MIT科学家通过模仿桑蚕织茧来3D打印小亭子

设计师往往通过仿生设计从大自然里获得设计灵感，这些被模仿的对象是物竞天择中的幸存者，是久经考验的，其中往往蕴含着问题的最佳解。MIT媒体实验室的科研人员们正在从桑蚕身上寻找答案，通过模仿蚕编织蚕茧的方式来3D打印一个小亭子，目的是打破现有加层制造技术在建造规模方面的限制。

蚕茧外表面的彩色扫描电镜图片

3D打印亭子的项目由建筑师兼介导物质集团（Mediated Matter Group）创始人Neri Oxman领衔，还有来自塔夫茨大学和哈弗大学的研究人员。该小组将微型磁铁固定在桑蚕的头部，用来发现蚕是如何在自己的头部周围“打印”蚕茧的。通过跟踪蚕的头部的运动轨迹，科学家们希望把收集的跟踪数据导入到3D打印机里面，打印机上连有机器臂，从而在更大规模上研究生物结构。

目前3D打印机大多用来生产同种性质的单一材料，而大自然里的材料往往显示出多样化的特性。比如蚕在织茧时头部呈8字形旋转，从而会改变蚕丝纤维的密度和纹路，通过这种动作能够根据结构和环境的限制来控制蚕茧的机械性质，进而让编织出来的蚕茧外面粗糙，内部柔软。相当于一部可以打印多种材料的移动3D打印机。

这个蚕丝亭子将使用MIT媒体实验室的数字制造技术建造，预计将在4月22日开工，范围为3.7×3.7米。Oxman认为，在建筑领域内，这种采用机器臂的自由打印方式要比现有3D打印机更有前景。后者只能沿着3个轴运动，并且在打印时需要同时打印复杂的支撑结构，防止打印部件倒塌。

她表示未来的建筑物有可能是由一群微型机器人建造的。3D打印首先是一种组织材料的方式，从这个角度看的话人们有可能超越现有技术，摆脱现有限制，将其应用在结构、材料更加复杂的建筑业中。比如通过4D打印技术（响应式打印）可以克服材料限制，通过使用多台交互式打印机可以摆脱结构限制，通过机器臂把加层制造变成3D空间内的编织制造（她称之为“数控编织”）可以摆脱工艺限制。

Oxman相信，在短期内，只有在改变传统建造工艺并对文化背景保持敏感的情况下，3D打印技术在建筑业中才能获得成功。如果只是使用更大的打印平台，规模限制很难突破，如果采用集群建造或能够在打印过程中加入钢筋的话，那么建造业才能真正实现重大突破。