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3D打印技術(shù)五大新進(jìn)展
單3D打印通常是采用數字技術(shù)材料 打印機來(lái)實(shí)現的。常在模具制造、工業(yè)設計等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零 部件。下面小編為大家整理了3D打印技術(shù)五大進(jìn)展，歡迎閱讀!
3D打印技術(shù)五大新進(jìn)展
NO.1 中科院光固化3D打印提升100倍速
最近，中科院福建物構所3D打印工程技術(shù)研發(fā)中心林文雄課題組在國內首次突破了可連續打印的3D打印快速成型關(guān)鍵技術(shù)，并開(kāi)發(fā)出了一款超級快速的連續打印的數字投影(DLP)3D打印機。據了解，該3D打印機的速度達到了創(chuàng )記錄的600 mm/h，可以在短短6分鐘內，從樹(shù)脂槽中“拉”出一個(gè)高度為60 mm的三維物體，而同樣物體采用傳統的立體光固化成型工藝(SLA)來(lái)打印則需要約10個(gè)小時(shí)，速度提高了足足有100倍!
傳統的SLA技術(shù)采用逐層固化、層層累積的方式來(lái)構造三維物體，層與層之間需中斷光照射，然后在已固化區域表面重新覆蓋或填充精確、均勻的光敏樹(shù)脂，再進(jìn)行光照射形成新的固化層，這種方式系統復雜且耗時(shí)。2015年3月，美國Carbon3D公司最早提出“連續液面生長(cháng)技術(shù)”(CLIP)。該技術(shù)是通過(guò)透氧材料特氟龍引入氧氣作為固化抑制劑，在樹(shù)脂底部形成一層薄的液態(tài)抑制固化層，形成“固化死區”，避免已固化區域與底部粘連，使固化過(guò)程保持連續性，不僅解決了傳統SLA成型方式的一些缺陷，而且比傳統的3D打印速度快25—100倍，達到500mm/h。
而本次中科院塑造的新型成型技術(shù)能夠獲得最大打印速度超過(guò)600 mm/h，比美國Carbon3D公司發(fā)布的連續3D打印設備速度快約20%。
NO.2 機器人3D打印玻璃工藝問(wèn)世
之前我們曾聽(tīng)說(shuō)過(guò)美國MIT在玻璃3D打印成型技術(shù)上有所突破，然而他們并不是唯一一家。弗吉尼亞理工大學(xué)和羅得島大學(xué)設計學(xué)院也在這條研發(fā)道路上跨出了重要的一步，他們推出了一個(gè)基于機器人的3D打印玻璃程序，并且已經(jīng)取得了一定的成果。據了解，這項新技術(shù)被稱(chēng)為六軸玻璃打印，在2013年由玻璃機器人實(shí)驗室提出，主要由Stefanie Pender和Nathan King兩人協(xié)作開(kāi)發(fā)，目的就是找到玻璃材料和前沿制造技術(shù)的結合點(diǎn)。
目前，他們研發(fā)的這項機器人結合3D打印技術(shù)創(chuàng )造玻璃制品雖然展現出來(lái)產(chǎn)品還比較粗糙，但這確實(shí)是一項意義非凡的創(chuàng )造。通常情況下，3D打印的過(guò)程都是靠噴頭的移動(dòng)形成具體的形狀，而他們是利用的一個(gè)機器人手臂，由于機器人手臂擁有高度的自由度與靈活性，從而彌補了傳統架構過(guò)于機械化的各種缺陷。這項技術(shù)的誕生不僅對于玻璃工藝品制造領(lǐng)域一大促進(jìn)，更能夠促進(jìn)3D打印技術(shù)與機器人加速融合。
NO.3 美科學(xué)家開(kāi)發(fā)全新3D打印工藝!
眾所周知，目前主流的金屬3D打印采用的是激光或者電子束燒結技術(shù)，而使用高能量的激光或者電子束掃描金屬粉末床，使金屬粉末熔化然后粘結在一起冷卻成型進(jìn)而逐層打印。然而，這項技術(shù)或許將逐漸被淘汰掉。近日，美國西北大學(xué)的一個(gè)科研團隊開(kāi)發(fā)出了一種全新的金屬3D打印方法，可以說(shuō)完全顛覆了以往的技術(shù)，它完全摒棄了激光或者電子束，而是采用了一種特質(zhì)液體油墨和常見(jiàn)的熔爐分兩步進(jìn)行，第一步的成形方法和常見(jiàn)的FDM非常類(lèi)似。
這個(gè)科研團隊發(fā)明了一種混合了金屬粉末、溶劑和彈性體粘結劑(一種醫學(xué)領(lǐng)域經(jīng)常會(huì )用到的聚合物)的特殊油墨，這種油墨可以在室溫條件下直接用噴嘴擠出瞬間凝固，而其中因為使用了彈性體粘結劑，所以在這一階段打印出的3D對象可以高度折疊或彎曲成更加復雜的結構，并且可以高達數百層厚而不至于坍塌，然后將已經(jīng)形成的3D結構放在普通熔爐內進(jìn)行燒結，金屬粉末經(jīng)過(guò)加熱則會(huì )融化永久的粘結在一起。
傳統激光、電子束燒結雖然能形成極強的金屬3D結構，但其成本高昂且耗時(shí)，而像一種中控的零部件使用這種方法還有一些限制，其次，用激光逐層加熱的方法會(huì )在不同的區域產(chǎn)生加熱和冷卻的應力，破壞打印對象的微觀(guān)結構。而使用這種新方法，在熔爐內進(jìn)行加熱確保了均勻的溫度和致密結構燒結，不會(huì )產(chǎn)生翹曲和開(kāi)裂。并且，它可以一次使用多個(gè)擠出噴嘴，以更快速度打印出高達數米的3D結構，唯一的限制可能就是熔爐的尺寸了。
NO.4 3D打印人體微器官和干細胞
過(guò)去，胚胎干細胞3D打印機只能制造平面排列或簡(jiǎn)單的堆積，這被稱(chēng)為細胞“石筍”。如今，研究者聲稱(chēng)他們首次開(kāi)發(fā)出能夠用3D打印技術(shù)來(lái)裝填胚胎干細胞的方法。他們發(fā)明了一種胚胎干細胞3D打印機，能夠通過(guò)逐層構建的方式來(lái)裝填干細胞，從而形成所需要的立體結構。
這項研究是由北京清華大學(xué)(Tsinghua University)的孫偉教授和費城德雷塞爾大學(xué)(Drexel University)的機械工程教授合作進(jìn)行，他們聲稱(chēng)可以在可控條件下用3D打印來(lái)快速制造胚體，生產(chǎn)一模一樣的胚胎干細胞模塊，理論上這些模塊還可以像樂(lè )高積木一樣搭建組織甚至微器官。
實(shí)驗中，研究者同時(shí)還用水凝膠打印了小鼠胚胎干細胞，這種材料與軟性隱形眼鏡的`材料屬同類(lèi)。而且，據他們的最新研究顯示，90%的細胞能夠在打印過(guò)程中存活下來(lái)，這些細胞會(huì )在水凝膠支架中增殖成胚體，還會(huì )分泌健康胚胎干細胞才會(huì )分泌的蛋白，而且還能將水凝膠再次溶解獲得胚體。
他們的下一步工作是研究怎樣通過(guò)改變打印和結構參數來(lái)調整胚體的尺寸，以及怎么通過(guò)改變胚體尺寸來(lái)制造不同種類(lèi)的細胞。這樣能夠促進(jìn)臨近的不同細胞同時(shí)生長(cháng)，為在實(shí)驗室生長(cháng)微器官奠定基礎。
NO.5 納米級金屬3D打印技術(shù)CytoSurge
最近，瑞士聯(lián)邦工學(xué)院在3D打印領(lǐng)域頗為活躍，他們同樣也是業(yè)績(jì)赫赫：包括通過(guò)生物聚合物和軟骨細胞打造了一只耳朵和鼻子的生物打印; 通過(guò)在三維打印的基礎上加上合成物的局部控制的組合物(第四維度)和顆粒方向(第五維度)的材料設計實(shí)現的5D打印;以及可制造更高性能觸摸屏的3D打印金銀納米墻技術(shù)。
專(zhuān)注于納米打印的CytoSurge公司的創(chuàng )始人DR. MICHAEL GABI 和 DR. PASCAL BEHR正是來(lái)自瑞士聯(lián)邦工學(xué)院。他們擁有的核心技術(shù)是專(zhuān)利的FluidFM技術(shù)，FluidFM技術(shù)是一種重塑微管的技術(shù)，FluidFM移液器微管有比人類(lèi)頭發(fā)的直徑還要小500倍的孔徑。這種獨特的結合了力顯微鏡和微流控技術(shù)的技術(shù)提升業(yè)界的應用程序到一個(gè)更高的水平，并帶來(lái)真正獨特的組合，FluidFM的應用領(lǐng)域包括從單細胞生物到表面分析以及更多，帶來(lái)最苛刻的納米操縱任務(wù)實(shí)驗的靈活性。
CytoSurge與瑞士聯(lián)邦工學(xué)院的聯(lián)合使得FluidFM技術(shù)與3D打印幾乎深度結合起來(lái)，瑞士聯(lián)邦工學(xué)院通過(guò)整合FluidFM Probes到打印機上，這項技術(shù)不僅僅可以實(shí)現例如金、銀、銅這些金屬的納米級打印，還可以打印細胞和復合材料。這帶來(lái)了潛在的顛覆，從手表業(yè)，到生物打印，再到微機電以及更多行業(yè)。從此邁出了3D打印逐漸走向納米領(lǐng)域的腳步，即將為世界制造業(yè)創(chuàng )造廣闊的商業(yè)空間。
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