雖然專(zhuān)家們都會(huì)告訴你，增材制造技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了好幾十年了，但是在自然界中，它的歷史可不是這么短。最近，生物學(xué)家和藝術(shù)家Jennifer Berry通過(guò)她的一個(gè)項(xiàng)目提醒我們，千百年來(lái)，密封一直在用自己的身體打印蜂窩結(jié)構(gòu)。為了展示這一點(diǎn)，她開(kāi)發(fā)了一臺(tái)可充分利用蜜蜂制造能力的B-code 3D打印機(jī)。

      Berry是一位專(zhuān)門(mén)研究蜜蜂的生物學(xué)家，她說(shuō)：“蜜蜂是世界上第一種3D打印機(jī)，它們用自己的身體產(chǎn)生的材料進(jìn)行制造，這種材料可生物降解，甚至可回收利用。”聽(tīng)起來(lái)似乎是不錯(cuò)的3D打印工具，不是嗎?

     Berry解釋說(shuō)，這個(gè)靈感在她十年前開(kāi)始接觸早期的增材制造概念時(shí)就有了。“當(dāng)時(shí)我們稱(chēng)它在“生長(zhǎng)”出一個(gè)零件，非常類(lèi)似于自然界制造東西的方式。然后生長(zhǎng)出零部件的想法成了我如今開(kāi)發(fā)這臺(tái)B-code 3D打印機(jī)的基礎(chǔ)。”她說(shuō)。“B-code打印出來(lái)的東西都是完全可食用、可生物降解的，它是完全可持續(xù)的，不依賴(lài)石油，沒(méi)有二氧化碳，而且生產(chǎn)沒(méi)有浪費(fèi)。”她解釋道。

       Berry實(shí)際上把蜜蜂看成了一種小型的飛行3D打印機(jī)。在這種情況下，噴嘴就是蜜蜂的嘴，它能生成長(zhǎng)長(zhǎng)的線(xiàn)并彼此沉積在空氣中固化形成蜂窩，甚至是完整的蜂巢。顯然，蜂蠟就是其中的打印材料。“蜂蠟的化學(xué)分子式是C15H31COOC30H6I，其中包括了超過(guò)300種不同的化學(xué)成分，比如棕櫚酸酯、棕櫚油酸、油酸酯和長(zhǎng)鏈脂肪醇等。這種生物高聚物有點(diǎn)類(lèi)似于人類(lèi)在使用更加有毒和持久性的石油基塑料之前的那種早期的熱塑性塑料。”Berry解釋說(shuō)。

      而且，Berry發(fā)現(xiàn)單只蜜蜂的本能與我們使用的計(jì)算機(jī)之間也有一定的相似之處。“蜜蜂在工作時(shí)使用一種簡(jiǎn)單的邏輯，有點(diǎn)類(lèi)似于現(xiàn)代計(jì)算中的代碼，其中包括二進(jìn)制代碼，if-then語(yǔ)句和go to語(yǔ)句等。我將這套指令稱(chēng)為B-code。”她說(shuō)。“這套反饋信號(hào)會(huì)推動(dòng)蜜蜂開(kāi)始造槽，其觸發(fā)器包括花蜜流出，這代表了可用的花蜜超過(guò)了蜜蜂種群的需求，隨著花蜜流出信號(hào)的增多，就產(chǎn)生了類(lèi)似yes或no的二進(jìn)制輸出。”蜜蜂會(huì)有自己的維度來(lái)確定它們需要制造的巢的深度和寬度，Berry稱(chēng)之為“蜜蜂-空間”。

      那么蜜蜂如何進(jìn)行3D打印呢？他們不斷地以2毫米的偏差制造六邊形，最終使其變形成為一個(gè)圈子。Berry解釋說(shuō)，這是數(shù)百萬(wàn)年進(jìn)化的結(jié)果，導(dǎo)致如今蜜蜂可以本能地制造出具有高拉伸強(qiáng)度和最小表面積的結(jié)構(gòu)。一個(gè)蜂巢可以支撐高達(dá)五十倍于自身的重量，非常值得我們的制造/建筑行業(yè)學(xué)習(xí)。這些巢是由幼蜂3D打印的，它們的嘴邊就長(zhǎng)著蠟腺。這些幼蜂消耗大量的蜂蜜，從這些腺體中擠出溫度在91度—97度之間的長(zhǎng)鏈脂肪酸，然后以大約1-3毫米之間的尺度將其一點(diǎn)點(diǎn)的堆積起來(lái)。

      總之，這個(gè)過(guò)程與3D打印的相似之處在于——蜜蜂是基于一種二進(jìn)制的方法使用功能強(qiáng)大的“生物線(xiàn)材”去擠出預(yù)先設(shè)定好的形狀。但是Berry需要更進(jìn)一步。根據(jù)她的B-code原理，Berry甚至制造出了一種“3D打印機(jī)”，將蜜蜂當(dāng)作擠出機(jī)，而它的身體同時(shí)也產(chǎn)生線(xiàn)材。Berry這樣做的目的并不只是為了記錄其3D打印過(guò)程，同時(shí)也要對(duì)其操作以形成新的形狀——就像一臺(tái)真正的蜜蜂3D打印機(jī)那樣。

您可以從上方和下方的圖片中看到，這個(gè)3D打印機(jī)外形就是一個(gè)封閉的罩子，這樣可以保護(hù)和限制蜜蜂的活動(dòng)空間，并為它們提供有力的建造環(huán)境。她解釋說(shuō)：“這種透明的外殼是用PETG制造的，相當(dāng)滑溜，這樣可以防止蜜蜂吧巢直接建在外殼上。”

而且這被稱(chēng)為“3D打印機(jī)”的外殼還有一些特殊的功能。“一個(gè)蜂巢里面的環(huán)境必需保持平衡，溫度大約為華氏92度，濕度在50-60%之間。我通過(guò)將放在一個(gè)溫度受控的房間里來(lái)幫助維持它的溫度，而且由于塑料外殼是不透氣的，為此我在隱蔽的地方開(kāi)了幾個(gè)口。”Berry解釋說(shuō)。此外，她還安裝了一束紅色LED等——蜜蜂是無(wú)法看到的——以便于對(duì)工作的3D打印機(jī)進(jìn)行記錄。

      如今Berry已經(jīng)能夠操縱蜜蜂的工作，促使它們按照一個(gè)特定的圖案制造。盡管蜜蜂在制造期間來(lái)來(lái)去去，但是在它們“打印”完成之后唯一的通道就是一個(gè)單向的門(mén)，這樣它們一旦離開(kāi)就不會(huì)再回來(lái)了。“這是一個(gè)緩慢消耗的游戲，當(dāng)蜜蜂餓了的時(shí)候它們一旦離開(kāi)，就不能回來(lái)。這將確保蜂蜜和卵在打印完成之不會(huì)存在。”她說(shuō)。“當(dāng)足夠數(shù)量的蜜蜂離開(kāi)3D打印對(duì)象之后，將打開(kāi)打印床，其余的蜜蜂通過(guò)人工與它們的蜂王和卵在新的蜂房里團(tuán)聚。”

顯而易見(jiàn)，這種蜜蜂3D打印機(jī)能夠創(chuàng)建的對(duì)象形狀肯定十分有限，但似乎讓我們觸及到了一絲大自然造物的奧秘。這中間與我們的3D打印方式似乎真的有某種難以言喻的相似性。

(責(zé)任編輯：admin)

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