2016年開門紅:3D打印技術(shù)五大新進展
2015年對于整個3D打印產(chǎn)業(yè)來講尤為重要馍刮,作為轉(zhuǎn)折年,雖波折不斷窃蹋,但也是碩果累累卡啰。作為一項發(fā)展勢頭迅猛的現(xiàn)代科技,3D打印技術(shù)更新不但沒有因此停止警没,反而加速前進匕冠,在2016年伊始就取得了多項進展。如中科院創(chuàng)造的SLA成型技術(shù)破100倍速的奇跡患赏;國內(nèi)外聯(lián)合研究微細胞打印技術(shù)取得新突破勇袋;美國科學家開發(fā)新型3D打印工藝或讓SLS成為歷史等。這些新技術(shù)太队,新突破淑助,昭示著3D打印又將開啟一個新紀元!
NO.1 中科院光固化3D打印提升100倍速
最近痢玖,中科院福建物構(gòu)所3D打印工程技術(shù)研發(fā)中心林文雄課題組在國內(nèi)首次突破了可連續(xù)打印的3D打印快速成型關(guān)鍵技術(shù)光稽,并開發(fā)出了一款超級快速的連續(xù)打印的數(shù)字投影(DLP)?3D打印機粟辛。據(jù)了解,該3D打印機的速度達到了創(chuàng)記錄的600 mm/h也拳,可以在短短6分鐘內(nèi)芙掖,從樹脂槽中“拉”出一個高度為60 mm的三維物體,而同樣物體采用傳統(tǒng)的立體光固化成型工藝(SLA)來打印則需要約10個小時绝迁,速度提高了足足有100倍!
傳統(tǒng)的SLA技術(shù)采用逐層固化伊镐、層層累積的方式來構(gòu)造三維物體,層與層之間需中斷光照射鹃栽,然后在已固化區(qū)域表面重新覆蓋或填充精確躏率、均勻的光敏樹脂,再進行光照射形成新的固化層民鼓,這種方式系統(tǒng)復雜且耗時薇芝。2015年3月,美國Carbon3D公司最早提出“連續(xù)液面生長技術(shù)”(CLIP)丰嘉。該技術(shù)是通過透氧材料特氟龍引入氧氣作為固化抑制劑夯到,在樹脂底部形成一層薄的液態(tài)抑制固化層,形成“固化死區(qū)”饮亏,避免已固化區(qū)域與底部粘連耍贾,使固化過程保持連續(xù)性,不僅解決了傳統(tǒng)SLA成型方式的一些缺陷路幸,而且比傳統(tǒng)的3D打印速度快25—100倍荐开,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600 mm/h劝赔,比美國Carbon3D公司發(fā)布的連續(xù)3D打印設(shè)備速度快約20%誓焦。
NO.2 機器人3D打印玻璃工藝問世
之前我們曾聽說過美國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诸痢。弗吉尼亞理工大學和羅得島大學設(shè)計學院也在這條研發(fā)道路上跨出了重要的一步怕猖,他們推出了一個基于機器人的3D打印玻璃程序,并且已經(jīng)取得了一定的成果斜回。據(jù)了解簇寻,這項新技術(shù)被稱為六軸玻璃打印,在2013年由玻璃機器人實驗室提出凳贰,主要由Stefanie Pender和Nathan King兩人協(xié)作開發(fā)市通,目的就是找到玻璃材料和前沿制造技術(shù)的結(jié)合點。
目前哗励,他們研發(fā)的這項機器人結(jié)合3D打印技術(shù)創(chuàng)造玻璃制品雖然展現(xiàn)出來產(chǎn)品還比較粗糙苫瘾,但這確實是一項意義非凡的創(chuàng)造。通常情況下,3D打印的過程都是靠噴頭的移動形成具體的形狀湃彻,而他們是利用的一個機器人手臂托祖,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(tǒng)架構(gòu)過于機械化的各種缺陷短酵。這項技術(shù)的誕生不僅對于玻璃工藝品制造領(lǐng)域一大促進舟肉,更能夠促進3D打印技術(shù)與機器人加速融合。
NO.3 美科學家開發(fā)全新3D打印工藝查库!
眾所周知路媚,目前主流的金屬3D打印采用的是激光或者電子束燒結(jié)技術(shù),而使用高能量的激光或者電子束掃描金屬粉末床樊销,使金屬粉末熔化然后粘結(jié)在一起冷卻成型進而逐層打印整慎。然而,這項技術(shù)或許將逐漸被淘汰掉现柠。近日院领,美國西北大學的一個科研團隊開發(fā)出了一種全新的金屬3D打印方法弛矛,可以說完全顛覆了以往的技術(shù)够吩,它完全摒棄了激光或者電子束,而是采用了一種特質(zhì)液體油墨和常見的熔爐分兩步進行丈氓,第一步的成形方法和常見的FDM非常類似周循。
這個科研團隊發(fā)明了一種混合了金屬粉末、溶劑和彈性體粘結(jié)劑(一種醫(yī)學領(lǐng)域經(jīng)常會用到的聚合物)的特殊油墨万俗,這種油墨可以在室溫條件下直接用噴嘴擠出瞬間凝固湾笛,而其中因為使用了彈性體粘結(jié)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(jié)構(gòu)辆泄,并且可以高達數(shù)百層厚而不至于坍塌蟋真,然后將已經(jīng)形成的3D結(jié)構(gòu)放在普通熔爐內(nèi)進行燒結(jié),金屬粉末經(jīng)過加熱則會融化永久的粘結(jié)在一起铐坠。
傳統(tǒng)激光酷它、電子束燒結(jié)雖然能形成極強的金屬3D結(jié)構(gòu),但其成本高昂且耗時遂涛,而像一種中控的零部件使用這種方法還有一些限制悦阿,其次,用激光逐層加熱的方法會在不同的區(qū)域產(chǎn)生加熱和冷卻的應力乏乔,破壞打印對象的微觀結(jié)構(gòu)丝板。而使用這種新方法,在熔爐內(nèi)進行加熱確保了均勻的溫度和致密結(jié)構(gòu)燒結(jié)蜂镇,不會產(chǎn)生翹曲和開裂吓篙。并且,它可以一次使用多個擠出噴嘴,以更快速度打印出高達數(shù)米的3D結(jié)構(gòu)深怕,唯一的限制可能就是熔爐的尺寸了膘掰。
NO.4 3D打印人體微器官和干細胞
過去,胚胎干細胞3D打印機只能制造平面排列或簡單的堆積佳遣,這被稱為細胞“石筍”识埋。如今,研究者聲稱他們首次開發(fā)出能夠用3D打印技術(shù)來裝填胚胎干細胞的方法零渐。他們發(fā)明了一種胚胎干細胞3D打印機窒舟,能夠通過逐層構(gòu)建的方式來裝填干細胞,從而形成所需要的立體結(jié)構(gòu)诵盼。
這項研究是由北京清華大學(Tsinghua University)的孫偉教授和費城德雷塞爾大學(Drexel University)的機械工程教授合作進行惠豺,他們聲稱可以在可控條件下用3D打印來快速制造胚體,生產(chǎn)一模一樣的胚胎干細胞模塊风宁,理論上這些模塊還可以像樂高積木一樣搭建組織甚至微器官洁墙。
實驗中,研究者同時還用水凝膠打印了小鼠胚胎干細胞戒财,這種材料與軟性隱形眼鏡的材料屬同類热监。而且,據(jù)他們的最新研究顯示饮寞,90%的細胞能夠在打印過程中存活下來悬占,這些細胞會在水凝膠支架中增殖成胚體,還會分泌健康胚胎干細胞才會分泌的蛋白拜岂,而且還能將水凝膠再次溶解獲得胚體邓秕。
他們的下一步工作是研究怎樣通過改變打印和結(jié)構(gòu)參數(shù)來調(diào)整胚體的尺寸,以及怎么通過改變胚體尺寸來制造不同種類的細胞庵偏。這樣能夠促進臨近的不同細胞同時生長轻江,為在實驗室生長微器官奠定基礎(chǔ)。
NO.5 納米級金屬3D打印技術(shù)CytoSurge
最近母掀,瑞士聯(lián)邦工學院在3D打印領(lǐng)域頗為活躍挤帕,他們同樣也是業(yè)績赫赫:包括通過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密梯; 通過在三維打印的基礎(chǔ)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(shè)計實現(xiàn)的5D打幼捞Α;以及可制造更高性能觸摸屏的3D打印金銀納米墻技術(shù)安影。
專注于納米打印的CytoSurge公司的創(chuàng)始人DR. MICHAEL GABI 和 DR. PASCAL BEHR正是來自瑞士聯(lián)邦工學院腻喇。他們擁有的核心技術(shù)是專利的FluidFM技術(shù),F(xiàn)luidFM技術(shù)是一種重塑微管的技術(shù)膏蚓,F(xiàn)luidFM移液器微管有比人類頭發(fā)的直徑還要小500倍的孔徑瓢谢。這種獨特的結(jié)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更高的水平畸写,并帶來真正獨特的組合,F(xiàn)luidFM的應用領(lǐng)域包括從單細胞生物到表面分析以及更多氓扛,帶來最苛刻的納米操縱任務實驗的靈活性枯芬。
CytoSurge與瑞士聯(lián)邦工學院的聯(lián)合使得FluidFM技術(shù)與3D打印幾乎深度結(jié)合起來,瑞士聯(lián)邦工學院通過整合FluidFM Probes到打印機上采郎,這項技術(shù)不僅僅可以實現(xiàn)例如金千所、銀、銅這些金屬的納米級打印蒜埋,還可以打印細胞和復合材料淫痰。這帶來了潛在的顛覆,從手表業(yè)整份,到生物打印待错,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)域的腳步烈评,即將為世界制造業(yè)創(chuàng)造廣闊的商業(yè)空間火俄。
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