3D打印技术最新成果资料

3D打印技术最新成果

2017.10.10

技术的进步无疑会让我们欣喜若狂，也正是因为技术的不断进步将我们带入了一个又一个“全新时代”。而3D打印在走过了荒蛮无知的发展期之后，已日渐被大众熟知。如今，3D打印让我们的未来充满了无限的可能性，而且其技术水平仍在高速发展，永不止步。

1金属3D打印基础性研究获重大突破

日前，来自美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）的一个研究团队宣布，他们正在研究一项困扰着常见金属3D打印技术的重大问题。据悉，他们的发现将发表在8月份的《Acta Materialia》，并有可能加快3D打印技术应用。

当这个增材制造研究项目开始的时候，Mathews就雄心勃勃地期望获得开创性的成果。他说这项研究“力求在基于金属的增材制造领域进行前所未有的更多、更详细的实验研究。”而该研究团队即将发表的文章也代表了他们在预测和最小化金属增材制造零部件无效缺陷和表面粗糙度方面的最新见解。众所周知，在增材制造金属零部的过程中的快速加热和使用激光生成的高温能够提高零部件的强度，但是同样的工艺也可能导致空隙或毛孔，从而削弱该零部件。据了解，这些缺陷的主要原因是金属粉末的不完全融化，或者强烈的汽化所导致的“锁眼型”熔化。激光功率、光束尺寸、扫描速度和开口间距（hatch spacing）——这些统称为扫描策略，是用于确定最终的孔隙度和孔隙的存在的所有变量。与该研究相关的另外一个研究项目——LLNL的金属增材制造加速认证项目——负责人Wayne King评论说：“如果我们想要将零部件投入关键应用，那么它们就必须符合质量标准。我们的项目主要专注于在科学的基础上发展对于增材制造过程的理解，从而建立增材制造零部件质量的可信度。”King也是这一新论文的共同作者之一，并参与了该项目的算法开发以解决3D打印金属零部件的表面粗糙度、残余应力、孔隙和微裂缝等问题。这个项目是在2015年3月与通用电气（GE）合作开始的。America Makes为此提供了54万美元的资金并且设定了18个月的成果交付时间。GE公司首席研究员Bill Carter证实，该算法项目正在如期进行，其软件将会在今年9月提供给America Makes成员。一旦算法完成，他们将会在一种开源授权许可的条件之下将其公布出去。Matthews预期这将导致增材制造行

业的更大飞跃。最终完成的软件模型将能够全面评估金属粉末是如何形成一个熔池及其在固化之前的所有行为。King说：“这些模型将使金属增材制造远离经验主义，并朝着更加科学的方向迈出一大步。他们还称，这项研究非常重要，因为对于构建空间内不断变化的环境条件的了解可以让系统获得对金属3D打印对象更精确的控制，从而可以实现耐用部件的可重复打印。

2013年1月18日北航王华明教授以钛合金大型复杂整体构件激光立体成形技术研究的成就荣获国家技术发明一等奖，标志着中国3D打印技术在大型金属结构件直接制造方面已经取得重大技术突破，并且已经得到了国家层面的认可。金属3D打印技术集成了计算机辅助设计、计算机辅助制造、粉末冶金、激光加工等多项技术。基本原理是计算机辅助设计生成三维实体模型，高功率激光产生熔池，金属粉末被送入到熔池中凝固形成沉积层，在计算机控制下激光束和加工工作台按预设方式运动，层层堆积熔铸形成立体部件。通过选择合适的激光加工工艺窗口，可以对成形组织进行选择和控制，最终获得优于锻件的力学性能。激光3D打印技术可以用于工模具制造与修复、涡轮叶片修复、工件的快速原型制造。

2生物3D打印

（1）欧莱雅使用3D打印的人造皮肤来测试化妆品

将此项技术投入商用是令不少观察者惊讶的，不过这个新闻起码让动物保护者们又松了一口气。这是一次化妆品公司和硅谷的合作。欧莱雅美国和生物3D 打印公司Organovo最近宣布，他们共同研发出了非常接近真实人体的皮肤组织，而欧莱雅要用它们来测试产品。Organovo的技术主要是先建立特定组织的设计

架构，然后再用“生物墨水”，其实也就是细胞来打印组织，这项技术还允许组织垂直打印并形成分层。

据Wired报道，在和Organovo合作之前，欧莱雅其实已经有使用体外皮肤组织的业务了，但它依然选择尝试更新、更有效的技术，而且新技术还有可能降低生物工程的成本。无论如何，欧莱雅的这项举动倒是会赢得不少动物保护者的好感，据欧莱雅科技孵化器全球副总裁Guive Balooch对《女装日报》表示：“很久以前，我们就不用动物做实验了，而是转用很多预测模型或是工程皮肤组织来测试。创意让我们能够测试更多不同的分子以及有毒成分的副作用，以保证安全和疗效。”

（2）生物打印笔BioPen问世

生物3D打印技术总是能让人拍手叫绝，无论是可以存活几十天的3D打印大脑皮层组织，还是移植到老鼠身上的3D打印卵巢，往往让人感觉不可思议。近日，澳大利亚伍伦贡大学的研究人员们更是开发出了一种生物3D打印笔，简单说就是生物界的3Doodler。这只笔被称为BioPen（生物笔），它的神奇之处在于，医生可以在手术过程中，直接拿着笔将细胞“画”在患者受损的骨头或者软骨组织上。

这一切究竟是如何办到的呢？据了解，BioPen内部装着含有干细胞的生物墨水，它们被裹在生物聚合物中，如褐藻胶（一种海藻提取物），外部再由一层水凝胶保护着。这些墨水可以直接挤压在骨头上，再通过笔身的UV灯凝固，之后这些干细胞便会在人体内繁殖，与神经，肌肉，骨细胞分隔开来，最终形成组织。从某种程度上来说，该项研究对于修复软骨组织手术有着变革性影响，软骨组织损伤后，往往很难确定究竟要植入何种形状的人工软骨，而如今只需用BioPen 将受损部位填满，软骨组织便可自行恢复。

（3）苏黎世联邦理工学院成功打印人体器官

由世界著名理工大学苏黎世联邦理工学院(ETH Zürich)研发的最新3D生物打印技术来帮助病人把外科移植手术的负面影响降到最低。主要是通过来自病人自身的细胞组织进行培养并3D打印。Marcy Zenobi-Wong教授和她的团队利用该校健康科学与技术系的软骨组织工程和再生组织实验室的3D生物打印技术，并通过生物聚合物和软骨细胞打造了一只耳朵和鼻子。该打印机拥有一个支持8根注