生物學家開發出仿生蜜蜂的3D打印機B-code
雖然專家們都會告訴你，增材制造技術已經出現了好幾十年了，但是在自然界中，它的歷史可不是這么短。最近，生物學家和藝術家Jennifer Berry通過她的一個項目提醒我們，千百年來，密封一直在用自己的身體打印蜂窩結構。為了展示這一點，她開發了一臺可充分利用蜜蜂制造能力的B-code 3D打印機。
Berry是一位專門研究蜜蜂的生物學家，她說：“蜜蜂是世界上第一種3D打印機，它們用自己的身體產生的材料進行制造，這種材料可生物降解，甚至可回收利用。”聽起來似乎是不錯的3D打印工具，不是嗎?
Berry解釋說，這個靈感在她十年前開始接觸早期的增材制造概念時就有了。“當時我們稱它在“生長”出一個零件，非常類似于自然界制造東西的方式。然后生長出零部件的想法成了我如今開發這臺B-code 3D打印機的基礎。”她說。“B-code打印出來的東西都是完全可食用、可生物降解的，它是完全可持續的，不依賴石油，沒有二氧化碳，而且生產沒有浪費。”她解釋道。
Berry實際上把蜜蜂看成了一種小型的飛行3D打印機。在這種情況下，噴嘴就是蜜蜂的嘴，它能生成長長的線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。“蜂蠟的化學分子式是C15H31COOC30H6I，其中包括了超過300種不同的化學成分，比如棕櫚酸酯、棕櫚油酸、油酸酯和長鏈脂肪醇等。這種生物高聚物有點類似于人類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。
而且，Berry發現單只蜜蜂的本能與我們使用的計算機之間也有一定的相似之處。“蜜蜂在工作時使用一種簡單的邏輯，有點類似于現代計算中的代碼，其中包括二進制代碼，if-then語句和go to語句等。我將這套指令稱為B-code。”她說。“這套反饋信號會推動蜜蜂開始造槽，其觸發器包括花蜜流出，這代表了可用的花蜜超過了蜜蜂種群的需求，隨著花蜜流出信號的增多，就產生了類似yes或no的二進制輸出。”蜜蜂會有自己的維度來確定它們需要制造的巢的深度和寬度，Berry稱之為“蜜蜂-空間”。
那么蜜蜂如何進行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圈子。Berry解釋說，這是數百萬年進化的結果，導致如今蜜蜂可以本能地制造出具有高拉伸強度和最小表面積的結構。一個蜂巢可以支撐高達五十倍于自身的重量，非常值得我們的制造/建筑行業學習。這些巢是由幼蜂3D打印的，它們的嘴邊就長著蠟腺。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度之間的長鏈脂肪酸，然后以大約1-3毫米之間的尺度將其一點點的堆積起來。
總之，這個過程與3D打印的相似之處在于——蜜蜂是基于一種二進制的方法使用功能強大的“生物線材”去擠出預先設定好的形狀。但是Berry需要更進一步。根據她的B-code原理，Berry甚至制造出了一種“3D打印機”，將蜜蜂當作擠出機，而它的身體同時也產生線材。Berry這樣做的目的并不只是為了記錄其3D打印過程，同時也要對其操作以形成新的形狀——就像一臺真正的蜜蜂3D打印機那樣。
您可以從上方和下方的圖片中看到，這個3D打印機外形就是一個封閉的罩子，這樣可以保護和限制蜜蜂的活動空間，并為它們提供有力的建造環境。她解釋說：“這種透明的外殼是用PETG制造的，相當滑溜，這樣可以防止蜜蜂吧巢直接建在外殼上。”
而且這被稱為“3D打印機”的外殼還有一些特殊的功能。“一個蜂巢里面的環境必需保持平衡，溫度大約為華氏92度，濕度在50-60%之間。我通過將放在一個溫度受控的房間里來幫助維持它的溫度，而且由于塑料外殼是不透氣的，為此我在隱蔽的地方開了幾個口。”Berry解釋說。此外，她還安裝了一束紅色LED等——蜜蜂是無法看到的——以便于對工作的3D打印機進行記錄。
如今Berry已經能夠操縱蜜蜂的工作，促使它們按照一個特定的圖案制造。盡管蜜蜂在制造期間來來去去，但是在它們“打印”完成之后唯一的通道就是一個單向的門，這樣它們一旦離開就不會再回來了。“這是一個緩慢消耗的游戲，當蜜蜂餓了的時候它們一旦離開，就不能回來。這將確保蜂蜜和卵在打印完成之不會存在。”她說。“當足夠數量的蜜蜂離開3D打印對象之后，將打開打印床，其余的蜜蜂通過人工與它們的蜂王和卵在新的蜂房里團聚。”
顯而易見，這種蜜蜂3D打印機能夠創建的對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。
(責任編輯：admin)
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