到足夠高的溫度,使沙子熔化。之后,機(jī)器依據(jù)電腦中設(shè)計的立體圖形,自動分層打印,然后層層疊加,打印出立體結(jié)構(gòu)。這臺機(jī)器還有一個光感器,能感受到太陽光的方位,并且可以據(jù)此指令調(diào)整位置,以保證太陽能充足。人們只需要根據(jù)設(shè)計意圖,將3D建模數(shù)據(jù)輸入電腦,然后按下開關(guān),太陽能燒結(jié)機(jī)就可以自動打印各種形狀了。
無獨(dú)有偶,中國也有設(shè)計師運(yùn)用3D打印技術(shù)開發(fā)沙漠資源。清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計系教授邱松帶領(lǐng)自己的研究生設(shè)計出作品“通天沙塔”。這一作品在國際的摩天樓設(shè)計大賽中備受矚目。之所以叫“沙塔”,是因?yàn)樗脑O(shè)計材料就地取材,他們利用太陽能,通過3D打印技術(shù)直接將沙漠中的沙子轉(zhuǎn)化為建筑材料。
通天沙塔由地上部分、地表、地下部分組成。地上部分由許多獨(dú)立的單體建筑構(gòu)成,邱松采用了多組螺旋骨架結(jié)構(gòu),設(shè)計靈感來自于沙漠中常見的龍卷風(fēng)和風(fēng)蝕蘑菇。建筑造型未來感十足,不僅保證了建筑內(nèi)部空氣的流動,還可以利用地表和高空的溫差,在建筑頂部形成冷凝水,為建筑中的人們提供寶貴的水源。它能為建筑提供太陽能、風(fēng)能等清潔能源,完全是零排碳。建筑群的地表與地下部分相互連接,既方便了不同建筑空間中人們的交流,又滿足了沙漠中固沙的需求。這個設(shè)計為人們治理沙漠、利用沙漠提供了新的思路。
要想更好地開發(fā)沙漠,人類就必須先走進(jìn)沙漠。可人不是駱駝,在沙漠中行走既費(fèi)時又費(fèi)力,該怎么辦呢?圣地亞哥大學(xué)的研究人員發(fā)明了能在沙地上行走的機(jī)器人。這種機(jī)器人長度僅為12厘米,它的頭部和尾部由3D打印機(jī)制造,材料均為塑料。機(jī)器人的體內(nèi)有電池和電機(jī),如同魚在游動時魚尾起推進(jìn)和掌舵的作用。在沙地上行走時,電機(jī)會帶動機(jī)器人的尾部旋轉(zhuǎn),推動它不斷前進(jìn),而前進(jìn)時,機(jī)器人的頭部始終保持平衡。它的發(fā)明者表示,這種3D打印出來的機(jī)器人可能是未來更高級的螺旋行走機(jī)器人的初級版,它將會廣泛運(yùn)用于沙漠研究與開發(fā)等方面。
雖然,太陽能燒結(jié)機(jī)、通天沙塔、沙漠行走機(jī)器人這些設(shè)想,離大規(guī)模的應(yīng)用、推廣還有一段距離,但是,如同當(dāng)初人們質(zhì)疑斯蒂芬森發(fā)明火車機(jī)車、萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)一樣,誰能斷定3D打印技術(shù)在未來的沙漠治理和開發(fā)方面不會有杰出的貢獻(xiàn)呢?endprint