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盘点2015年国外十大3D打印技术

时间:2015-12-30 21:37 来源:OFweek3D打印网 作者:中国3D打印网 阅读:
极光尔沃

近年来,3D打印在世界各地掀起了一股热潮,尤其是2015年,3D打印更是以爆发式的增长速度引爆全球。在近期举办的2015哈尔滨3D打印产业发展高层论坛上,中国3D打印技术产业联盟执行理事长罗军指出,2014年全球3D打印的产值是300亿元,今年将突破500亿元。他预计到2020年,全球3D打印的产值有望突破1500亿元。然而当今世界制造业危机四伏,行业发展以技术分高下,谁掌握了技术,谁就能主导市场。不可否认,虽然今年我国在3D打印方面取得了一定的成就,但国外3D打印技术仍旧略胜一筹。下面,就随小编一起回顾2015年国外十大3D打印技术。

一、德国3D打印人造血管正式面世

德国弗朗霍夫激光技术研究所研究人员成功利用3d打印技术制造出人造血管。据悉,人造血管多分叉结构借助于计算机的模拟设计,完全按照真实的血管结构打印。打印血管所用的材料是丙烯酸酯基的合成聚合物,这种材料可以使血管表面分布许多直径数百微米的微孔。同时利用这种材料,研究人员首次成功地打印出了与真实血管功能类似的人造血管。这一技术突破有望广泛应用在治愈皮肤创伤、人工皮肤再造和人造器官等医学领域。

二、澳洲科学家3D打印脑组织研究获重大突破

澳大利亚ARC电材料科学卓越中心(ACES)的研究人员已经找到一种方法通过3D打印神经细胞来复制和模拟脑组织。尽管能够以物理的形式3D打印出这些,甚至构成细胞网络是一项惊人的成就,但是能够实现它们的是3D设计与3D打印,如果没有这两种技术协同工作,魔术根本不会发生。

到目前为止,研究人员已经能够创建出定制的3D生物油墨,这种油墨包含真正的真正的糖类物质,并可以在细胞培养工厂里进行处理。研究人员已经能够用它打印出六层深的细胞3D结构,这种结构不仅能够精准、正确地扩展,而且能够很好地保护和固定脑细胞。

虽然离3D打印大脑仍有很长的一段路要走,但是,获得组织脑细胞、从而使它们形成神经网络的能力已经是一个非常显着的进步。3D打印脑组织研究强调了将3D打印技术与材料科学的最新进展相结合,以获得生物学研究成果的重要性,这为更为复杂的3D打印机创建具有更精细的分辨率结构铺平了道路。

三、MIT研发出世界首个光学透明玻璃3D打印技术

麻省理工学院的研究员开发出了一种使用玻璃材质进行3D打印的技术,这项新技术名为“3DGP”,它跟传统的塑料3D打印方式一样,但是不同的是,用玻璃代替了塑料作为打印材料。

具体来讲,这项技术使用了一种由玻璃构成的融化物,然后通过调制和改变打印厚度来加层。这台3D打印机包含了两个堆积在一起的加热器,上面的加热器可以加热温度最高达到1900华摄氏度,充当一种“窑筒”,底层的加热器用来加热和冷却打印材质,已达到软化和凝固玻璃材质的目的。

据研究团队介绍,这项全世界首个光学透明玻璃打印技术拥有非常大的潜力。

四、英国科学家研发3D打印高效石墨烯电池

在人类科技突飞猛进的今天,电池技术一直没有跟上来,阻碍了很多行业的发展,比如智能手机用户抱怨最多的就是电池的使用寿命,因为电池续航能力差,我们不得不每隔一段时间就给手机充一次电,此外,由于缺乏可靠的电池,电动汽车产业在过去几十年里几乎没有实质性的进步。

终于,来自英国曼彻斯特城市大学的电化学与纳米技术教授Craig Banks带领的团队研发出高容量的电池将会消除这个痛点,因为他正在使用的材料是神奇的石墨烯,而他采用的技术则是3D打印。

五、德国超声波3D打印技术真正实现冶金结合

德国Fabrisonic研发出了一种能融合金属箔的超声波系统,将铝、铜、不锈钢以及钛等冶金材料锻造成高密度3D物件。这种固态3D打印技术可以实现具有完全密度的真正冶金结合,并可以用于多种金属材料,比如铝、铜、不锈钢、钛等等。

使用这种3D打印技术,Fabrisonic可以用一系列连续的金属箔带生成实体对象,从而制造出金属零部件。它的基本过程类似于3D打印方法,都是先通过CAD模型来构造一个详细的3D对象,然后通过一系列的机械操作将其打造出来。首先,操作人员需要将基板固定在机器的砧座上,然后将箔带拉到焊接角的下方,由后者向下施加压力,与此同时,一组超声波换能器将特殊的超声波震动也施加到这些金属箔片上。

在机械压力和超声波力的作用下,该箔片会跟构建板贴合在一起。该机器会重复这一过程,直到整个区域都被多层金属铂覆盖,之后再用CNC铣床用来除去过量箔和实现该层所希望的形状。这种超声波焊接、铣的过程会重复进行,先在每层一条条地排列箔带,然后再在垂直方向上一层层堆叠,直到完成完整的3D对象。每层之间箔带的排列必需错开以使接缝不止于重叠,这就消除了结构中的任何潜在弱点。

六、微米级3D打印新技术“崭露头角”


加州大学洛杉矶分校(UCLA)的生物工程师团队开发出了一种新型的3D打印技术,该技术可以制造出比人类的头发丝宽度还小的复杂微观对象。尽管传统的3D打印方法也可以创建出非常复杂的形状和结构,但是在如此小的尺度(小于1毫米)上实现还是头一次。使用一系列的微流控和光学技术,UCLA的科学家们能够制造出100-500微米大小的对象,其细部特征甚至能够达到10-15微米。

研究团队将该技术命名为瞬态光学液体成型(Optical Transient Liquid Modeling),它主要依靠照射图案的紫外光、液态光敏聚合物材料和一款自定义软件来实现。研究团队认为该技术在生物医学和各种工业领域具有很好的应用前景。

七、日本成功突破超高温3D打印塑形技术

据悉,东京大学生产技术研究所的新野俊树教授等运用3D打印机成功对具有150°C以上耐热性的超级工程塑料完成了立体造形。相比切削和注塑成形等现有加工法,达到了80%左右的强度,可进行复杂形状的加工,有利于完成汽车、飞机的发动机周边零部件等对耐高温性有要求的生产。

熔点280℃、耐热性150℃的聚苯硫醚(PPS)和熔点360℃、耐热性200℃的聚醚醚酮(PEEK)成功完成了立体造形。造形方式为树脂粉末照射激光后反复熔解、冷却凝固,搭建立体形状的粉末积层方法。炉内保持200℃,通过激光升高至约400℃使树脂粉末熔解。增加激光面积,使能量均匀分布后,粉末可高效率地吸收热能使树脂熔解。对强度试验用的规格试验片造形后,确认强度达到其他加工法的约80%。

八、LLNL:3D打印石墨烯气凝胶微格

美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员是3D打印技术的忠实拥趸。今年4月,LLNL又宣布了一项3D打印应用新突破,他们3D打印的轻量级石墨烯气凝胶展现了超级可压缩性,提供了高达90%的压缩应变。气凝胶,是世界上密度最轻的固体,也被称为“凝烟”,它是用气体取代凝胶中的液体制成的,因此其重量的90%以上是空气,这种极轻物质具有一些杰出的特性。

通过3D打印制造出的石墨烯气凝胶微格(microlattice)具有优异的导电性和高表面积,可以作为一种存储能量的新载体,并可用于传感器、纳米电子学、催化、分离等应用。

据了解,在气凝胶上采用3D打印技术可以制造出无数复杂的气凝胶架构以供应用,比如其机械性能和可压缩性,这是从来没有过的成就。

九、超级植入式打印技开启3D打印新革命

美国佛罗里达大学的科学家们找到了一种方法,可以用一台3D打印机打印出精细的软结构。这种新型3D打印机能够打印出传统上“不可能”实现的形状,比如为细管打结等。该技术主要是将喷嘴深入一种凝胶中进行打印,这种凝胶能够固化从喷嘴中挤出的油墨,最终产物是一种柔软但稳固的结构。

这种植入式3D打印的概念--即在某种液体或固体物质内部进行3D打印的--非常值得研究人员进一步完善。它改变了人们印象中的3D打印方式,不用再考虑将某种材料融化然后堆积出某种结构,而只需要将材料从针/喷嘴中挤出,由(基质材料)组成的空间就会将它留在指定的位置,就可以用它打印出任何结构。

盘点2015年国外十大3D打印技术

研究人员认为,该技术克服了3D打印的一些限制,并可能对组织工程有用,对神经外科和癌症研究人员会有很大的帮助。

十、多材料混合3D打印技术掀起一场大革命

美国研发出的主动混合多材料3D打印机为全3D打印可穿戴设备和电子设备铺平了道路,该打印机可以主动整合不同的材质和属性,包括柔性和刚醒材料以及导电和非导电油墨等等,并且首次在3D打印的普通集体材料上打印嵌入式导体、电线和电池等。据了解,之前的3D打印技术有很多无法解决的多材料集成问题,即如何在不停止打印过程的条件下实现柔性材料、刚性材料和电子电路的无缝和精确过渡等等,而这项技术一举解决了这些问题,为柔性机器人和可穿戴电子设备的发展带来了新的可能性。

多材料混合3D打印技术目前仍在探索当中,但是可以看到,这种在打印产品中整合不同材料和性质的能力将是3D打印技术的下一个前沿。

结语:

一个产业的前进,需要许许多多的科研人士不断的去开拓创新,正是因为有了这些孜孜不倦的耕耘,才有了全新的科技时代。3D打印是这个世纪的一大宠儿,在世界各国科学工作者和创客们的努力下,如今才走到了一个相对鼎盛的时期。时代在进步,技术要发展,只有全力突破3D打印技术瓶颈,3D打印才能真正实现从概念走向应用。

(责任编辑:中国3D打印网)

weixin
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