科技竞赛硝烟四起 3D打印界新进展大盘点
- 2016-03-04 10:03:317014
3D打印应用范围越来越广阔，应用领域越来越前沿，各国也都竞相加入这一火热的科技竞赛当中。同时也带动了3D打印技术的飞速发展，带动了工业、科学、艺术和教育等各大领域的“跨跃”，的诠释了3D打印在人类历史发展进程中的巨大作用。下面就让我们一起来回顾一下近期3D打印界备受关注的一些行业发展：
USC纳米3D打印材料获批量生产力
纳米颗粒材料拥有很多优良的特性，也正是因为这些特性令它具备了非常重要的科研价值，比如细胞的再生科学和药物传送系统的研究。但这种物质目前的价格非常高昂，以纯种黄金的纳米颗粒为例，一克黄金的纳米颗粒甚至比纯金要珍贵许多。这主要是因为这种极为微小的物质通常只能在实验室环境下制造，而且产量十分有限的原因。不过现在，这个痛点将有望得到解决，因为USC一支由NoahMalmstadt教授*的科研团队已经找到了一种新的方法，不但能大大降低纳米颗粒的制造成本，有望实现大量生产，在这种新方法中扮演重要角色的就是3D打印技术。
这种新方法的关键就是用250微米级的3D打印导管取代原先的传统导管、烧杯等工具，在相对较快的速度下捕捉纳米颗粒。这种尺度的导管传统工艺很难做出，而3D打印技术却能轻松实现。据了解，这种微型3D打印导管是使用光固化（SLA）技术制做的，具有均匀的网络结构。实际操作时，两束非混合液体会从一端注入导管，然后从另一端流出。流出时它们会相互碰撞，形成微米级的小液滴，后以一种可预测的方式转化成纳米颗粒。每一个这种3D打印导管都可生成数百万单位的小液滴。
这种新方法的出现对于选择性激光烧结（SLS）3D打印机来说无疑是天大的好消息，因为用了这种纳米颗粒粉末，SLS设备的成本和能耗就能降低，同时制造时间也能缩短。所以此次USC的突破性研究可谓意义十分重大。
NO.2 俄罗斯将发射首颗3D打印立方体卫星
据俄新社援引托木斯克理工大学报道，俄罗斯3D打印的立方体卫星（CubeSat）Tomsk-TPU-120将于本月晚些时候前往空间站。TPU新闻部门表示，这TPU探测器已经组装完毕，并已移交给航天火箭公司Energiya，即将交付拜科努尔（Baikonur）航天发射中心在哈萨克斯坦沙漠。据了解，在2016年的3月31日Tomsk-TPU-120将会搭载一枚进步MS-2火箭进入空间站，并由空间站上的宇航员通过太空行走将其放置在一个400公里高的轨道上。
俄新社称，这个是一个标准的立方体卫星，外形方正，尺寸为300×100×100毫米。该卫星拥有一颗研究卫星的所有基本功能，并将会在未来的6个月内绕地球飞行。而且这是个使用3D打印技术建造的太空探测器，该技术的进一步发展终将实现这些小型卫星的大规模生产。而目前，太空专家们已经将3D打印看作一种可以充分发挥立方体卫星全部潜力的方法。可以预见，立方体卫星的数量在未来可能会出现爆发性增长。
据了解，这颗卫星的外壳是使用经俄罗斯宇航局（ROSCOSMOS）批准的材料3D打印而成的。它的大部分部件都是塑料材料打印而成的。除此之外，其电池组的外壳也是用氧化锆陶瓷材料3D打印而成的，这也是世界。TPU的科学家称，使用陶瓷外壳主要是为了保护电池不受太空中温度变化的伤害，该陶瓷材料能够将电池维持在佳温度，从而延长其寿命。除此之外，该3D打印卫星的内部安装了各种传感器来记录电路板、外壳、电池的温度以及电子数据。这些数据将会实时传送到地球。地面上的科学家们将会据此分析材料的状况，并决定是否会在未来的航天器制造中使用这些材料。
NO.3 New Pro3D翻新快3D打印速度
去年3月，JosephDeSimone宣布，在12个月内，Carbon3D将发布比当前3D打印技术快100倍的基于CLIP技术的3D打印机产品。而如今，又有一家公司悄悄走进了争夺“快的3D打印技术”头衔的竞技场，这就是来自加拿大的初创企业NewPro3D。
还记得1月份的美国拉斯维加斯CES消费电子展么，你可能看到过这家公司，他们的口号很简单，但是足以吸引住眼球：“我们是世界上快的3D打印机”。不相信？更有说服力的是，他们把自己的机器摆到了展会现场，就在观众的眼皮子底下，一个大型、复杂的晶格结构就在几分钟内3D打印完成，令在场的观众无不惊叹！
经过两年的研发，NewPro3D拿出了一种足以“彻底颠覆3D打印速度”技术---智能液体界面（IntelligentLiquidInterface，简称lLI）技术有点类似于DLP，它同样是基于光敏树脂的，不过将一个透明的膜加到了树脂与光源之间，其目的是创造一个“死区（deadzone）”。这就消除了在类似工艺中的机械复位，并允许对象以创纪录的速度“生长”。而且NewPro3D公司称，他们的技术不受尺寸或者几何形状的限制，甚至有可能打印出长为25英尺的对象——一个这种尺寸的原型正在进行中。这家总部位于温哥华的公司称他们的技术能够做的不止于原型，还有可能加快牙科、医疗、珠宝等行业的制造。但该公司认为自己的方向是工业级领域，目前他们已经转入到了另外一项更加雄心勃勃的项目——打造世界上快的金属3D打印机上，相信不久后也将会有所突破。
NO.4 波音获“旋转悬浮3D打印”技术审批
航空巨头波音公司近日获批了行业颠覆性的悬浮3D打印技术：利用多台3D打印机和抗磁性打印材料，该系统可以旋转悬浮打印，从每一个方向实现材料沉积。事实上，早在2014年1月29日，波音就递交了申请，2016年2月4日，美国商标局正式批准了这项激动人心的技术，全名叫“Free-FormSpatial3-DPrintingUsingPartLevitation（自由形式悬浮空间3D打印）“。或许是因为这项技术有点儿令人难以置信，又或许是超出了很多人的认知，该技术在获批后并没有引起太大的关注，但是它对于整个制造业的发展仍然有着非凡的意义。
而在目前，3D打印亟需突破的一项技术就是从点到面建造，然而不论是FDM,SLS,SLA或者其他技术，都是从打印床开始向上建造的。波音开发的悬浮制造系统彻底打破了既定规则，是从各个方向实现逐层堆积的。这对于3D打印技术有着重要的意义，举个例子，因为能从多个方向沉积，我们就不再需要支撑结构，并且可以消除目前很多3D打印部件的重力限制。
虽然目前波音还未正式应用该技术，大众也不知道旋转悬浮3D打印究竟是如何进行的，不过从相关文件来看，重点在于磁力。利用磁力将所需材料悬浮在空中，在打印过程中将作业旋转变换方向，这些都离不开磁力的作用。而且整个制造系统可实现高度自动化，可以感应到打印作业在空中的具体方位，从而对其进行的旋转。
NO.5 加拿大研发新型骨骼3D打印技术
任何患有关节类疾病的人都能够深切体会到关节损伤所带来的痛苦和不便。对于严重的关节损伤病人，医生们通常的治疗方法是移除受损的骨组织和软管，并代之以使用合金或者聚合物制造的人工关节。但是如果这些植入物在几年之后还需要更换的话，病人的状况会变得更糟，一般来说金属关节只能使用10到15年。
近日，加拿大滑铁卢大学的一位博士后研究员MihaelaVlasea探索出一种全新的方式改变了传统医疗植入的历史，解决传统医疗植入物中那些有缺陷的关节置换物问题。这种方法包括使用一台3D打印机以钙磷粉为材料来开发定制的植入物，其中重要的是，这种3D打印的植入物不仅在表现上与骨骼类似，而且是可生物吸收的——人体可以用它来创建新的骨骼。
据了解，作为滑铁卢大学由机电一体化教授EhsanToyserkani*的研究人员团队中的主要成员之一，Vlasea过去六年来一直致力于这个项目，获得的进展令人振奋，同时也非常具有挑战性。在研究过程中，这支研究团队与多伦多MountSinai医院的骨科医生、病理学家，以及多伦多大学牙科系的材料专家进行了合作，后者带来了钙磷酸盐和如何对其进行热处理的知识。Vlasea开发这款3D打印机使用了粉末沉积技术，通过选择性地固化磷酸钙粉末层来构建对象，不过刚刚3D打印出来的对象比较脆弱，需要烘烤才能够完全凝固。完成后，该打印件可以像其它的植入物那样植入体内。但是后来的事情是与众不同的。事实证明这种材料可与骨骼高度兼容。
所以，身体可以直接在其植入物中长出新骨！终，植入物消失了，被真正的骨骼完全取代。这就为彻底*关节疾病打开了大门。迄今为止，Vlasea已经制造出了两个绵羊的植入物，很快就将进入人类实验阶段。