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3D列印技術五大新進展

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單3D列印通常是採用數字技術材料 印表機來實現的。常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型,後逐漸用於一些產品的直接製造,已經有使用這種技術列印而成的零 部件。下面小編為大家整理了3D列印技術五大進展,歡迎閱讀!

3D列印技術五大新進展
  3D列印技術五大新進展

  NO.1 中科院光固化3D列印提升100倍速

最近,中科院福建物構所3D列印工程技術研發中心林文雄課題組在國內首次突破了可連續列印的3D列印快速成型關鍵技術,並開發出了一款超級快速的連續列印的數字投影(DLP)3D印表機。據瞭解,該3D印表機的速度達到了創記錄的600 mm/h,可以在短短6分鐘內,從樹脂槽中“拉”出一個高度為60 mm的三維物體,而同樣物體採用傳統的立體光固化成型工藝(SLA)來列印則需要約10個小時,速度提高了足足有100倍!

傳統的SLA技術採用逐層固化、層層累積的方式來構造三維物體,層與層之間需中斷光照射,然後在已固化區域表面重新覆蓋或填充精確、均勻的光敏樹脂,再進行光照射形成新的固化層,這種方式系統複雜且耗時。2015年3月,美國Carbon3D公司最早提出“連續液麵生長技術”(CLIP)。該技術是通過透氧材料特氟龍引入氧氣作為固化抑制劑,在樹脂底部形成一層薄的液態抑制固化層,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列印速度快25—100倍,達到500mm/h。

而本次中科院塑造的新型成型技術能夠獲得最大列印速度超過600 mm/h,比美國Carbon3D公司釋出的連續3D列印裝置速度快約20%。

  NO.2 機器人3D列印玻璃工藝問世

之前我們曾聽說過美國MIT在玻璃3D列印成型技術上有所突破,然而他們並不是唯一一家。弗吉尼亞理工大學和羅得島大學設計學院也在這條研發道路上跨出了重要的一步,他們推出了一個基於機器人的3D列印玻璃程式,並且已經取得了一定的成果。據瞭解,這項新技術被稱為六軸玻璃列印,在2013年由玻璃機器人實驗室提出,主要由Stefanie Pender和Nathan King兩人協作開發,目的就是找到玻璃材料和前沿製造技術的結合點。

目前,他們研發的這項機器人結合3D列印技術創造玻璃製品雖然展現出來產品還比較粗糙,但這確實是一項意義非凡的創造。通常情況下,3D列印的過程都是靠噴頭的移動形成具體的形狀,而他們是利用的一個機器人手臂,由於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於機械化的各種缺陷。這項技術的誕生不僅對於玻璃工藝品製造領域一大促進,更能夠促進3D列印技術與機器人加速融合。

  NO.3 美科學家開發全新3D列印工藝!

眾所周知,目前主流的金屬3D列印採用的是鐳射或者電子束燒結技術,而使用高能量的鐳射或者電子束掃描金屬粉末床,使金屬粉末熔化然後粘結在一起冷卻成型進而逐層列印。然而,這項技術或許將逐漸被淘汰掉。近日,美國西北大學的一個科研團隊開發出了一種全新的金屬3D列印方法,可以說完全顛覆了以往的技術,它完全摒棄了鐳射或者電子束,而是採用了一種特質液體油墨和常見的熔爐分兩步進行,第一步的成形方法和常見的FDM非常類似。

這個科研團隊發明了一種混合了金屬粉末、溶劑和彈性體粘結劑(一種醫學領域經常會用到的聚合物)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物件可以高度摺疊或彎曲成更加複雜的結構,並且可以高達數百層厚而不至於坍塌,然後將已經形成的3D結構放在普通熔爐內進行燒結,金屬粉末經過加熱則會融化永久的粘結在一起。

傳統鐳射、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,而像一種中控的零部件使用這種方法還有一些限制,其次,用鐳射逐層加熱的方法會在不同的區域產生加熱和冷卻的應力,破壞列印物件的微觀結構。而使用這種新方法,在熔爐內進行加熱確保了均勻的溫度和緻密結構燒結,不會產生翹曲和開裂。並且,它可以一次使用多個擠出噴嘴,以更快速度打印出高達數米的3D結構,唯一的限制可能就是熔爐的尺寸了。

  NO.4 3D列印人體微器官和幹細胞

過去,胚胎幹細胞3D印表機只能製造平面排列或簡單的堆積,這被稱為細胞“石筍”。如今,研究者聲稱他們首次開發出能夠用3D列印技術來裝填胚胎幹細胞的方法。他們發明了一種胚胎幹細胞3D印表機,能夠通過逐層構建的方式來裝填幹細胞,從而形成所需要的立體結構。

這項研究是由北京清華大學(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,他們聲稱可以在可控條件下用3D列印來快速製造胚體,生產一模一樣的胚胎幹細胞模組,理論上這些模組還可以像樂高積木一樣搭建組織甚至微器官。

實驗中,研究者同時還用水凝膠列印了小鼠胚胎幹細胞,這種材料與軟性隱形眼鏡的材料屬同類。而且,據他們的最新研究顯示,90%的細胞能夠在列印過程中存活下來,這些細胞會在水凝膠支架中增殖成胚體,還會分泌健康胚胎幹細胞才會分泌的蛋白,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改變列印和結構引數來調整胚體的尺寸,以及怎麼通過改變胚體尺寸來製造不同種類的細胞。這樣能夠促進臨近的不同細胞同時生長,為在實驗室生長微器官奠定基礎。

  NO.5 奈米級金屬3D列印技術CytoSurge

最近,瑞士聯邦工學院在3D列印領域頗為活躍,他們同樣也是業績赫赫:包括通過生物聚合物和軟骨細胞打造了一隻耳朵和鼻子的生物列印; 通過在三維列印的基礎上加上合成物的區域性控制的'組合物(第四維度)和顆粒方向(第五維度)的材料設計實現的5D列印;以及可製造更高效能觸控式螢幕的3D列印金銀奈米牆技術。

專注於奈米列印的CytoSurge公司的創始人DR. MICHAEL GABI 和 DR. PASCAL BEHR正是來自瑞士聯邦工學院。他們擁有的核心技術是專利的FluidFM技術,FluidFM技術是一種重塑微管的技術,FluidFM移液器微管有比人類頭髮的直徑還要小500倍的孔徑。這種獨特的結合了力顯微鏡和微流控技術的技術提升業界的應用程式到一個更高的水平,並帶來真正獨特的組合,FluidFM的應用領域包括從單細胞生物到表面分析以及更多,帶來最苛刻的奈米操縱任務實驗的靈活性。

CytoSurge與瑞士聯邦工學院的聯合使得FluidFM技術與3D列印幾乎深度結合起來,瑞士聯邦工學院通過整合FluidFM Probes到印表機上,這項技術不僅僅可以實現例如金、銀、銅這些金屬的奈米級列印,還可以列印細胞和複合材料。這帶來了潛在的顛覆,從手錶業,到生物列印,再到微機電以及更多行業。從此邁出了3D列印逐漸走向奈米領域的腳步,即將為世界製造業創造廣闊的商業空間。