科技競賽硝煙四起 國際3D打印界最新進展大盤點

導讀：3D打印應用范圍越來越廣闊，全球各國都競相加入這一火熱的科技競賽當中，這也使得3D打印取得了更快速的發展。
　　
　　3D打印應用范圍越來越廣闊，應用領域越來越前沿，全球各國也都競相加入這一火熱的科技競賽當中。同時也帶動了3D打印技術的飛速發展，帶動了工業、科學、藝術和教育等各大領域的“跨躍”，完美的詮釋了3D打印在人類歷史發展進程中的巨大作用。下面就讓我們一起來回顧一下近期3D打印界備受關注的一些行業發展：
　　
　　NO.1 USC納米3D打印材料獲批量生產力
　　
　　納米顆粒材料擁有很多優良的特性，也正是因為這些特性令它具備了非常重要的科研價值，比如細胞的再生科學和藥物傳送系統的研究。但這種物質目前的價格非常高昂，以純種黃金的納米顆粒為例，一克黃金的納米顆粒甚至比純金要珍貴許多。這主要是因為這種極為微小的物質通常只能在實驗室環境下制造，而且產量十分有限的原因。不過現在，這個痛點將有望得到解決，因為USC一支由NoahMalmstadt教授領導的科研團隊已經找到了一種新的方法，不但能大大降低納米顆粒的制造成本，有望實現大量生產，在這種新方法中扮演重要角色的就是3D打印技術。
　　
　　這種新方法的關鍵就是用250微米級的3D打印導管取代原先的傳統導管、燒杯等工具，在相對較快的速度下捕捉納米顆粒。這種尺度的導管傳統工藝很難做出，而3D打印技術卻能輕松實現。據了解，這種微型3D打印導管是使用光固化（SLA）技術制做的，具有均勻的網絡結構。實際操作時，兩束非混合液體會從一端注入導管，然后從另一端流出。流出時它們會相互碰撞，形成微米級的小液滴，最后以一種可預測的方式轉化成納米顆粒。每一個這種3D打印導管都可生成數百萬單位的小液滴。
　　
　　這種新方法的出現對于選擇性激光燒結（SLS）3D打印機來說無疑是天大的好消息，因為用了這種納米顆粒粉末，SLS設備的成本和能耗就能降低，同時制造時間也能縮短。所以此次USC的突破性研究可謂意義十分重大。
　　
　　NO.2 俄羅斯將發射首顆3D打印立方體衛星
　　
　　據俄新社援引托木斯克理工大學報道，俄羅斯首個3D打印的立方體衛星（CubeSat）Tomsk-TPU-120將于本月晚些時候前往國際空間站。TPU新聞部門表示，這TPU探測器已經組裝完畢，并已移交給航天火箭公司Energiya，即將交付拜科努爾（Baikonur）航天發射中心在哈薩克斯坦沙漠。據了解，在2016年的3月31日Tomsk-TPU-120將會搭載一枚進步MS-2火箭進入國際空間站，并由空間站上的宇航員通過太空行走將其放置在一個400公里高的軌道上。
　　
　　俄新社稱，這個是一個標準的立方體衛星，外形方正，尺寸為300×100×100毫米。該衛星擁有一顆研究衛星的所有基本功能，并將會在未來的6個月內繞地球飛行。而且這是第一個使用3D打印技術建造的太空探測器，該技術的進一步發展最終將實現這些小型衛星的大規模生產。而目前，太空專家們已經將3D打印看作一種可以充分發揮立方體衛星全部潛力的方法。可以預見，立方體衛星的數量在未來可能會出現爆發性增長。
　　
　　據了解，這顆衛星的外殼是使用經俄羅斯宇航局（ROSCOSMOS）批準的材料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，其電池組的外殼也是用氧化鋯陶瓷材料3D打印而成的，這也是世界首次。TPU的科學家稱，使用陶瓷外殼主要是為了保護電池不受太空中溫度變化的傷害，該陶瓷材料能夠將電池維持在最佳溫度，從而延長其壽命。除此之外，該3D打印衛星的內部安裝了各種傳感器來記錄電路板、外殼、電池的溫度以及電子數據。這些數據將會實時傳送到地球。地面上的科學家們將會據此分析材料的狀況，并決定是否會在未來的航天器制造中使用這些材料。
　　
　　NO.3 New Pro3D翻新全球最快3D打印速度
　　
　　去年3月，JosephDeSimone宣布，在12個月內，Carbon3D將發布比當前3D打印技術快100倍的基于CLIP技術的3D打印機產品。而如今，又有一家公司悄悄走進了爭奪“最快的3D打印技術”頭銜的競技場，這就是來自加拿大的初創企業NewPro3D。
　　
　　還記得1月份的美國拉斯維加斯國際CES消費電子展么，你可能看到過這家公司，他們的口號很簡單，但是足以吸引住眼球：“我們是世界上最快的3D打印機”。不相信？更有說服力的是，他們把自己的機器擺到了展會現場，就在觀眾的眼皮子底下，一個大型、復雜的晶格結構就在幾分鐘內3D打印完成，令在場的觀眾無不驚嘆！
　　
　　經過兩年的研發，NewPro3D拿出了一種足以“徹底顛覆3D打印速度”技術---智能液體界面（IntelligentLiquidInterface，簡稱lLI）技術有點類似于DLP，它同樣是基于光敏樹脂的，不過將一個透明的膜加到了樹脂與光源之間，其目的是創造一個“死區（deadzone）”。這就消除了在類似工藝中的機械復位，并允許對象以創紀錄的速度“生長”。而且NewPro3D公司稱，他們的技術不受尺寸或者幾何形狀的限制，甚至有可能打印出最長為25英尺的對象——一個這種尺寸的原型正在進行中。這家總部位于溫哥華的公司稱他們的技術能夠做的不止于原型，還有可能加快牙科、醫療、珠寶等行業的制造。但該公司認為自己的方向是工業級領域，目前他們已經轉入到了另外一項更加雄心勃勃的項目——打造世界上最快的金屬3D打印機上，相信不久后也將會有所突破。
　　
　　NO.4 波音獲“旋轉懸浮3D打印”專利技術審批
　　
　　航空巨頭波音公司近日獲批了行業顛覆性的懸浮3D打印專利技術：利用多臺3D打印機和抗磁性打印材料，該系統可以旋轉懸浮打印，從每一個方向實現材料沉積。事實上，早在2014年1月29日，波音就遞交了專利申請，2016年2月4日，美國專利商標局正式批準了這項激動人心的技術，全名叫“Free-FormSpatial3-DPrintingUsingPartLevitation（自由形式懸浮空間3D打印）“。或許是因為這項技術有點兒令人難以置信，又或許是超出了很多人的認知，該技術在獲批后并沒有引起太大的關注，但是它對于整個制造業的發展仍然有著非凡的意義。
　　
　　而在目前，3D打印亟需突破的一項技術就是從點到面建造，然而不論是FDM,SLS,SLA或者其他技術，都是從打印床開始向上建造的。波音開發的懸浮制造系統徹底打破了既定規則，是從各個方向實現逐層堆積的。這對于3D打印技術有著重要的意義，舉個例子，因為能從多個方向沉積，我們就不再需要支撐結構，并且可以消除目前很多3D打印部件的重力限制。
　　
　　雖然目前波音還未正式應用該技術，大眾也不知道旋轉懸浮3D打印究竟是如何進行的，不過從相關專利文件來看，重點在于磁力。利用磁力將所需材料懸浮在空中，在打印過程中將作業旋轉變換方向，這些都離不開磁力的作用。而且整個制造系統可實現高度自動化，可以感應到打印作業在空中的具體方位，從而對其進行精確的旋轉。
　　
　　NO.5 加拿大研發新型骨骼3D打印技術
　　
　　任何患有關節類疾病的人都能夠深切體會到關節損傷所帶來的痛苦和不便。對于嚴重的關節損傷病人，醫生們通常的治療方法是移除受損的骨組織和軟管，并代之以使用合金或者聚合物制造的人工關節。但是如果這些植入物在幾年之后還需要更換的話，病人的狀況會變得更糟，一般來說金屬關節只能使用10到15年。
　　
　　近日，加拿大滑鐵盧大學的一位博士后研究員MihaelaVlasea探索出一種全新的方式改變了傳統醫療植入的歷史，解決傳統醫療植入物中那些有缺陷的關節置換物問題。這種方法包括使用一臺3D打印機以鈣磷粉為材料來開發定制的植入物，其中最重要的是，這種3D打印的植入物不僅在表現上與骨骼類似，而且是可生物吸收的——人體可以用它來創建新的骨骼。
　　
　　據了解，作為滑鐵盧大學由機電一體化教授EhsanToyserkani領導的研究人員團隊中的主要成員之一，Vlasea過去六年來一直致力于這個項目，獲得的進展令人振奮，同時也非常具有挑戰性。在研究過程中，這支研究團隊與多倫多MountSinai醫院的骨科醫生、病理學家，以及多倫多大學牙科系的材料專家進行了合作，后者帶來了鈣磷酸鹽和如何對其進行熱處理的知識。Vlasea開發這款3D打印機使用了粉末沉積技術，通過選擇性地固化磷酸鈣粉末層來構建對象，不過剛剛3D打印出來的對象比較脆弱，需要烘烤才能夠完全凝固。完成后，該打印件可以像其它的植入物那樣植入體內。但是后來的事情是與眾不同的。事實證明這種材料可與骨骼高度兼容。
　　
　　所以，身體可以直接在其植入物中長出新骨！最終，植入物消失了，被真正的骨骼完全取代。這就為徹底治愈關節疾病打開了大門。迄今為止，Vlasea已經制造出了兩個綿羊的植入物，很快就將進入人類實驗階段。