3D打印
3D打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)快速成型技術(shù)的一種,運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。
3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型,后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造,已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工(AEC)、汽車,航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。
2019年1月14日,美國加州大學(xué)圣迭戈分校首次利用快速3D打印技術(shù),制造出模仿中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的脊髓支架,成功幫助大鼠恢復(fù)了運(yùn)動(dòng)功能。
2020年5月5日,中國首飛成功的長征五號B運(yùn)載火箭上,搭載著“3D打印機(jī)”。這是中國首次太空3D打印實(shí)驗(yàn),也是國際上第一次在太空中開展連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的3D打印實(shí)驗(yàn)。
歷史發(fā)展 編輯本段
3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期,實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同,打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”,與電腦連接后,通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這打印技術(shù)稱為 3D立體打印技術(shù)。
1986年,美國科學(xué)家Charles Hull開發(fā)了第一臺(tái)商業(yè)3D印刷機(jī)。
1993年,麻省理工學(xué)院獲3D印刷技術(shù)專利。
1995年,美國ZCorp公司從麻省理工學(xué)院獲得唯一授權(quán)并開始開發(fā)3D打印機(jī)。
2005年,市場上首個(gè)高清晰彩色3D打印機(jī)Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。
2010年11月,美國Jim Kor團(tuán)隊(duì)打造出世界上第一輛由3D打印機(jī)打印而成的汽車Urbee問世。
2011年6月6日,發(fā)布了全球第一款3D打印的比基尼。
2011年7月,英國研究人員開發(fā)出世界上第一臺(tái)3D巧克力打印機(jī)。
2011年8月,南安普敦大學(xué)的工程師們開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機(jī)。
2012年11月,蘇格蘭科學(xué)家利用人體細(xì)胞首次用3D打印機(jī)打印出人造肝臟組織。
2013年10月,全球首次成功拍賣一款名為“ONO之神”的3D打印藝術(shù)品。
2013年11月,美國德克薩斯州奧斯汀的3D打印公司“固體概念”(SolidConcepts)設(shè)計(jì)制造出3D打印金屬手槍。
2018年8月1日起,3D打印槍支將在美國合法,3D打印手槍的設(shè)計(jì)圖也將可以在互聯(lián)網(wǎng)上自由下載。
2018年12月10日,俄羅斯宇航員利用國際空間站上的3D生物打印機(jī),設(shè)法在零重力下打印出了實(shí)驗(yàn)鼠的甲狀腺。
2019年1月14日,美國加州大學(xué)圣迭戈分校在《自然·醫(yī)學(xué)》雜志發(fā)表論文,首次利用快速3D打印技術(shù),制造出模仿中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的脊髓支架,在裝載神經(jīng)干細(xì)胞后被植入脊髓嚴(yán)重受損的大鼠脊柱內(nèi),成功幫助大鼠恢復(fù)了運(yùn)動(dòng)功能。該支架模仿中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),呈圓形,厚度僅有兩毫米,支架中間為H型結(jié)構(gòu),周圍則是數(shù)十個(gè)直徑200微米左右的微小通道,用于引導(dǎo)植入的神經(jīng)干細(xì)胞和軸突沿著脊髓損傷部位生長。
2019年4月15日,以色列特拉維夫大學(xué)研究人員以病人自身的組織為原材料,3D打印出全球首顆擁有細(xì)胞、血管、心室和心房的“完整”心臟,這在全球尚屬首例(3D打印心臟)。
2020年5月5日首飛成功的長征五號B運(yùn)載火箭上,搭載著我國新一代載人飛船試驗(yàn)船,船上還搭載了一臺(tái)“3D打印機(jī)”。這是我國首次太空3D打印實(shí)驗(yàn),也是國際上第一次在太空中開展連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的3D打印實(shí)驗(yàn)。
2022年5月25日消息,瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種3D打印方法,可在數(shù)秒鐘內(nèi)用光將不透明的樹脂制成物體。這一突破或在生物醫(yī)學(xué)行業(yè)有良好應(yīng)用前景,例如可用于制造人工動(dòng)脈。相關(guān)研究近日發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》雜志上。
2022年7月20日消息,南京三迭紀(jì)醫(yī)藥科技有限公司宣布,公司與禮來制藥達(dá)成合作,將利用其3D打印技術(shù)在藥物遞送系統(tǒng)中的優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)口服藥物在胃腸道的程序化釋放。同日消息,美國得克薩斯農(nóng)工大學(xué)的科研人員通過3D打印制造了一種具超彈性的形狀記憶合金。
2022年8月消息,美國科學(xué)家采用3D打印方法,制作出一種雙相納米結(jié)構(gòu)高熵合金(HEA),其強(qiáng)度和延展性優(yōu)于現(xiàn)有其他先進(jìn)的3D打印材料,有望催生可用于航空航天、醫(yī)學(xué)、能源和運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的高性能部件。
2022年8月消息,施普林格·自然旗下學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》最新發(fā)表一篇材料研究論文,中國高校研究人員報(bào)道了一種制造柔性、可拉伸發(fā)光裝置的3D打印策略,該裝置可與軟體機(jī)器人集成。
2022年9月消息,木屑被制成3D打印墨水,先被做成潮濕的平板,再在干燥后彎曲成立體形狀。這種3D打印方法可以讓木頭變得足夠結(jié)實(shí),未來可用于制造家具或建筑材料。
2022年11月14日,廣東交通集團(tuán)南三島大橋項(xiàng)目透露消息,項(xiàng)目已完成3D數(shù)字?jǐn)備伡夹g(shù)路面墊層與底基層試驗(yàn)段鋪筑,正式進(jìn)入路面工程施工階段。
2022年11月21日消息,南京三迭紀(jì)醫(yī)藥科技有限公司宣布,其第三款3D打印藥物產(chǎn)品T21獲得美國FDA的臨床試驗(yàn)批準(zhǔn),這是三迭紀(jì)兩年內(nèi)在FDA獲批的第三個(gè)IND。
2023年1月3日,據(jù)科技日報(bào)消息,中國科學(xué)院化學(xué)研究所綠色印刷院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員宋延林、副研究員吳磊等研究人員組成的研究團(tuán)隊(duì)利用連續(xù)數(shù)字光處理(DLP)3D打印技術(shù),實(shí)現(xiàn)了具有明亮結(jié)構(gòu)色的三維光子晶體結(jié)構(gòu)制備,為創(chuàng)新結(jié)構(gòu)色制備方法及擴(kuò)展3D打印的應(yīng)用開創(chuàng)了新的途徑。
2023年2月10日,國家智能鑄造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新(泉州)中心順利實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。這是全球少有的萬噸級鑄造3D打印全流程智能工廠。
韓國蔚山國立科學(xué)技術(shù)研究院(UNIST)和韓國電工研究院(KERI)對外宣布,雙方合作開發(fā)出了一種全新的智能隱形眼鏡核心技術(shù)。該技術(shù)可通過3D打印實(shí)現(xiàn)基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)的導(dǎo)航。
國家兒童醫(yī)學(xué)中心(上海)、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬上海兒童醫(yī)學(xué)中心付煒、王偉團(tuán)隊(duì)聯(lián)合東華大學(xué)游正偉教授團(tuán)隊(duì)在權(quán)威期刊《Matter》(IF=19.967)在線發(fā)表了題為“Intrinsically Cryopreservable Bacteriostatic Durable Glycerohydrogel Inks for 3D Bioprinting”(可直接細(xì)胞凍存的抑菌3D生物打印甘油水凝膠墨水)的研究成果。該論文首次提出了將甘油用于調(diào)控“自由水”狀態(tài)進(jìn)而合成甘油水凝膠生物墨水的概念,并證實(shí)了該生物墨水具有抑菌性、形狀保真、適合3D生物打印和細(xì)胞凍存保護(hù)等一系列特性,具有廣泛的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景。
美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)證明,一種新型3D打印高溫合金可幫助發(fā)電廠產(chǎn)生更多電力,同時(shí)排放更少的碳。相關(guān)論文已發(fā)表于《今日應(yīng)用材料》雜志。
西班牙一家植物肉公司嘗試使用3D打印技術(shù),把植物肉整塊打印出來,模擬出真肉的纖維及口感。這家植物肉公司3D打印出來的雞排,在巴塞羅那的幾家餐廳里小范圍出售。
一款名為Cocoa Press的巧克力3D打印機(jī)將于2023年春季在美國上市,這款打印機(jī)可以讓用戶自由地設(shè)計(jì)和制作各種形狀和口味的巧克力。
北京時(shí)間2023年3月9日,美國相對論空間公司(Relativity Space)宣布,首枚3D打印火箭——“人族1號”(Terran1)下一次發(fā)射窗口期確認(rèn)為美國東部時(shí)間3月11日13:00-16:00。
清華大學(xué)材料學(xué)院研究員王秀梅團(tuán)隊(duì)基于生物3D打印技術(shù)成功研發(fā)了一種有生命的類神經(jīng)纖維,在實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)了優(yōu)越的神經(jīng)再生能力,為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的脊髓損傷修復(fù)、組織再生修復(fù)等提供了新的治療視角。
2023年3月13日,北京小米移動(dòng)軟件有限公司“米家3D打印機(jī)軟件(Android版)”“米家3D打印機(jī)軟件(iOS版)”軟件著作權(quán)獲登記批準(zhǔn)。
2023年,以色列“牛排食品”與新加坡“鮮味肉”公司聯(lián)合研發(fā)出了一種3D打印魚肉。
2023年,在德國海德堡,機(jī)器人手臂制作建造被稱為“歐洲最大的3D打印建筑”。
2023年,接受3D打印“龜殼”的海龜體重已經(jīng)從最初的74.5磅提升到210磅。
2023年5月31日,第十五屆中國國際先進(jìn)陶瓷展覽會(huì)(IACE CHINA)在上海開幕,佳能(中國)有限公司攜其陶瓷3D打印服務(wù)亮相。
2023年,澳大利亞悉尼大學(xué)和皇家墨爾本理工大學(xué)等機(jī)構(gòu)科學(xué)家通過獨(dú)特的合金設(shè)計(jì)和3D打印技術(shù)研制了一類新型鈦合金。
重要事件
2013年9至12月,日本橫濱某大學(xué)職員居村佳知用家里的電腦和3D打印機(jī)制作出樹脂材料的槍支部件,并組裝成兩把手槍。
2013年11月,涉案男子居村佳知在社交網(wǎng)絡(luò)上稱“雖然已經(jīng)依照《槍刀法》進(jìn)行了改造,但仍有被警察搜查的風(fēng)險(xiǎn),可這是有意義的行為”、“我要進(jìn)行日本第一把6連發(fā)3D打印左輪手槍的試射”,暗示將公布試射視頻。居村隨后在視頻網(wǎng)站上傳了自制左輪手槍的射擊視頻。神奈川警方2014年掌握這些線索后,隨即對其展開了調(diào)查。
2014年4月,居村佳知被發(fā)現(xiàn)在家中持有這些槍支。
2014年10月20日,日本橫濱地方法院對前大學(xué)職員居村佳知被控違反《槍刀法》和《武器等制造法》用3D打印機(jī)自制手槍案做出判決,判處被告有期徒刑兩年。檢方求刑3年零6個(gè)月。檢方在總結(jié)陳詞中指出,被告在網(wǎng)上公開槍支制造方法和3D數(shù)據(jù),濫用3D打印機(jī)可能會(huì)從根本上顛覆通過槍支管制維護(hù)的社會(huì)治安,“刑事責(zé)任重大”。辯方則表示“被告并未意識(shí)到自己違法”,要求判處緩刑。
2021年3月,國內(nèi)首次,三星堆遺址考古將用3D打印提取文物。
技術(shù)原理
日常生活中使用的普通打印機(jī)可以打印電腦設(shè)計(jì)的平面物品,而所謂的3D打印機(jī)與普通打印機(jī)工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印機(jī)的打印材料是墨水和紙張,而3D打印機(jī)內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是實(shí)實(shí)在在的原材料,打印機(jī)與電腦連接后,通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。通俗地說,3D打印機(jī)是可以“打印”出真實(shí)的3D物體的一種設(shè)備,比如打印一個(gè)機(jī)器人、打印玩具車,打印各種模型,甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為“打印機(jī)”是參照了普通打印機(jī)的技術(shù)原理,因?yàn)榉謱蛹庸さ倪^程與噴墨打印十分相似。這項(xiàng)打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)
3D打印存在著許多不同的技術(shù)。它們的不同之處在于以可用的材料的方式,并以不同層構(gòu)建創(chuàng)建部件。3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。
類型 | 累積技術(shù) | 基本材料 |
擠壓 | 熔融沉積式 (FDM) | 熱塑性塑料,共晶系統(tǒng)金屬、可食用材料 |
線 | 電子束自由成形制造(EBF) | 幾乎任何合金 |
粒狀 | 直接金屬激光燒結(jié)(DMLS) | 幾乎任何合金 |
電子束熔化成型(EBM) | 鈦合金 | |
選擇性激光熔化成型(SLM) | 鈦合金,鈷鉻合金,不銹鋼,鋁 | |
選擇性熱燒結(jié)(SHS) | 熱塑性粉末 | |
選擇性激光燒結(jié)(SLS) | 熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末 | |
粉末層噴頭3D打印 | 石膏3D打印 (PP) | 石膏 |
層壓 | 分層實(shí)體制造(LOM) | 紙、金屬膜、塑料薄膜 |
光聚合 | 立體平板印刷(SLA) | 光硬化樹脂 |
數(shù)字光處理 (DLP) | 光硬化樹脂 |
三維打印的設(shè)計(jì)過程是:先通過計(jì)算機(jī)建模軟件建模,再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面,即切片,從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。
設(shè)計(jì)軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。一個(gè)STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產(chǎn)生的三維文件的掃描器,其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。
切片處理
打印機(jī)通過讀取文件中的橫截面信息,用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來,再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個(gè)實(shí)體。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。
打印機(jī)打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素/英寸)或者微米來計(jì)算的。一般的厚度為100微米,即0.1毫米,也有部分打印機(jī)如ObjetConnex 系列還有三維 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機(jī)相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個(gè)微米。用傳統(tǒng)方法制造出一個(gè)模型通常需要數(shù)小時(shí)到數(shù)天,根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定。而用三維打印的技術(shù)則可以將時(shí)間縮短為數(shù)個(gè)小時(shí),當(dāng)然其是由打印機(jī)的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的。
傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品,而三維打印技術(shù)則可以以更快,更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對較少的產(chǎn)品。一個(gè)桌面尺寸的三維打印機(jī)就可以滿足設(shè)計(jì)者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。
完成打印
三維打印機(jī)的分辨率對大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠(在彎曲的表面可能會(huì)比較粗糙,像圖像上的鋸齒一樣),要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法:先用當(dāng)前的三維打印機(jī)打出稍大一點(diǎn)的物體,再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。
有些技術(shù)可以同時(shí)使用多種材料進(jìn)行打印。有些技術(shù)在打印的過程中還會(huì)用到支撐物,比如在打印出一些有倒掛狀的物體時(shí)就需要用到一些易于除去的東西(如可溶物)作為支撐物。
限制因素
材料限制
雖然高端工業(yè)印刷可以實(shí)現(xiàn)塑料、某些金屬或者陶瓷打印,但無 法實(shí)現(xiàn)打印的材料都是比較昂貴和稀缺的。另外,打印機(jī)也還沒有達(dá)到成熟的水平,無法支持日常生活中所接觸到的各種各樣的材料。
研究者們在多材料打印上已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展,但除非這些進(jìn)展達(dá)到成熟并有效,否則材料依然會(huì)是3D打印的一大障礙。
機(jī)器限制
3D打印技術(shù)在重建物體的幾何形狀和機(jī)能上已經(jīng)獲得了一定的水平,幾乎任何靜態(tài)的形狀都可以被打印出來,但是那些運(yùn)動(dòng)的物體和它們的清晰度就難以實(shí)現(xiàn)了。這個(gè)困難對于制造商來說也許是可以解決的,但是3D打印技術(shù)想要進(jìn)入普通家庭,每個(gè)人都能隨意打印想要的東西,那么機(jī)器的限制就必須得到解決才行。
知識(shí)產(chǎn)權(quán)的憂慮
在過去的幾十年里,音樂、電影和電視產(chǎn)業(yè)中對知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)注變得越來越多。3D打印技術(shù)也會(huì)涉及到這一問題,因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中的很多東西都會(huì)得到更 加廣泛的傳播。人們可以隨意復(fù)制任何東西,并且數(shù)量不限。如何制定3D打印的法律法規(guī)用來保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán),也是我們面臨的問題之一,否則就會(huì)出現(xiàn)泛濫的現(xiàn)象。
道德的挑戰(zhàn)
道德是底線。什么樣的東西會(huì)違反道德規(guī)律是很難界定的,如果有人打印出生物器官和活體組織,在不久的將來會(huì)遇到極大的道德挑戰(zhàn)。
花費(fèi)的承擔(dān)
3D打印技術(shù)需要承擔(dān)的花費(fèi)是高昂的。第一臺(tái)3D打印機(jī)的售價(jià)為1萬5。如果想要普及到大眾,降價(jià)是必須的,但又會(huì)與成本形成沖突。
每一種新技術(shù)誕生初期都會(huì)面臨著這些類似的障礙,但相信找到合理的解決方案3D打印技術(shù)的發(fā)展將會(huì)更加迅速,就如同任何渲染軟件一樣,不斷地更新才能達(dá)到最終的完善。
一種觀點(diǎn)認(rèn)為,3D打印技術(shù)是無法應(yīng)用于大量生產(chǎn),所以有些專家鼓吹3D打印是第三次工業(yè)革命,這個(gè)說法只是個(gè)噱頭。富士康為蘋果代工生產(chǎn)iPhone已經(jīng)多年。郭臺(tái)銘以3D打印制造的手機(jī)為例,說明3D打印的產(chǎn)品只能看不能用,因?yàn)檫@些產(chǎn)品上不能加上電子元器件,無法為電子產(chǎn)品量產(chǎn)。3D打印即使不生產(chǎn)電子產(chǎn)品,但受材料的限制,可以生產(chǎn)的其他產(chǎn)品也很少,“即使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品,也無法量產(chǎn),而且一摔就碎。
另一種觀點(diǎn)認(rèn)為,“3D打印的確更適合一些小規(guī)模制造,尤其是高端的定制化產(chǎn)品,比如汽車零部件制造。雖然主要材料還是塑料,但未來金屬材料肯定會(huì)被運(yùn)用到3D打印中來,”克倫普說,3D打印技術(shù)先后進(jìn)入了牙醫(yī)、珠寶、醫(yī)療行業(yè),未來可應(yīng)用的范圍會(huì)越來越廣。
2014年11月末,3D打印技術(shù)被《時(shí)代》周刊為2014年25項(xiàng)年度最佳發(fā)明。對消費(fèi)者和企業(yè)而言,這是個(gè)福音。僅在過去一年中,中學(xué)生們3D打印了用于物理課實(shí)驗(yàn)的火車車廂,科學(xué)家們3D打印了人類器官組織,通用電氣公司則使用3D打印技術(shù)改進(jìn)了其噴氣引擎的效率。美國三維系統(tǒng)公司的3D打印機(jī)能打印糖果和樂器等,該公司首席執(zhí)行官阿維·賴興塔爾說:“這的確是一種巧奪天工的技術(shù)。
應(yīng)用領(lǐng)域 編輯本段
國際空間
2018年12月3日,這臺(tái)名為Organaut的突破性3D打印裝置,執(zhí)行“58號遠(yuǎn)征”(Expedition 58)任務(wù)的“聯(lián)盟MS-11”飛船送往國際空間站。打印機(jī)由Invitro的子公司“3D生物打印解決方案”(3D Bioprinting Solutions)公司建造。Invitro隨后收到了從國際空間站傳回的一組照片,通過這些照片可以看到老鼠甲狀腺是如何被打印出來的。美國計(jì)劃于2019年春季將生物打印機(jī)送上國際空間站。
海軍艦艇
2014年7月1日,美國海軍試驗(yàn)了利用3D打印等先進(jìn)制造技術(shù)快速制造艦艇零件,希望借此提升執(zhí)行任務(wù)速度并降低成本。
2014年6月24日至6月26日,美海軍在作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)活動(dòng)中舉辦了第一屆制匯節(jié),開展了一系列“打印艦艇”研討會(huì),并在此期間向水手及其他相關(guān)人員介紹了3D打印及增材制造技術(shù)。
美國海軍致力于未來在這方面培訓(xùn)水手。采用3D打印及其他先進(jìn)制造方法,能夠顯著提升執(zhí)行任務(wù)速度及預(yù)備狀態(tài),降低成本,避免從世界各地采購艦船配件。
美國海軍作戰(zhàn)艦隊(duì)后勤科副科長Phil Cullom表示,考慮到成本及海軍后勤及供應(yīng)鏈現(xiàn)存的漏洞,以及面臨的資源約束,先進(jìn)制造與3D打印的應(yīng)用越來越廣,他們設(shè)想了一個(gè)由技術(shù)嫻熟的水手支持的先進(jìn)制造商的全球網(wǎng)絡(luò),找出問題并制造產(chǎn)品。
航天科技
2014年9月底,NASA預(yù)計(jì)將完成首臺(tái)成像望遠(yuǎn)鏡,所有元件基本全部通過3D打印技術(shù)制造。NASA也因此成為首家嘗試使用3D打印技術(shù)制造整臺(tái)儀器的單位。
這款太空望遠(yuǎn)鏡功能齊全,其50.8毫米的攝像頭使其能夠放進(jìn)立方體衛(wèi)星(CubeSat,一款微型衛(wèi)星)當(dāng)中。據(jù)了解,這款太空望遠(yuǎn)鏡的外管、外擋板及光學(xué)鏡架全部作為單獨(dú)的結(jié)構(gòu)直接打印而成,只有鏡面和鏡頭尚未實(shí)現(xiàn)。該儀器將于2015年開展震動(dòng)和熱真空測試。
這款長50.8毫米的望遠(yuǎn)鏡將全部由鋁和鈦制成,而且只需通過3D打印技術(shù)制造4個(gè)零件即可,相比而言,傳統(tǒng)制造方法所需的零件數(shù)是3D打印的5-10倍。此外,在3D打印的望遠(yuǎn)鏡中,可將用來減少望遠(yuǎn)鏡中雜散光的儀器擋板做成帶有角度的樣式,這是傳統(tǒng)制作方法在一個(gè)零件中所無法實(shí)現(xiàn)的。
2014年8月31日,美國宇航局的工程師們剛剛完成了3D打印火箭噴射器的測試,本項(xiàng)研究在于提高火箭發(fā)動(dòng)機(jī)某個(gè)組件的性能,由于噴射器內(nèi)液態(tài)氧和氣態(tài)氫一起混合反應(yīng),這里的燃燒溫度可達(dá)到6000華氏度,大約為3315攝氏度,可產(chǎn)生2萬磅的推力,約為9噸左右,驗(yàn)證了3D打印技術(shù)在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造上的可行性。本項(xiàng)測試工作位于阿拉巴馬亨茨維爾的美國宇航局馬歇爾太空飛行中心,這里擁有較為完善的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)測試條件,工程師可驗(yàn)證3D打印部件在點(diǎn)火環(huán)境中的性能。
制造火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射器需要精度較高的加工技術(shù),如果使用3D打印技術(shù),就可以降低制造上的復(fù)雜程度,在計(jì)算機(jī)中建立噴射器的三維圖像,打印的材料為金屬粉末和激光,在較高的溫度下,金屬粉末可被重新塑造成我們需要的樣子?;鸺l(fā)動(dòng)機(jī)中的噴射器內(nèi)有數(shù)十個(gè)噴射元件,要建造大小相似的元件需要一定的加工精度,該技術(shù)測試成功后將用于制造RS-25發(fā)動(dòng)機(jī),其作為美國宇航局未來太空發(fā)射系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿?,該火箭可運(yùn)載宇航員超越近地軌道,進(jìn)入更遙遠(yuǎn)的深空。馬歇爾中心的工程部主任克里斯認(rèn)為3D打印技術(shù)在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器上應(yīng)用只是第一步,我們的目的在于測試3D打印部件如何能徹底改變火箭的設(shè)計(jì)與制造,并提高系統(tǒng)的性能,更重要的是可以節(jié)省時(shí)間和成本,不太容易出現(xiàn)故障。本次測試中,兩具火箭噴射器進(jìn)行了點(diǎn)火,每次5秒,設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建的復(fù)雜幾何流體模型允許氧氣和氫氣充分混合,壓力為每平方英寸1400磅。
2014年10月11日,英國一個(gè)發(fā)燒友團(tuán)隊(duì)用3D打印技術(shù)制出了一枚火箭,他們還準(zhǔn)備讓這個(gè)世界上第一個(gè)打印出來的火箭升空。該團(tuán)隊(duì)于當(dāng)?shù)貢r(shí)間在倫敦的辦公室向媒體介紹這個(gè)世界第一架用3D打印技術(shù)制造出的火箭。團(tuán)隊(duì)隊(duì)長海恩斯說,有了3D打印技術(shù),要制造出高度復(fù)雜的形狀并不困難。就算要修改設(shè)計(jì)原型,只要在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的軟件上做出修改,打印機(jī)將會(huì)做出相對的調(diào)整。這比之前的傳統(tǒng)制造方式方便許多。既然美國宇航局已經(jīng)在使用3D打印技術(shù)制造火箭的零件,3D打印技術(shù)的前景是十分光明的。
據(jù)介紹,這個(gè)名為“低軌道氦輔助導(dǎo)航”的工程項(xiàng)目由一家德國數(shù)據(jù)分析公司贊助。打印出的這枚火箭重3公斤,高度相當(dāng)于一般成年人身高,是該團(tuán)隊(duì)用4年時(shí)間、花了6000英鎊制造出來的。等一筆1.5萬英鎊的資助確定之后,他們將于今年底在新墨西哥州的美國航天港發(fā)射該火箭。一個(gè)裝滿氦的巨型氣球?qū)鸦鸺嵘?0000米高空,裝置在火箭里的全球定位系統(tǒng)將啟動(dòng)火箭引擎,火箭噴射速度將達(dá)到每小時(shí)1610公里。之后,火箭上的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)將引導(dǎo)火箭回返地球,而里頭的攝像機(jī)將把整個(gè)過程拍攝下來。
美國國家航空航天局(NASA)官網(wǎng)2015年4月21日報(bào)道,NASA工程人員正通過利用增材制造技術(shù)制造首個(gè)全尺寸銅合金火箭發(fā)動(dòng)機(jī)零件以節(jié)約成本,NASA空間技術(shù)任務(wù)部負(fù)責(zé)人表示,這是航空航天領(lǐng)域3D打印技術(shù)應(yīng)用的新里程碑。
2015年6月22日報(bào)道,國營企業(yè)俄羅斯技術(shù)集團(tuán)公司以3D打印技術(shù)制造出一架無人機(jī)樣機(jī),重3.8公斤,翼展2.4米,飛行時(shí)速可達(dá)90至100公里,續(xù)航能力1至1.5小時(shí)。
公司發(fā)言人弗拉基米爾·庫塔霍夫介紹,公司用兩個(gè)半月實(shí)現(xiàn)了從概念到原型機(jī)的飛躍,實(shí)際生產(chǎn)耗時(shí)僅為31小時(shí),制造成本不到20萬盧布(約合3700美元)。
2016年4月19日,中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院3D打印技術(shù)研究中心 對外宣布,經(jīng)過該院和中科院空間應(yīng)用中心兩年多的努力,并在法國波爾多完成拋物線失重飛行試驗(yàn),國內(nèi)首臺(tái)空間在軌3D打印機(jī)宣告研制成功。這臺(tái)3D打印機(jī)可打印最大零部件尺寸達(dá)200×130mm,它可以幫助宇航員在失重環(huán)境下自制所需的零件,大幅提高空間站實(shí)驗(yàn)的靈活性,減少空間站備品備件的種類與數(shù)量和運(yùn)營成本,降低空間站對地面補(bǔ)給的依賴性。
2021年8月13日,中國航天科技集團(tuán)六院增材制造創(chuàng)新中心突破了航天液體動(dòng)力領(lǐng)域3D打印全流程技術(shù),實(shí)現(xiàn)了230余種復(fù)雜精密構(gòu)件3D打印成型。
2022年9月消息,航天科技集團(tuán)六院圍繞液體動(dòng)力領(lǐng)域及航天裝備未來發(fā)展需求,突破航天液體動(dòng)力領(lǐng)域3D打印全流程技術(shù),實(shí)現(xiàn)了500余種復(fù)雜精密構(gòu)件3D打印成型。
醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
3D打印肝臟模型
日本筑波大學(xué)和大日本印刷公司組成的科研團(tuán)隊(duì)2015年7月8日宣布,已研發(fā)出用3D打印機(jī)低價(jià)制作可以看清血管等內(nèi)部結(jié)構(gòu)的肝臟立體模型的方法。據(jù)稱,該方法如果投入應(yīng)用就可以為每位患者制作模型,有助于術(shù)前確認(rèn)手術(shù)順序以及向患者說明治療方法。
這種模型是根據(jù)CT等醫(yī)療檢查獲得患者數(shù)據(jù)用3D打印機(jī)制作的。模型按照表面外側(cè)線條呈現(xiàn)肝臟整體形狀,詳細(xì)地再現(xiàn)其內(nèi)部的血管和腫瘤。
由于肝臟模型內(nèi)部基本是空洞,重要血管等的位置一目了然。據(jù)稱,制作模型需要少量價(jià)格不菲的樹脂材料,使原本約30萬至40萬日元(約合人民幣1.5萬至2萬元)的制作費(fèi)降到原先的三分之一以下。
利用3D打印技術(shù)制作的內(nèi)臟器官模型主要用于研究,由于價(jià)格高昂,在臨床上沒有得到普及??蒲袌F(tuán)隊(duì)表示,他們一方面爭取到2016年度實(shí)現(xiàn)肝臟模型的實(shí)際應(yīng)用,另一方面將推進(jìn)對胰臟等器官模型制作技術(shù)的研發(fā)。
3D打印頭蓋骨
2014年8月28日,46歲的周至農(nóng)民胡師傅在自家蓋房子時(shí),從3層樓墜落后砸到一堆木頭上,左腦蓋被撞碎,在當(dāng)?shù)蒯t(yī)院手術(shù)后,胡師傅雖然性命無損,但左腦蓋凹陷,在別人眼里成了個(gè)“半頭人”。
除了面容異于常人,事故還傷了胡師傅的視力和語言功能。醫(yī)生為幫其恢復(fù)形象,采用3D打印技術(shù)輔助設(shè)計(jì)缺損顱骨外形,設(shè)計(jì)了鈦金屬網(wǎng)重建缺損顱眶骨,制作出缺損的左“腦蓋”,最終實(shí)現(xiàn)左右對稱。
醫(yī)生稱手術(shù)約需5至10小時(shí),除了用鈦網(wǎng)支撐起左邊腦蓋外,還需要從腿部取肌肉進(jìn)行填補(bǔ)。手術(shù)后,胡師傅的容貌將恢復(fù),至于語言功能還得術(shù)后看恢復(fù)情況。
3D打印脊椎植入人體
2014年8月,北京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)成功地為一名12歲男孩植入了3D打印脊椎,這屬全球首例。據(jù)了解,這位小男孩的脊椎在一次足球受傷之后長出了一顆惡性腫瘤,醫(yī)生不得不選擇移除掉腫瘤所在的脊椎。不過,這次的手術(shù)比較特殊的是,醫(yī)生并未采用傳統(tǒng)的脊椎移植手術(shù),而是嘗試先進(jìn)的3D打印技術(shù)。
研究人員表示,這種植入物可以跟現(xiàn)有骨骼非常好地結(jié)合起來,而且還能縮短病人的康復(fù)時(shí)間。由于植入的3D脊椎可以很好地跟周圍的骨骼結(jié)合在一起,所以它并不需要太多的“錨定”。此外,研究人員還在上面設(shè)立了微孔洞,它能幫助骨骼在合金之間生長,換言之,植入進(jìn)去的3D打印脊椎將跟原脊柱牢牢地生長在一起,這也意味著未來不會(huì)發(fā)生松動(dòng)的情況。
3D打印手掌治療殘疾
2014年10月,醫(yī)生和科學(xué)家們使用3D打印技術(shù)為英國蘇格蘭一名5歲女童裝上手掌。
這名女童名為海莉·弗雷澤,出生時(shí)左臂就有殘疾,沒有手掌,只有手腕。在醫(yī)生和科學(xué)家的合作下,為她設(shè)計(jì)了專用假肢并成功安裝。
3D打印心臟救活2周大先心病嬰兒
2014年10月13日,紐約長老會(huì)醫(yī)院的埃米爾·巴查博士(Dr.Emile Bacha)醫(yī)生就講述了他使用3D打印的心臟救活一名2周大嬰兒的故事。這名嬰兒患有先天性心臟缺陷,它會(huì)在心臟內(nèi)部制造“大量的洞”。在過去,這種類型的手術(shù)需要停掉心臟,將其打開并進(jìn)行觀察,然后在很短的時(shí)間內(nèi)來決定接下來應(yīng)該做什么。
但有了3D打印技術(shù)之后,巴查醫(yī)生就可以在手術(shù)之前制作出心臟的模型,從而使他的團(tuán)隊(duì)可以對其進(jìn)行檢查,然后決定在手術(shù)當(dāng)中到底應(yīng)該做什么。這名嬰兒原本需要進(jìn)行3-4次手術(shù),而現(xiàn)在一次就夠了,這名原本被認(rèn)為壽命有限的嬰兒可以過上正常的生活。
巴查醫(yī)生說,他使用了嬰兒的MRI數(shù)據(jù)和3D打印技術(shù)制作了這個(gè)心臟模型。整個(gè)制作過程共花費(fèi)了數(shù)千美元,不過他預(yù)計(jì)制作價(jià)格會(huì)在未來降低。
3D打印技術(shù)能夠讓醫(yī)生提前練習(xí),從而減少病人在手術(shù)臺(tái)上的時(shí)間。3D模型有助于減少手術(shù)步驟,使手術(shù)變得更為安全。
2015年1月,在邁阿密兒童醫(yī)院,有一位患有“完全型肺靜脈畸形引流(TAPVC)”的4歲女孩Adanelie Gonzalez,由于疾病她的呼吸困難免疫系統(tǒng)薄弱,如果不實(shí)施矯正手術(shù)僅能存活數(shù)周甚至數(shù)日。
心血管外科醫(yī)生借助3D心臟模型的幫助,通過對小女孩心臟的完全復(fù)制3D模型,成功地制定出了一個(gè)復(fù)雜的矯正手術(shù)方案。最終根據(jù)方案,成功地為小女孩實(shí)施了永久手術(shù),現(xiàn)在小女孩的血液恢復(fù)正常流動(dòng),身體在治療中逐漸恢復(fù)正常。
3D打印制藥
2015年8月5日,首款由Aprecia制藥公司采用3D打印技術(shù)制備的SPRITAM(左乙拉西坦,levetiracetam)速溶片得到美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)上市批準(zhǔn),并將于2016年正式售賣。這意味著3D打印技術(shù)繼打印人體器官后進(jìn)一步向制藥領(lǐng)域邁進(jìn),對未來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)性制藥、針對性制藥有重大的意義。該款獲批上市的“左乙拉西坦速溶片”采用了Aprecia公司自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ZipDose3D打印技術(shù)。
通過3D打印制藥生產(chǎn)出來的藥片內(nèi)部具有豐富的孔洞,具有極高的內(nèi)表面積,故能在短時(shí)間內(nèi)迅速被少量的水融化。這樣的特性給某些具有吞咽性障礙的患者帶來了福音。
這種設(shè)想主要針對病人對藥品數(shù)量的需求問題,可以有效地減少由于藥品庫存而引發(fā)的一系列藥品發(fā)潮變質(zhì)、過期等問題。事實(shí)上,3D打印制藥最重要的突破是它能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)為病人量身定做藥品的夢想。
2021年10月,南京三迭紀(jì)醫(yī)藥科技有限公司開啟2.0時(shí)代開放戰(zhàn)略的同時(shí),其首個(gè)3D打印藥物產(chǎn)品T19獲得了美國食品和藥物管理局的新藥臨床試驗(yàn)批準(zhǔn),并通過2類改良型新藥途徑向中國國家藥品監(jiān)督管理局進(jìn)行申報(bào)。
2022年7月1日消息,南京三迭紀(jì)醫(yī)藥科技有限公司宣布公司首個(gè)3D打印藥物產(chǎn)品T19獲得國家藥品監(jiān)督管理局(NMPA)的藥物臨床試驗(yàn)(IND)批準(zhǔn)。
3D打印胸腔
最近科學(xué)家們?yōu)閭鹘y(tǒng)的3D打印身體部件增添了一種鈦制的胸骨和胸腔—3D打印胸腔。
這些3D打印部件的幸運(yùn)接受者是一位54歲的西班牙人,他患有一種胸壁肉瘤,這種腫瘤形成于骨骼、軟組織和軟骨當(dāng)中。醫(yī)生不得不切除病人的胸骨和部分肋骨,以此阻止癌細(xì)胞擴(kuò)散。
這些切除的部位需要找到替代品,在正常情況下所使用的金屬盤會(huì)隨著時(shí)間變得不牢固,并容易引發(fā)并發(fā)癥。澳大利亞的CSIRO公司創(chuàng)造了一種鈦制的胸骨和肋骨,與患者的幾何學(xué)結(jié)構(gòu)完全吻合。
CSIRO公司根據(jù)病人的CT掃描設(shè)計(jì)并制造所需的身體部件。工作人員會(huì)借助CAD軟件設(shè)計(jì)身體部分,輸入到3D打印機(jī)中。手術(shù)完成兩周后,病人就被允許離開醫(yī)院了,而且一切狀況良好。
3D血管打印機(jī)
2015年10月,我國863計(jì)劃3D打印血管項(xiàng)目取得重大突破,世界首創(chuàng)的3D生物血管打印機(jī)由四川藍(lán)光英諾生物科技股份有限公司成功研制問世。
該款血管打印機(jī)性能先進(jìn),僅僅2分鐘便打出10厘米長的血管。不同于市面上現(xiàn)有的3D生物打印機(jī),3D生物血管打印機(jī)可以打印出血管獨(dú)有的中空結(jié)構(gòu)、多層不同種類細(xì)胞,這是世界首創(chuàng)。
美3D打印生物工程脊髓
2018年8月,美國明尼蘇達(dá)大學(xué)研究人員開發(fā)出一種新的多細(xì)胞神經(jīng)組織工程方法,利用3D打印設(shè)備制出生物工程脊髓。研究人員稱,該技術(shù)有朝一日或可幫助長期遭受脊髓損傷困擾的患者恢復(fù)某些功能。
美3D打印心臟肌泵
2020年7月,美國明尼蘇達(dá)大學(xué)研究人員在最新一期《循環(huán)研究》雜志上發(fā)表報(bào)告稱,他們在實(shí)驗(yàn)室中用人類細(xì)胞3D打印出了功能正常的厘米級人體心臟肌泵模型。研究人員稱,這種能夠發(fā)揮正常功能的心臟肌泵模型系統(tǒng)對于心臟病研究來說具有重要意義,而他們的成果向制造人類心臟這樣的大型腔室模型邁出了關(guān)鍵一步。
美3D打印耳朵
2022年6月6日消息,美國再生醫(yī)學(xué)公司3DBio Therapeutics宣布,首次成功將一個(gè)由病人自體細(xì)胞制成的3D打印耳朵移植到患先天小耳畸形的患者身上。
美3D打印眼部組織
2022年12月23日,據(jù)環(huán)球Tech消息,美國國家衛(wèi)生研究院下屬國家眼科研究所(NEI)研究人員使用患者干細(xì)胞和3D生物打印技術(shù),打印出一種支持視網(wǎng)膜感光的光感受器的眼組織——外層血—視網(wǎng)膜屏障的細(xì)胞組合。
3D打印假體
浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院多學(xué)科專家完成了浙江省骨腫瘤首例上頸椎脊索瘤全腫瘤切除,并為患者植入了3D打印假體。
房屋建筑
2014年8月,10幢3D打印建筑在上海張江高新青浦園區(qū)內(nèi)交付使用,作為當(dāng)?shù)貏?dòng)遷工程的辦公用房。這些“打印”的建筑墻體是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”,按照電腦設(shè)計(jì)的圖紙和方案,經(jīng)一臺(tái)大型3D打印機(jī)層層疊加噴繪而成,10幢小屋的建筑過程僅花費(fèi)24小時(shí)。
2014年9月5日,世界各地的建筑師們正在為打造全球首款3D打印房屋而競賽。3D打印房屋在住房容納能力和房屋定制方面具有意義深遠(yuǎn)的突破。在荷蘭首都阿姆斯特丹,一個(gè)建筑師團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開始制造全球首棟3D打印房屋,而且采用的建筑材料是可再生的生物基材料。這棟建筑名為“運(yùn)河住宅(Canal House)”,由13間房屋組成。這個(gè)項(xiàng)目位于阿姆斯特丹北部運(yùn)河的一塊空地上,有望3年內(nèi)完工。在建中的“運(yùn)河住宅”已經(jīng)成了公共博物館,美國總統(tǒng)奧巴馬曾經(jīng)到那里參觀。荷蘭DUS建筑師漢斯·韋爾默朗(Hans Vermeulen)在接受BI采訪時(shí)表示,他們的主要目標(biāo)是“能夠提供定制的房屋。
2014年1月,數(shù)幢使用3D打印技術(shù)建造的建筑亮相蘇州工業(yè)園區(qū)。這批建筑包括一棟面積1100平方米的別墅和一棟6層居民樓。這些建筑的墻體由大型3D打印機(jī)層層疊加噴繪而成,而打印使用的“油墨”則由建筑垃圾制成。
2015年7月17日上午,由3D打印的模塊新材料別墅現(xiàn)身西安,建造方在三個(gè)小時(shí)完成了別墅的搭建。據(jù)建造方介紹,這座三個(gè)小時(shí)建成的精裝別墅,只要擺上家具就能拎包入住。
2022年6月29日,隨著外號為“變形金剛”的巨無霸攤鋪機(jī)緩緩移動(dòng),按照既定配合比攪拌均勻的瀝青混凝土平整如鏡地?cái)備佋?0余米寬的路面上,一個(gè)小時(shí)鋪設(shè)長度可達(dá)180米。
2022年12月21日,據(jù)界面新聞消息,開展3D打印球體住宅業(yè)務(wù)的日本Serendix公司將于2023年著手開發(fā)建筑面積為100平方米的住宅,面積是已銷售的小型球體住宅的10倍。
路透社公布了一段3D打印房屋的現(xiàn)場畫面。這棟在美國得克薩斯州休斯敦市的房屋是雙層建筑,大約有457平方米,由一臺(tái)超過12噸重的3D打印機(jī)制作。
清華大學(xué)建筑學(xué)院教授徐衛(wèi)國長期扎根智能建造領(lǐng)域,他和團(tuán)隊(duì)用“機(jī)器人3D打印混凝土”技術(shù)建造了橋、書屋、公園和一棟住宅。
阿拉伯聯(lián)合酋長國迪拜政府官員表示,2023年底將動(dòng)工建造全球首座由3D打印完成主體結(jié)構(gòu)的清真寺。
汽車行業(yè)
2014年9月15日,世界上已經(jīng)出現(xiàn)3D打印建筑、裙帽以及珠寶等,第一輛3D打印汽車也終于面世。這輛汽車 只有40個(gè)零部件,建造它花費(fèi)了44個(gè)小時(shí),最低售價(jià)1.1萬英鎊(約合人民幣11萬元)。
世界第一臺(tái)3D打印車已經(jīng)問世——這輛由美國Local Motors公司設(shè)計(jì)制造、名叫“Strati”的小巧兩座家用汽車開啟了汽車行業(yè)新篇章。這款創(chuàng)新產(chǎn)品在為期六天的2014美國芝加哥國際制造技術(shù)展覽會(huì)上公開亮相。
用3D打印技術(shù)打印一輛斯特拉提轎車并完成組裝需時(shí)44小時(shí)。整個(gè)車身上靠3D打印出的部件總數(shù)為40個(gè),相較傳統(tǒng)汽車20000多個(gè)零件來說可 謂十分簡潔。充滿曲線的車身由先由黑色塑料制造,再層層包裹碳纖維以增加強(qiáng)度,這一制造設(shè)計(jì)尚屬首創(chuàng)。汽車由電池提供動(dòng)力,最高時(shí)速約64公里,車內(nèi)電池可供行駛190至240公里。
盡管汽車的座椅、輪胎等可更換部件仍以傳統(tǒng)方式制造,但用3D制造這些零件的計(jì)劃已經(jīng)提上日程。制造該轎車的車間里有一架超大的3D打印機(jī),能打印長3米、寬1.5米、高1米的大型零件,而普通的3D打印機(jī)只能打印25立方厘米大小的東西。
2014年10月29日,在芝加哥舉行的國際制造技術(shù)展覽會(huì)上,美國亞利桑那州的Local Motors汽車公司現(xiàn)場演 示世界上第一款3D打印電動(dòng)汽車的制造過程。這款電動(dòng)汽車名為“Strati”,整個(gè)制造過程僅用了45個(gè)小時(shí)。Strati采用一體成型車身,最大速度可達(dá)到每小時(shí)40英里(約合每小時(shí)64公里),一次充電可行駛120到150英里(約合190到240公里)。Strati只有49個(gè)零部件,動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架、電池、輪胎、車輪、線路、電動(dòng)馬達(dá)和擋風(fēng)玻璃采用傳統(tǒng)技術(shù)制造,包括底盤、儀表板、座椅和車身在內(nèi)的余下部件均由3D打印機(jī)打印,所用材料為碳纖維增強(qiáng)熱塑性塑料。Strati的車身一體成型,由3D打印機(jī)打印,共有212層碳纖維增強(qiáng)熱塑性塑料。辛辛那提公司負(fù)責(zé)提供制造Strati使用的大幅面增材制造3D打印機(jī),能夠打印3英尺×5英尺×10英尺(約合90厘米×152厘米×305厘米)的零部件。
最近來自美國舊金山的Divergent Microfactories(DM)公司推出了世界 上首款3D打印超級跑車“刀鋒(Blade)”。該公司表示此款車由一系列鋁制“節(jié)點(diǎn)”和碳纖維管材拼插相連,輕松組裝成汽車底盤,因此更加環(huán)保。
Blade 搭載一臺(tái)可使用汽油或壓縮天然氣為燃料的雙燃料700馬力發(fā)動(dòng)機(jī)。此外由于整車質(zhì)量很輕,整車質(zhì)量僅為1400磅(約合0.64噸),從靜止加速到每小時(shí)60英里(96公里)僅用時(shí)兩秒,輕松躋身頂尖超跑行列。
2015年7月,美國舊金山的Divergent Microfactories(DM)公司推出了世界上首款3D打印超級跑車“刀鋒(Blade)”。
電子行業(yè)
2014年11月10日,全世界首款3D打印的筆記本電腦已開始預(yù)售了,它允許任何人在自己的客廳里打印自己的設(shè)備,價(jià)格僅為傳統(tǒng)產(chǎn)品的一半。
這款筆記本電腦名為Pi-Top,將會(huì)到2015年五月才會(huì)正式推出。但是,通過口耳相傳,它現(xiàn)在已在兩周內(nèi)累計(jì)獲得了7.6萬英鎊的預(yù)訂單。
服裝服飾
許多女人深知,遇到一件很合身的衣服是很不容易的事,用3D打印機(jī)制作的衣服,可謂是解決女人們挑選服裝時(shí)遇到困境的萬能鑰匙。一個(gè)設(shè)計(jì)工作室已經(jīng)成功使用3D打印技術(shù)制作出服裝,使用此技術(shù)制作出的服裝不但 外觀新穎,而且舒適合體。
這件裙子價(jià)格為1.9萬人民幣,制作過程中使用了2,279個(gè)印刷板塊,由3316條鏈子連接。這種被稱作“4D裙”的服裝,就像編織的衣服一樣,很容易就可以從壓縮的狀態(tài)中舒展開來。創(chuàng)始人之一,并擔(dān)任創(chuàng)意總監(jiān)的杰西卡回憶說這件衣服花費(fèi)了大約48個(gè)小時(shí)來印制。
這家位于美國馬薩諸塞州的公司還編寫了一個(gè)適用于智能手機(jī)和平板電腦的應(yīng)用程序,這有助于用戶調(diào)整自己的衣服。使用這個(gè)應(yīng)用程序,可以改變衣服的風(fēng)格和舒適性。
無影高跟鞋
2015年8月27日,深圳美女創(chuàng)客SexyCyborg發(fā)明了“無影高跟鞋”。它里面是空的,可以裝進(jìn)去一套安全滲透測試工具包。
“無影高跟鞋”足以令一些美女級黑客輕松攻破某些企業(yè)或政府機(jī)構(gòu)的防御,獲取到有價(jià)值的重要信息。每只鞋里面都有一個(gè)抽屜,使用者不用脫鞋就能把它拿下來。然后再把一套滲透測試套件裝進(jìn)去,其中的部件都是黑客用的裝備。
私人定制內(nèi)衣
瑞士洛桑時(shí)尚設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)使用3d打印技術(shù)為客戶量身定制內(nèi)衣,設(shè)計(jì)的內(nèi)衣極具想象力。設(shè)計(jì)師使用3d打印筆,通過點(diǎn),圓,線的完美結(jié)合,勾畫出一個(gè)個(gè)精美的圖
海底鋪路
2019年5月14日,我國自主研制的第五代深水整平船“一航津平2”日前在江蘇南通下水,集基準(zhǔn)定位、石料輸送、高精度鋪設(shè)整平、質(zhì)量檢測驗(yàn)收等于一體,從船體設(shè)計(jì)到建造均實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,多項(xiàng)性能居國際領(lǐng)先水平。“一航津平2”投產(chǎn)后將進(jìn)一步鞏固我國在海底隧道基礎(chǔ)施工領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位?!耙缓浇蚱?”因其鋪設(shè)作業(yè)的高效率和自動(dòng)化,被形象地稱為深水碎石鋪設(shè)的“3D打印機(jī)”。
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