研究人员首次使用 3D 打印技术制造出了一款消费电子设备，即一个扬声器，它几乎在从打印机取出后就可以立即使用。
康奈尔大学的机器人专家霍德·利普森及其同事的这项工作表明，3D 打印可能很快就足够成熟，能够让人们按需制造完整的设备。
康奈尔大学的机械工程师阿普尔瓦·基兰告诉 Txchnologist：“这个项目最令人兴奋的部分是，它为消费电子产品和有源系统的 3D 打印铺平了道路。我们在实验室开发的 3D 打印墨水的一个优点是，即使它们用于高级应用，也不是有害化学物质，而且它们的配方非常简单，人们甚至可以在车库里摆弄它们。我们希望通过这项工作，3D 打印将开启一个开放式创新的时代。”
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技术日趋成熟
世界正在目睹 3D 打印机的快速发展，它使用越来越多的材料（塑料、陶瓷、玻璃、金属，甚至更不寻常的材料，如糖、土豆泥、巧克力和活细胞）根据蓝图制造物品。这些机器通常通过铺设薄层材料来工作，很像普通的打印机，只是它们将各层叠加在一起以创建三维物体。
越来越多的研究人员正在使用业余和工业 3D 打印机来制造复杂设备的零部件，例如机器人和喷气发动机。
扬声器是相对简单的设备，通常由塑料、导电和磁性部件制成。康奈尔大学的研究人员用三种组件制造了他们的扬声器：一个塑料外壳、一个导电线圈和一个磁铁。
为了打印扬声器，研究人员使用了由利普森及其同事埃文·马龙最初开发的 Fab@Home 可定制研究打印机。对于线圈，他们使用了导电银墨水；对于磁铁，他们使用了粘稠的锶铁氧体混合物；对于外壳，他们使用了 3D 打印机通常挤出的塑料。
康奈尔大学的电气工程师罗伯特·麦柯迪说：“事实证明，这些扬声器相对容易打印。”
为了演示，研究人员将一个新打印的微型扬声器连接到放大器导线，并播放了美国总统巴拉克·奥巴马 2013 年国情咨文中提到 3D 打印的片段。
麦柯迪说：“令我们个人感到兴奋的是，我们以这种方式使用了消费级 3D 打印机，因此其他人可以很容易地复制这项工作。”他解释说，Fab@Home 底盘是不同元素的混合体，其中包括一些来自市售的MakerBot 3D 打印机的元素。
工作室和电机即将出现
该研究团队之前曾使用 3D 打印技术制造过电子设备，尽管这种设备现在不太可能被普遍使用。他们创建了一个维尔电报机，即塞缪尔·莫尔斯和阿尔弗雷德·维尔用来发送第一个莫尔斯电码电报的古董电报接收器和记录器。为了演示该设备工作正常，研究人员接收并打印了莫尔斯和维尔 1844 年首次发送的同一条消息——“上帝创造了什么”。
在未来 3D 打印机将能够生产的电子产品方面，麦柯迪说，一个显而易见的选择是麦克风，因为用于扬声器的相同组件可以帮助创建麦克风。
麦柯迪说：“你可以想象一个很酷的演示，你在其中拥有这个你打印的扬声器-麦克风，将其连接到麦克风，然后播放你刚刚录制的内容。”
他们已经计划打印更复杂和更有趣的系统。麦柯迪说，下一步是“3D 打印一个可工作的电动机，无论是交流还是直流，都有旋转部件。”打印旋转部件是可行的，因为“我们已经看到如何 3D 打印齿轮，有时甚至 3D 打印整个可工作的齿轮组件。”
基兰说：“我们希望在几年内演示一个自供电系统的 3D 打印，这是一个带有活动部件和 3D 打印电源单元的 3D 打印设备。”
研究人员警告说，人们在家打印电子产品还需要一段时间。目前的家用 3D 打印机无法高效地处理制造复杂设备所需的多种材料。
麦柯迪说：“想象一下像 iPhone 这样非常复杂的东西可以从家用 3D 打印机上滚下来，这完全是幻想，我们没人这样想。它还不够方便，不能成为真正的大批量、低成本的制造形式，但它可以让人们在他们想要的东西中实现灵活性和定制。”
一个主要的挑战是并排制造不同的材料。基兰说：“例如，并排打印塑料和钢可能具有挑战性，因为塑料在 200 摄氏度时熔化，而钢在 1400 摄氏度时熔化。在这种情况下，正确的方法是开发两种分别像钢和塑料一样表现的新材料，但它们的物理特性彼此接近。”
尽管如此，3D 打印的潜力可能不仅仅如此，基兰设想该技术可以在太空任务中构建更换零件和计划外的设备。
麦柯迪说：“我们希望人们复制我们所做的事情，并继续发展。”
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