【盤點(diǎn)】2016年全球3D打印十大創(chuàng)新技術(shù)

 　　2017年想必將會是3D打印發(fā)展關(guān)鍵年，而回顧2016年，各國技術(shù)突破方面又有什么樣的進(jìn)展來迎接2017年的市場機(jī)遇呢？

　　在此，小編特選出3D打印領(lǐng)域2016年國內(nèi)外的創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行回顧盤點(diǎn)，也希望在2017年，有更多的科研力量投入到3D打印領(lǐng)域的創(chuàng)新中，取得更多更大的科技進(jìn)展。

　　3D打印國際十大創(chuàng)新

　　1，瑞士科學(xué)家3D打印金銀納米墻可制造更高性能觸摸屏

　　觸摸屏是我們的生活中不可缺少的一種產(chǎn)品，而觸摸屏技術(shù)是依靠噴涂在設(shè)備表面的微型導(dǎo)電電極實(shí)現(xiàn)的。這種肉眼幾乎看不到的電極是由導(dǎo)電材料制成的納米墻組成的，而目前最常用的材料是氧化銦錫。它的透明度很高，但導(dǎo)電性較差。

　　蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)(ETH)采用“納米液滴”3D打印來進(jìn)行創(chuàng)新制造，這種方法能夠以金、銀納米顆粒為原料3D打印出超薄的“納米墻”，從而制造出從未有過的透明導(dǎo)電電極，最終創(chuàng)造出畫面質(zhì)量更好、響應(yīng)更精準(zhǔn)的觸摸屏。

　　目前，研究者們已經(jīng)利用該技術(shù)成功3D打印出了厚度在80-500納米之間的超薄電極層。

　　2、從樹脂到陶瓷，加州高溫陶瓷3D打印技術(shù)

　　位于加利福尼亞州Malibu的HRL 實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了可兼容與光固化/3D打印的樹脂配方，由硅、氮和氧組成，在一臺3D打印機(jī)內(nèi)用一束紫外線照射這種樹脂，會使其變硬，生成致密的陶瓷部件。

　　這是一個驚人的突破，因?yàn)樗鼓軌虍a(chǎn)生任意多邊形陶瓷部件，強(qiáng)大且無溫度彈性，陶瓷表面無任何加工，不需鑄造或嵌塞，這種密度泡沫陶瓷可以在推進(jìn)零部件、熱防護(hù)系統(tǒng)、多孔燃燒器、微機(jī)電系統(tǒng)和電子設(shè)備獲得應(yīng)用。

　　3、麻省理工制作激光雷達(dá)芯片 3D掃描歷史將徹底改寫

　　當(dāng)前市場上大多數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)（包括自動駕駛汽車上所安裝的雷達(dá)系統(tǒng)）使用的是離散自由空間光學(xué)元件，包括激光器、鏡頭和外部接收器。在這些硬件組合中，激光在震蕩的同時旋轉(zhuǎn)，這使得其掃描范圍和復(fù)雜程度受到限制。并且成本從1000美元到70000美元不等。

　　來自麻省理工學(xué)院的研究人員正在300毫米的晶圓上生產(chǎn)激光雷達(dá)芯片，且其成本不到10美元。最重要的是，在這個設(shè)備中的非機(jī)械光束轉(zhuǎn)向比目前所實(shí)現(xiàn)的機(jī)械激光雷達(dá)系統(tǒng)的速度快1000倍。

　　4、麻省理工博士3D打印Cilllia毛發(fā)，將對智能設(shè)計(jì)產(chǎn)生巨大影響

　　這次麻省理工發(fā)明的是像神經(jīng)一樣敏感的Cilllia毛發(fā)設(shè)計(jì)平臺，靈感來自于自然界動物以及人類的毛發(fā)。

　　Cilllia毛發(fā)是通過光敏樹脂固化的技術(shù)打印出來的，通過將3D打印的精度控制到極其細(xì)微的程度，將這些毛發(fā)獲得微觀結(jié)構(gòu)的“可編程”，這樣毛發(fā)就展現(xiàn)了像具有神經(jīng)一樣的對壓力和對聲音的敏感度，并伴隨著外界的刺激發(fā)生彎曲改變

　　5、像“生長”出來的3D打印軍用無人機(jī)

　　英國的格拉斯哥大學(xué)及防務(wù)公司BAE Systems的研發(fā)團(tuán)隊(duì)共同研發(fā)合作的3D打印軍用無人機(jī)Chemputer計(jì)劃，這款3D打印機(jī)可以在短短幾天之內(nèi)從無到有“生長”出高度先進(jìn)的定制化無人機(jī)。

　　其實(shí)這是一款能夠在分子水平上進(jìn)行構(gòu)建的3D打印機(jī)，能夠“生長”出從機(jī)翼到電子系統(tǒng)在內(nèi)的所有部件。Chemputer打印無人機(jī)的設(shè)想是功能性強(qiáng)，飛行速度快，超高高度以及快速反應(yīng)，目的是要克服今天的軍事環(huán)境的生產(chǎn)限制。

　　6、3D打印制備離子交換膜的技術(shù)

　　美國賓西法利亞州立大學(xué)的研究人員利用光固化和三維打印技術(shù)來制備微紋理的陰離子交換膜，此技術(shù)可以靈活而快速的在離子交換膜表面打印各種3D圖案，以提高性能。

　　這種3D打印技術(shù)與當(dāng)前常見的SLA（光固化）3D打印技術(shù)類似，打印材料是可光固化的離子聚合物混合物，當(dāng)該混合物暴露在一臺光投影儀之下的時候，3D打印機(jī)將設(shè)計(jì)好的圖案投射并選擇性地固化在其表面上。表面圖案能夠增加膜的電導(dǎo)率多達(dá)1—3個數(shù)量級（factor）。

　　7、 迪士尼近瞬時樹脂打印技術(shù)

　　迪士尼申請了名為‘Near Instantaneous Object Printing Using a Photo-Curing Liquid’(液體光敏樹脂的近瞬時打印技術(shù))。

　　迪士尼的3D打印技術(shù)繞過層層掃描固化的生產(chǎn)方法，而是通過一個或更多的光源將三維模型“注入”液態(tài)樹脂內(nèi)。幾乎在瞬時間，三維模型就被固化出來，而以往層層生產(chǎn)這樣的產(chǎn)品需要幾個小時，現(xiàn)在變?yōu)閹追昼姟?/p>

　　8、 用于非常復(fù)雜部件打印的德國Fraunhofer多材料打印技術(shù)

　　德國Fraunhofer研究所和IKTS 系統(tǒng)研究所研發(fā)了一項(xiàng)3D打印新技術(shù)，不僅可以打印骨科植入物、假牙、手術(shù)工具等醫(yī)療產(chǎn)品，還可以打印微反應(yīng)器這樣非常復(fù)雜、微小部件。

　　Fraunhofer研究所研發(fā)的這項(xiàng)3D打印技術(shù)可打印的材料是陶瓷或金屬粉末懸浮液。陶瓷或金屬粉末被混合在一種低熔點(diǎn)的熱塑性粘合劑中，熱塑性粘合劑在80攝氏度時就會融化成為液體。在打印過程中，打印機(jī)的電性溫度熔化了粘合劑，并混合著陶瓷或金屬粉末材料以液滴的形式被沉積下來。沉積后液滴迅速冷卻變硬，三維對象就這樣被點(diǎn)對點(diǎn)逐漸打印出來。

　　9、波音懸浮式3D打印技術(shù)

　　波音公司開發(fā)出一種懸浮式3D打印技術(shù)，在沒有任何實(shí)體打印平臺的情況下，實(shí)現(xiàn)360度無死角操作，并成功獲批專利。

　　該技術(shù)的優(yōu)勢在于：完全突破對形狀的限制，實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜零部件的整體3D打印。而且，該技術(shù)采用多個3D打印機(jī)同時在不同方向一起工作，可打印出各種功能產(chǎn)品，并顯著提高打印速度。打印出的材料具有抗磁性，經(jīng)過超級冷卻之后能變成超導(dǎo)體。

　　10，哈佛大學(xué)3D打印帶血管的人工組織

　　哈佛大學(xué)獲得最新的突破，可以打印出維持生物學(xué)功能的并可以存活超過六個星期的組織。

　　研究人員將包含細(xì)胞外基質(zhì)的墨水填充進(jìn)模具。最終培養(yǎng)出內(nèi)部充滿毛細(xì)血管的人工組織。研究人員通過硅膠模具兩端的出入口向該組織輸入營養(yǎng)物質(zhì)，以保證細(xì)胞存活。人工血管將通過將細(xì)胞生長因子運(yùn)送至整個人工組織，促進(jìn)干細(xì)胞的定向分化，從而形成更厚的組織。

　　國內(nèi)3D打印創(chuàng)新技術(shù)

　　西安交通大學(xué)

　　西安交通大學(xué)-結(jié)構(gòu)電子產(chǎn)品三維空間的任意排布

　　結(jié)構(gòu)電子是指電路與電子元件按照一定的三維空間布局，附著或鑲嵌于基體結(jié)構(gòu)上，形成的三維電氣結(jié)構(gòu)。由于電氣部分具有三維空間布局，電子產(chǎn)品的空間利用率得到提升，體積得到減小。

　　西安交通大學(xué)通過一種導(dǎo)線與基體同步打印的3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)電子產(chǎn)品三維空間的任意排布，所使用的導(dǎo)線打印材料可以有三種不同形態(tài)，包括銅錫合金、銀錫合金、錫鉛合金這樣的低熔點(diǎn)金屬絲，納米銀離子凝膠溶液、導(dǎo)電高分子水凝膠的導(dǎo)電墨水，以及鋁粉、銅粉等金屬粉末。基體的3D打印材料則為ABS、PLA、PEEK絕緣性高分子絲材。

　　西安交通大學(xué)-采用多束激光輔助控溫3D打印定向晶零件

　　在金屬打印時，由于存在較大的溫度梯度，金屬難以持續(xù)穩(wěn)定地生長，難以獲得品相良好的柱晶或單晶組織，因而得到的零部件的性能和特性受到極大的影響。

　　西安交通大學(xué)克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種采用多束激光輔助控溫3D打印定向晶零件的裝置及方法，通過增加輔助控溫光源，利于零件的金屬晶體定向生長，能夠得到連續(xù)的柱晶或單晶組織。

　　南京航空航天大學(xué)

　　南京航空航天大學(xué)-鋁基納米復(fù)合材料

　　為了解決現(xiàn)有的鋁基復(fù)合材料在成形加工過程存在的幾個問題，南京航空航天大學(xué)提供一種基于SLM成形的鋁基納米復(fù)合材料。

　　此材料可以有效的解決鋁基納米復(fù)合材料在激光增材過程中工藝性能與力學(xué)性能不匹配、增強(qiáng)顆粒分布不均勻以及陶瓷相與基材相之間潤濕性較差的問題，使得所獲得的產(chǎn)品具備良好的界面結(jié)合以及優(yōu)異的力學(xué)性能。

　　南京航空航天大學(xué)-3D打印技術(shù)制造馬氏體模具鋼

　　目前，國產(chǎn)模具鋼還不能全部滿足國內(nèi)模具行業(yè)的需求，每年約有25%的模具需從國外進(jìn)口。

　　為解決現(xiàn)有制模技術(shù)中的工序復(fù)雜、成本高以及報(bào)廢率大等問題。南京航空航天大學(xué)通過調(diào)整激光加工過程工藝參數(shù)，改善成形模具晶粒粗大問題，從而改善其機(jī)械性能。利用Mn、Ni、Cr等合金元素穩(wěn)定過冷奧氏體，在激光加工極大的冷卻速度下得到組織均勻的馬氏體，從而省去了后續(xù)的“淬火”過程，激光加工完畢后，成形模具被傳送裝置送入真空熱處理室完成回火過程以釋放其內(nèi)應(yīng)力，從而得到具有均勻、細(xì)小的回火馬氏體組織的成形模具。

　　浙江大學(xué)

　　浙江大學(xué)-基于三維打印的無泵驅(qū)動微流控芯片

　　微流控芯片又被稱為芯片實(shí)驗(yàn)室，是一種在微米尺度上對流體進(jìn)行操控的技術(shù)。該技術(shù)將化學(xué)和生物實(shí)驗(yàn)室的基本功能微縮到了一個只有幾平方厘米大小的芯片之上。

　　浙江大學(xué)利用FDM三維打印技術(shù)制作基底，采用鋪粉的方式，來制得微流控芯片。這項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用在各種臨床檢測，具有可重復(fù)利用、無泵驅(qū)動、流動速度可調(diào)、流道分辨率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，并且加工過程簡便快捷，生產(chǎn)效率高，易于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

　　華中科技大學(xué)

　　華中科技大學(xué)-具有鍛件性能的金屬零件3D打印

　　華中科技大學(xué)數(shù)字裝備與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張海鷗教授主導(dǎo)研發(fā)的金屬3D打印新技術(shù)“智能微鑄鍛”，不僅能打印薄壁金屬零件，而且能打印出大壁厚差的金屬零件，省去了傳統(tǒng)鍛壓機(jī)的成本，通過計(jì)算機(jī)直接控制成形路徑，降低了設(shè)備投資和原材料成本。

　　目前，由“智能微鑄鍛”打印出的高性能金屬鍛件，已達(dá)到2.2米長約260公斤。現(xiàn)有設(shè)備已打印飛機(jī)用鈦合金、海洋深潛器、核電用鋼等八種金屬材料，有望改變國際上由西方國家領(lǐng)導(dǎo)的金屬絲3D打印格局。

　　藍(lán)光英諾

　　藍(lán)光英諾-3D生物打印技術(shù)促進(jìn)人工血管內(nèi)皮化

　　藍(lán)光英諾向全球發(fā)布了由其團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的3D生物打印促進(jìn)人工血管內(nèi)皮化的研發(fā)項(xiàng)目取得的重大突破：

　　全球首創(chuàng)依托干細(xì)胞生物墨汁技術(shù)構(gòu)建的3D生物打印血管成功植入恒河猴體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)血管再生。這標(biāo)志著在世界范圍內(nèi)3D生物打印技術(shù)在臨床應(yīng)用的開啟，同時將引領(lǐng)干細(xì)胞制造組織、修復(fù)器官的再生醫(yī)學(xué)新時代。

　　廣州邁普再生醫(yī)學(xué)

　　廣州邁普再生醫(yī)學(xué)-具有4D效應(yīng)的脊柱側(cè)凸內(nèi)固定矯正裝置

　　脊柱側(cè)彎疾病有個特點(diǎn)，每個病人的脊柱變形都不盡相同，側(cè)凸角度、旋轉(zhuǎn)角度、脊椎骨形態(tài)、側(cè)凸位置及對周邊影響、脊柱旁軟組織結(jié)構(gòu)都不盡相同，臨床醫(yī)生有個性化器械的需求。

　　4D效應(yīng)就是3D打印材料自動變成為預(yù)設(shè)的模型，廣州邁普再生醫(yī)學(xué)通過3D打印激光燒結(jié)打印技術(shù)制備鎳鈦基記憶合金材料骨架，在得到的鎳鈦基記憶合金材料骨架上沉積熱塑性材料從而制備熱塑性材料外殼或者單獨(dú)制備熱塑性材料外殼再將鎳鈦基記憶合金材料骨架與熱塑性材料外殼組合，其中所述鎳鈦基記憶合金材料骨架的定位孔與所述熱塑性材料外殼的定位銷進(jìn)行配合，從而得到功能單元。