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未來3D打印的十項(xiàng)重要技術(shù)

2015-11-11 23:01:37來源:大數(shù)據(jù)文摘作者:

雖然目前,消費(fèi)級3D打印機(jī)主要還只是用于打印塑料模型,但這項(xiàng)技術(shù)在未來可以幫助我們打印更為復(fù)雜和有用產(chǎn)品。從比今天普通打印機(jī)打印速度快100倍快速3D打印機(jī),到可以同時使用10種不同材質(zhì)的打印物體的合成型打印機(jī)……

雖然目前,消費(fèi)級3D打印機(jī)主要還只是用于打印塑料模型,但這項(xiàng)技術(shù)在未來可以幫助我們打印更為復(fù)雜和有用產(chǎn)品。

從比今天普通打印機(jī)打印速度快100倍快速3D打印機(jī),到可以同時使用10種不同材質(zhì)的打印物體的合成型打印機(jī)……以下列出的這十項(xiàng)技術(shù),你在未來的3D打印商店里都可以看到。

1、3D打印藥片

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(圖片:Aprecia制藥公司提供)

今年早些時候,美國食品和藥物管理局(FDA)有史以來第一次批準(zhǔn)3D打印的藥丸。

該藥物被稱為Spritam,主治癲癇發(fā)作的控制。該藥物由Aprecia制藥公司開發(fā),預(yù)計將在明年年初上市。

該公司還計劃3D打印其他藥物,公司聲稱,該技術(shù)允許藥物以精確的劑量進(jìn)行分層。

在更廣泛的醫(yī)療領(lǐng)域,研究人員最終希望,3D打印將能夠幫助打印可定制的藥品,其成分是針對個別患者的需求。

2、打印復(fù)合物

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(圖片提供:MIT CSAIL)

消費(fèi)者對3D打印機(jī)常見的批評是,他們只能打印簡單的塑料模型。

情況正在發(fā)生改變,研究人員正在努力增加3D打印機(jī)可以使用的材料,雖然增速還有點(diǎn)不盡人意。

麻省理工學(xué)院計算機(jī)科學(xué)和人工智能實(shí)驗(yàn)室的一個研究小組已經(jīng)證實(shí)了,它們的3D打印機(jī)可以同時使用10種不同的材料打印一個單一物體。該打印機(jī)制作成本少于$7,000,均使用現(xiàn)成的組件制作。相比之下,現(xiàn)有的多材料3D打印機(jī)通常僅限于三種材料,價格高達(dá)15萬美金。

據(jù)說該機(jī)器還可以掃描并圍繞現(xiàn)有物體進(jìn)行打印,從而使得環(huán)繞電路板的周遭構(gòu)建成為可能。

3、100倍快速打印

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(圖片提供:Carbon3D)

另一種對3D打印的批評是 - 它打印東西需要的太長時間, 尤其是在打印比較復(fù)雜的物體時,往往需要數(shù)小時才能完成。

來自硅谷的初創(chuàng)公司 Carbon3D 聲稱,他們發(fā)明的一種讓打印物體從水槽中長出來的3D打印方法,大大加快了打印速度。這有點(diǎn)像電影終結(jié)者2中機(jī)器人T-1000, 有木有?

該技術(shù)使用稱為CLIP(Continuous Liquid Interface Production,連續(xù)液相界面生產(chǎn)方法)的方法,依賴于光敏性樹脂與紫外光發(fā)生反應(yīng)形成固體。通過仔細(xì)地控制光與樹脂反應(yīng),可以創(chuàng)建不同形狀的物體。

3D carbon打印技術(shù)比傳統(tǒng)的3D打印快25到100倍,并可以使用多種不同的打印材料。據(jù)說從汽車零部件到鞋子等都可以打印。

4、玻璃3D打印

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(圖片提供:Steven Keating, Mediated Matter Group)

用以3D打印的材料正在超越塑料、陶瓷和金屬,甚至延伸到了砂巖、糖和活體組織。

另一種開始在3D印刷中使用的材料是玻璃。這種玻璃花瓶是美國麻省理工學(xué)院研究人員眾多產(chǎn)品中的一個。

麻省理工學(xué)院的Mediated Matter Group創(chuàng)建了G3DP,它是一種能夠使用熔化玻璃打印的3D打印機(jī)。機(jī)器先以高達(dá)1165攝氏度加熱玻璃,使之熔化,隨后逐漸降低溫度,以除去氣泡,減少應(yīng)力,并防止玻璃在打印中失去其形狀。

5、石墨烯3D打印

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(圖片:倫敦帝國學(xué)院/華威大學(xué))

石墨烯做為一種神奇的新材料贏得了聲譽(yù),它具有高強(qiáng)度、低重量和導(dǎo)電等特性。

該材料有望在開發(fā)新的電子產(chǎn)品中扮演重要角色,因此人們進(jìn)行了大量研究,如何3D打印石墨烯結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。

在這張圖片里,你可以看到石墨烯氧化物被用來創(chuàng)建一個復(fù)雜的三維物體,這是來自倫敦帝國學(xué)院(Imperial College London)和華威大學(xué)(University ofWarwick)的研究人員的一部分工作。

這是去年韓國一支研發(fā)團(tuán)隊(duì)突破性地成功完成3D打印石墨烯納米線后的后繼研發(fā)成果之一。

6、修復(fù)神經(jīng)

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(圖片提供:美國明尼蘇達(dá)大學(xué))

神經(jīng)損傷后很難再生,所以神經(jīng)損傷往往是永久性的。

美國研究人員3D打印了一個特殊結(jié)構(gòu),可能有助于受損神經(jīng)自我修復(fù)。

該團(tuán)隊(duì)3D打印了一個有機(jī)硅結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)提供了受損神經(jīng)可以附著生長的支架。在硅結(jié)構(gòu)中還有促進(jìn)運(yùn)動和感覺神經(jīng)再生的化學(xué)物質(zhì)。

將打印結(jié)構(gòu)植入神經(jīng)受損的大鼠,接合到切斷的坐骨神經(jīng)的兩端。在大約10 - 12周的時間內(nèi),大鼠顯示在再次行走的能力。

為了制作合適的神經(jīng)生長的硅導(dǎo)支架,研究人員使用了3D掃描儀掃描并模擬了大鼠坐骨神經(jīng)的結(jié)構(gòu)模型。

7、重塑活體組織

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(圖片提供:Itoh等)

日本公司Cyfuse制作發(fā)明了Regenova - 一款三維生物打印機(jī),該機(jī)器能夠產(chǎn)生通過凝集活細(xì)胞來打印**組織。

他們計劃使用組織培養(yǎng)物來測試新產(chǎn)品,等待未來醫(yī)學(xué)上的突破,使用該技術(shù)的未來迭代產(chǎn)品和干細(xì)胞培養(yǎng)物來打印移植器官。

據(jù)報道, 今年9月,該公司利用Regenova和**細(xì)胞創(chuàng)建了一個管狀組織結(jié)構(gòu),如上圖所示。然后很多個該打印結(jié)構(gòu)的拷貝被移植到大鼠主動脈。

8、打印柔性機(jī)器人和可穿戴器件

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(圖片提供:美國哈佛大學(xué)約翰A.保爾森的工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)

如果我們想用3D打印機(jī)來打印復(fù)雜產(chǎn)品,如可穿戴電子產(chǎn)品,打印頭需要更加精密。

為此,哈佛大學(xué)的研究人員創(chuàng)建了這樣一個打印頭 - 該打印頭在材料噴出噴嘴之前,使用葉輪來混合材料。

以這種方式小心混合材料,就可以打印同時具有軟、硬質(zhì)地的有機(jī)硅彈性體,并用于柔性電子產(chǎn)品和柔型機(jī)器人。該小組還展示了打印機(jī)可以按照需求混合導(dǎo)電和不導(dǎo)電打印材料,這樣就可能在3D打印物中嵌入電路系統(tǒng)。

9、3D打印技術(shù)的溫柔一面

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(圖片提供: 迪斯尼研究所 Disney Research)

3D打印編制物已經(jīng)不再是什么新鮮事了,但這仍然是一個不斷發(fā)展的領(lǐng)域。

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的迪斯尼研究所(Disney Research)使用織物分層3D打印機(jī)打印了這只兔子。

這臺機(jī)器用激光將每一層的輪廓從毛氈中切出,然后將該層置于打印床,并通過打印頭加熱熱敏膠水固定。重復(fù)該過程,直到打印完成并刪除多余的材料。

迪斯尼研究所表示,打印機(jī)可以在一個單一對象中混合兩種類型的材料,由此可制造結(jié)合嵌入式電路的打印織物。

10、耳目一新:3D打印“變形金剛”

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(圖片提供: 麻省理工大學(xué)自組裝實(shí)驗(yàn)室 Self-Assembly Lab, MIT)

假如日常用品可以自己組裝自己,那我們的生活會是什么樣子呢?如果你將折疊桌子帶回家,然后桌子自動“變形”組裝自己?

歡迎來到“4D“打印和可編程器件的世界,這是一個創(chuàng)造自組裝或自維修器件的世界。

麻省理工學(xué)院自組裝實(shí)驗(yàn)室的研究人員正在通過特殊處理的材料構(gòu)建可自我重塑的物品。

圖中展示的是可以折疊成立方體的平面2D結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞:3D打印
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