愛華網(wǎng)
???? 用3D打印機打印實體就如同打印一封信：在電腦上點擊打印按鈕，一個數(shù)字文件就會被發(fā)送到打印機上，噴墨打印機會在紙上沉積一層油墨，形成一個2D的圖像。然而在3D打印中，借助計算機輔助設計，軟件將模型進行一系列的數(shù)字切片，并將這些切片的描述發(fā)送到3D打印機，它會一層一層地添加連續(xù)的薄圖層，直到一個實體出現(xiàn)。最大的區(qū)別就是，3D打印機用的“墨水”是材料。基本上，任何可以擠壓、熔化或者可以加工成粉末的材料，都可以用來打印，比如塑料、金屬或一些復合材料等。 幾種常用的3D打印技術的工藝過程包括光固化（SLA）、選擇性激光燒結（SLS）、選擇性激光熔化（SLM）和熔融沉積成型（FDM）等。它們的共性是都具有在世界上任何地方制造定制產(chǎn)品，尤其是復雜幾何形狀的實體的能力。 目前最常用的3D打印技術是光固化，包括行業(yè)領先者Stratasys在內的許多公司的3D打印機都采用這一技術。該技術可以使用包括樹脂在內的廣范的材料制造最精確的細節(jié)部件，因此通常用于制作高精密的展示形式的擬合模型。 選擇性激光燒結可以用于生產(chǎn)各種規(guī)格的金屬部件，包括由航天級鈦制成的組件。德國的EOS公司和剛剛被通用航空收購的MorrisTechnologies都使用了該技術。也可用于生產(chǎn)尼龍的一次性部件給汽車、跑步者、滾筒等使用。 選擇性激光熔化能打印金屬如鈦、不銹鋼、鉑，甚至是黃金，制作出的部件與傳統(tǒng)鑄件一樣好，因此在珠寶業(yè)和航空航天業(yè)的應用增長迅速。常見的打印金屬的3D打印機只能打印網(wǎng)球大小的實體，雖然有些機器可以打印到鞋盒大小，但非常昂貴，這在一定程度上局限了該技術的應用。 熔融沉積成型使用真正的工程級塑料，如ABS、聚乙烯、尼龍等，生產(chǎn)出的部件與機械加工或者注塑模具生產(chǎn)的部件強度相當，顏色相同，惟一不同的是表面光潔度。 隨著材料和工藝過程的改進，3D打印迅速發(fā)展，并被廣泛應用于各個專業(yè)領域，特別是在汽車、航空航天和醫(yī)療：福特公司的工程師的辦公桌上早就使用了MakerBot公司的各種產(chǎn)品，美國國家航空航天局的設施中遍布著Replicator2打印機，牙科醫(yī)生用它來制造模具等等。作為MakerBot公司的首席戰(zhàn)略官，Jenny Lawton女士認為，下一個階段，也就是在今年將出現(xiàn)的情況會是3D打印設備在消費者家中擴散。下面列舉一些3D打印的先進應用： 醫(yī)療 3D打印技術在醫(yī)療上應該會有很多應用。3D打印能制造專門適合某人身體的定制部件，而這可以是所有的部件。有些研究人員已經(jīng)用3D打印機生產(chǎn)出了簡單的活體組織，如皮膚、肌肉和血管的短延伸。更大的身體部件，比如腎臟、肝臟、甚至心臟，都有可能在將來被打印出來。如果生物打印機可以使用患者自身的干細胞打印器官，那么就可以減少移植后產(chǎn)生排斥反應的可能性。 2011年，一名荷蘭女子成為世界上第一個使用3D打印技術制作的鈦下頜骨的患者。這不僅節(jié)約了原材料成本，同時新方法將手術時間從20小時降到4小時，明顯降低了手術成本。更重要的是，該技術的應用對患者本身有利，因為用的是一個完全量身定做的部件。大大減少的麻醉（這在患者非常年輕或者年老時都要考慮）有助于加快恢復速度，同時也減少了感染的可能性。 2012年8月，維也納技術大學的研究人員開發(fā)出一種創(chuàng)建具有特定的化學或生物特性的微米尺度的3D結構的方法，并以此為基礎制作出了能夠快速打印微米大小的實體的3D打印機。研究人員現(xiàn)在正在研制生物相容性樹脂，用它可以生成能讓活體細胞依附的支架，從而實現(xiàn)系統(tǒng)性生成生物組織。 2012年11月，WakeForest再生醫(yī)學研究所的科學家們已經(jīng)創(chuàng)建出了一臺混合3D打印機，它可以創(chuàng)造可植入的人體軟骨。 2013年2月，赫里奧特-瓦特大學的研究人員首次使用3D打印排列了人類胚胎干細胞。這些打印出的干細胞具有高存活力，大小完全相同，并且維持了多能性，即具有分化成其他細胞類型的能力。這一進展對體外藥物開發(fā)和毒性測試至關重要，它可能會加速藥物測試過程。長遠來說，隨著該技術進一步發(fā)展，將能夠從患者自身的細胞中生成可用的3D器官，從而實現(xiàn)按需提供移植器官。 2013年2月，美國康奈爾大學的生物醫(yī)學工程師和康奈爾大學威爾醫(yī)學院的醫(yī)師們運用3D打印和高密度的注射用凝膠制成了人造耳朵。整形外科醫(yī)生可能可以用這一成果幫助那些出生時就患有先天性小耳畸形的孩子。新耳朵也可以幫助那些由于意外或者癌癥而失去了部分或者全部外耳的人。如果所有的安全性和有效性測試成功的話，人造耳最早可能在三年內就進行第一次人體植入試驗。他們早在2012年就已經(jīng)制成了膝蓋軟骨、半月板，目前正在研制的有脊柱磁盤和心臟瓣膜，而將來的趨勢是制作越來越復雜的器官。有報告說腎臟已經(jīng)被打印出來了，至于肝臟，可能還需要一些時間。 航空航天 2012年3月，Stratasys公司和Optomec公司完成了為具有功能電子的無人駕駛飛機模型聯(lián)合開發(fā)的智能翼項目。該項目將3D打印和印刷的電子合并起來，創(chuàng)建了世界上第一個完全打印的混合結構。這一項目的完成將有可能改變包括醫(yī)療設備、消費類電子產(chǎn)品和航空航天等領域的產(chǎn)品開發(fā)。Stratasys公司直接數(shù)字制造的副總裁Jeff DeGrange表示，“匯集3D打印和打印電子電路將會改變設計和制造的游戲規(guī)則。它有可能只需要更少的材料和步驟來完全簡化生產(chǎn)，將產(chǎn)品推向市場?！?p> 2012年5月，總部設在芝加哥的Sciaky公司開發(fā)出了電子光束直接制造技術。使用該3D打印技術取代鍛造，可以降低F-35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機中鈦結構件的生產(chǎn)成本。 2012年11月，南安普頓大學的研究人員用激光燒結尼龍打印出了無人駕駛飛機。 個人消費 2012年10月，西英格蘭大學精細打印研究中心的研究人員稱，古代埃及技術中使用的材料可能很適合在3D打印中制作陶瓷餐具原型。目前的項目在理論上為打印單發(fā)射、上釉的陶瓷對象提供了可能性，這是用基于目前的技術無法實現(xiàn)的。無疑，古埃及人的材料會減少當前陶瓷業(yè)打印原型所需的時間。 2012年11月，華威大學的研究人員研制出了一種簡單廉價可用于3D打印機的導電塑料復合材料（由溶解在晶型塑料中的碳粒子形成）。該材料的研制成功將有助于降低3D打印機的成本。將電子軌道和傳感器作為3D結構的一部分，他們團隊已經(jīng)可以完全用新材料制作出計算機游戲控制器。 你現(xiàn)在還買不到，但是MIT的美食“The Digital Chocolatier”已經(jīng)通過印制一層層的糖果制作出了可口的美食?？的螤柎髮W也在通過它的名[email?protected] 其他 2012年4月，德國卡爾斯魯厄理工學院研發(fā)了一種新的3D打印方法，目前可以打印出分辨率為65納米的聚合物，并有望很快達到30~40納米，最終目標是10納米。這一方法為大量的新的超級材料開放了路徑，該界限可以開發(fā)利用各種各樣的現(xiàn)象，如超材料隱形原則等。 3D打印的先進技術及應用已經(jīng)滲透到越來越多的領域。隨著3D打印技術在打印尺寸和打印精度上的發(fā)展，3D打印必將越來越多地應用到更多的領域，離我們的生活越來越近。
愛華網(wǎng)本文地址 » http://www.klfzs.com/a/9101032201/38714.html
