2016年3D打印行业十大突破

作者:武汉味美食家餐饮管理有限公司 来源:www.cj17917.com 发布时间:2019-03-02 13:55:28
2016年3D打印行业十大突破

  3D打印可以称为数字制造或增材制造,是快速成型技术的一种。随着3D打印行业的快速发展,国内外研究人员针对3D打印的各类研究也持续进行着,并取得了诸多进展。接下来,小编将带大家一起回顾2016年里3D打印技术研究的十大突破。

  1、金属3D打印基础研究获重大突破

  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打印技术的应用。

  据了解,基于PBF的3D打印技术在市场上有几种形式,比如EOS的直接金属激光烧结(DMLS)、Arcam的电子束熔融(EBM)、SLM Solutions的多光束选择性激光熔融(SLM)等。像Stratasys在其德州Austin的合同制造工厂里就有很多台DMLS机器。

  据实验显示,当激光熔融这些粉末时,即使金属熔池的温度冷却下来,其产生的气流超出熔池的部分也会给它带来金属颗粒。而冷却的熔池意味着这些颗粒不会完全熔化。这一现象也是首次在科研文献中被公开,据信这就是金属3D打印部件表面粗糙度和孔隙产生的原因。科学家们称,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。

  2、新复合材料可3D打印"超弹性骨头"

  近日一篇刊登在《ScienceTranslationalMedicine》上的研究论文显示,一种被称为"超弹性骨头"的新复合材料将为重建手术带来一个新的突破。这种"超弹性骨头" 主要利用一种叫做羟基磷灰石的天然矿物生成,可以被植入到皮下作为骨头生长的支架,或是取代失去的骨头。

  研究人员通过多次实验证明, 3D打印出来的骨支架上细胞不仅非常容易生长--数周后就填满了目标区域,而且还能自行终止骨骼矿物质的生长。同时,研究人员还在实际外科手术中成功测试了这种新材料。

  然而不管上面这些实验多么成功,它们在数量上还是太过局限,最终该材料还是要经过人体实验才算真正的成功。对此,研究论文作者之一Ramille Shah表示,希望能在5年内对人体进行测试。

  3、哈佛大学3D打印厚实血管组织问世

  日前,哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院(SEAS)与哈佛Wyss生物工程研究所组成的一个科学家团队已经发明了一种方法,可以用人类干细胞、细胞外基质和内衬血管内皮细胞的循环通道3D打印出厚实的血管化组织构造。最终形成的包含在深层组织内的血管网络能够使液体、营养物质和细胞生长因子均匀地灌注于整个组织。这项重大突破已经于2016年3月7日发表在了《 Proceedings of the National Academy of Sciences》杂志上。

  该方法将血管管路与活细胞和细胞外基质结合起来,使该结构能够像活体组织那样发挥作用。在研究中,Lewis及其研究团队证明,他们3D生物打印的组织可以维持像活组织结构那样的功能超过六个星期!

  值得一提的是,拥有这种在组织内的预制血管,能有效增强组织深层的细胞功能,并通过灌注营养物质和生长因子等物质全面调节这些细胞的功能。

  4、Optomec突破性技术可3D打印微米级智能结构

  2016年8月16日,全球领先的3D打印电子及金属3D打印系统供应商Optomec公司宣布,其气溶胶喷射技术(Aerosol Jet Technology)已经可以实现在微米尺度上带嵌入电子元件的3D聚合物和复合结构的打印。这一突破将为电子和生物医药行业开发成本更低、尺寸更小的下一代产品带来巨大的应用前景。

  据称,这种直接的数字方法优化了制造工艺,减少了生产步骤和材料用量,因此气溶胶喷射3D微结构打印技术也是一种经济的、绿色技术。且气溶胶喷射3D微结构打印技术具有超高的分辨率,可以实现最低10微米的侧面特征尺寸,其横向和垂向构建分辨率分别在1微米到100纳米之间,而且可以实现超过100:1的长宽比。此外,这种3D微结构也可以在现有部件和产品(比如半导体芯片、医疗设备或工业零部件)上打印。

  5、新型3D打印技术突破现有金属零部件制造瓶颈

  激光制造技术已成为新一代高端制造技术之一。近期,浙江工业大学机械工程学院姚建华教授率研究团队提出了"基于超音速激光沉积的金属增材制造技术基础研究",将目光瞄准了"超音速冷喷涂+激光技术"这种新型的3D打印技术,有效突破现有金属零部件制造瓶颈。

  据姚建华介绍,目前课题组是国际上首个提出将超音速冷喷涂沉积与激光技术相结合实现金属3D打印的观点。在前期基础研究基础上,协同创新中心将联合剑桥大学合作等国内外顶级团队,通过对超音速动量场与高能激光束温度场等多能量场耦合关系、沉积层颗粒和沉积层之间的固态结合机理以及增材制造形成过程中缺陷及应力的产生机制等科学问题的研究,获得实现增材制造必须的工艺及质量控制方法,打破现有金属零部件增材制造技术瓶颈,最终利用该技术实现高端装备关键零部件的高效率、高品质、低成本智能化增材制造,为浙江乃至全国制造业转型升级提供关键技术支撑。

  6、纳米3D打印材料获批量生产力

  纳米颗粒是一种十分神奇的人工物质,其价格非常昂贵,且产量十分有限。为此,由Noah Malmstadt教授领导的科研团队积极探索、攻坚克难,终于找到了一种包含3D打印技术在内的新方法,不但能大大降低纳米颗粒的制造成本,而且有望实现大量生产。

  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。同时,纳米颗粒还有一个优点,就是在使用烧结技术加工时,比现在的大尺寸粉末颗粒需要的温度更低,时间更短这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。

  7、德国最新3D打印技术实现个性化医疗

  近期,德国Fraunhofer陶瓷技术和IKTS系统研究所研发了一项3D打印新技术,不仅可以打印骨科植入物、假牙、手术工具等医疗产品,还可以打印微反应器、内窥镜手术器械这样非常复杂、微小部件。

  目前Fraunhofer研究所正在寻找合作伙伴,共同转化这项新技术,所以3D打印设备和材料的真面目尚未揭晓。

  8、金属3D打印可溶性支撑成为现实

  日前,研究人员们刚刚完成了一个可溶性碳钢结构的概念证明,这一结构是用来支撑3D打印不锈钢部件的。据悉,这是第一种可溶性金属支撑解决方案,在这个方案中,碳钢可以通过一种基于硝酸和氧气泡的电化学刻蚀技术去除掉而且不会影响不锈钢。

  这一显著的突破,被发表在了一篇名为《3D直接金属打印的可溶性金属支撑(DissolvableMetalSupportsfor3DDirectMetalPrinting)》的论文里,研究人员在论文中展示了一个带90度伸出结构的3D打印金属对象。作者们认为,这一突破将为重要的金属3D打印创新铺平道路。尤其是,他们认为该技术将大大减少后处理需要的工作量,从而提高金属3D技术创建非常复杂结构的能力。

  据了解,使用特定的化学溶液,这同样的原则可以适用于更广泛的金属和甚至氧化物。

  9、微观生物3D打印领域获新突破

  近日,英国谢菲尔德大学(University of Sheffield)的科学家们在开发可以在生物环境中安全地使用的蚕丝微型火箭上取得了重大突破。通过使用创新的3D喷墨打印方法,该校的化学和生物工程研究人员在制造微观蚕丝游泳装置方面向前迈出了一大步。

  据了解,这种蚕丝装置可降解,而且对其所处的生物环境完全无害。这意味着,这些装置将来可能在被用于人体内部的一些应用当中,比如传递药物和定位癌细胞等。且这一新技术使得研究人员可以使用安全、无毒的材料,即意味着该微型火箭不会对任何活组织或生物环境造成伤害或损害。

  10、爱尔兰科学家3D打印出复杂的大型软骨植入物

  近日,一支来自都柏林先进材料与生物工程研究(AMBER)中心的团队开发出了一种新技术,该技术可以3D打印出复杂的大型软骨植入物,这种植入物可以形成支架供骨骼再生。 科学家们认为,这项研究会对那些患有严重的脊髓、颌骨或颅骨问题的病人产生深远的影响,它的应用也将非常广泛,从普通损伤到癌症、甚至包括先天缺陷等。该团队希望能够将该技术用于下一代的髋关节和膝关节植入物。

  据了解,AMBER团队采用3D生物打印技术沉积不同的生物材料和成人干细胞以制造出可匹配脊柱内段形状的软骨模板,随后将模板植入皮肤下,在那里这些模板随着时间的推移发展成一个带有自身血管的全功能骨器官,这个过程跟人体自身骨骼的发育过程是一样的。另外,AMBER还在借助纳米技术和3D打印研究可以在几分钟内充电完成的更小、更高效的电池。Valeria Nicolosi教授领导该项目,并于最近获得了欧洲研究委员会(ERC)250万欧元的研究资助。

  小结:纵观整个2016年,3D打印行业由导入期进入到成长期,表现为全球3D打印行业的整体收入快速上涨、全球3D打印行业的市场规模逐渐扩大、技术突破及专利数量逐渐增多、行业应用逐渐深入。OFweek3D打印网小编相信,未来,3D打印行业发展将会迈向更高峰!

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