【成熟的 3D 打印技术能改变哪些行业？】 15**15

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3D 打印和增材制造是国务院“中国制造 2025”重要的产业发展方向。3D 增材制造的技术，最大的特点之一就是它可以给我们起到我们能够制造多品种、小批量，甚至个性化的模式。增材技术既做到多品种、小批量，甚至个性化，但是它不增加成本，不降低生产速度。[图片]而对于这项技术而言，最为重要的就是设备和材料，于是在政策的扶持下，西安建立了增材制造研究院，确定为国内增材制造的制造业创新中心。当然，除了制造之外，医疗，建筑以及教育也是这项技术能发挥重要作用的领域。近日，由北京丰台科技园建设发展有限公司主办的一场 3D 打印产业高峰论坛，分享了这项技术在行业内的具体应用场景。钛媒体记者根据各方专家和学者的分享汇总整理出了以下观点：义肢器械打印：可定制性更强，更安全在医学领域，3D 打印由于其可定制性高，在无需模具的情况下，可以用来打印诸如义眼，牙齿等等器官。这些都是完全定制化的，能做到立等可取，如果增加效率仅仅需要增加打印设备即可。同时，也能形成一定的规模，可能未来器官打印也能通过 App 进行预约。除了打印这种义肢之外，3D 打印技术更重要的一项用途在于辅助规划手术。这并不是打印一个模型那么简单，需要一定的精细度，因为它能提供更多的信息给医生，进行高难度手术的规划。在骨科，这一技术已经被广泛地应用到了打印骨头和打印用于固定骨头的倒板。[图片]过去使用石膏，现在使用轻巧的支架。低温塑料板能很好兼顾固定的紧凑性和轻便性。比如颈椎部分的支撑，过去是常规的像海面一样贴着，现在可以用 3D 打印做个性化支撑；烧伤的病人过去疤痕会扩展，现在可以用一个工具固定，防止疤痕蔓延。软组织外科也非常积极的进入到这个领域应用，比如母子脾肝技术，没有 3D 打印，光靠影像数字很难支持。有了它，就可以知道血管之间的吻合状态。通过 3D 打印看到血管的关系，可以减少对无关血管的伤害，直接把伤害肿瘤切除。现在 3D 打印模型已经能从简单的到复杂了，为了这个复杂科研人员做了很多器官的测试，开发了与人类皮肤肌肉几乎一致的材料。这些打印器官还可以组合成完整的人体模型支持医院使用，特别是高难度手术的训练——比如在脊柱微创方面的仿真人体，在普通外科的仿真人体，介入治疗的仿真人体。在齿科，患者口腔里使用的材料则成了最大的问题：必须具备生物亲和性，同时还有抗菌。因为口腔中间抗菌特别重要，口腔里面戴一些东西会引发其它疾病，矫正牙齿的时候如果刷不干净，很容易造成牙齿的损坏。制作口腔内材料的设备主要是光敏树脂，而国内用的所有的光敏树脂材料全部都是进口的，这个树脂要求是低黏度、低收缩。树脂的收缩率在口腔中的应用特别重要。国内已经开始在这方面进行探索了。目前，研究人员通过树脂配方的调控，做出来一种接近树脂的自制树脂，添加了载银抗菌剂。[图片]在 3D 打印领域各国都缺乏医疗应用领域的法规，都在摸索的阶段，但是这个技术在医疗领域的应用也是得到各个国家的高度重视，都在推动技术的应用和医疗领域的法规建设。今年 12 月月初 FDA 正式发布的增材制造技术的技术考量，相当于中国的技术审评的指导原则，里面特别详细的把 3D 打印技术，考虑到哪些风险点和要求，非常详细。标准化工作重要性毋庸置疑，首先确立标准，行业有据可依，审评也是有据可依。现阶段特别缺乏 3D 打印用于医疗领域的质量标准。建筑行业：初步探索阶段人类的建筑历史是从石头木头开始的，到了近代才出现当前的主流钢筋混凝土结构建筑，再就是上世纪 20 年代的“玻璃摩天轮”——以钢结构和玻璃结构为基础建造的。那么建筑物有没有可能被打印出来？国内外已有不少的建筑事务所和建筑公司采用 3D 打印制造技术，为建筑设计项目，关键的像钢结构的构建，定制结构的连接，以及专门的外墙面板等等，设计整体打印建筑，其应用范围的扩展越来越广。目前在世界范围以内，对 3D 打印建筑都处于非常初步的探索阶段。这其中存在很多问题，其中最重要的问题就是材料问题。目前打印出来的混凝土的强度和安全性都存在一定的问题。混凝土材料最好的性能是受压，能够承受压力，不会垮，但并不能弯曲——这是依靠钢筋实现的。3D 混凝土打印不可能打印出钢筋，仅仅打印出混凝土，这个是它最大的缺陷。要么先放好钢筋再打印混凝土，或者反之，先打印再插入钢筋。这与我们传统建筑的方式相差不远。[图片]目前国际上已经开始探索无需钢筋做支撑，又能实现这样功能材料了。纳米混凝土是当下的答案。基于智能打印的方式，通过这种材料，还能实现多维度的打印，它就能打印各种不同形式的，满足个性化需求的形态，通过机械臂实现多维的空中打印，还有更多的方式，把这些问题解决了，房屋的建造，这种不规则形状将会成为可能。房屋是一个系统，包含着各种结构，需要经过各道工序，比如防水，保温，装饰等等如何将之结合到一块，才能实现房屋的建造，最终才能走向建筑的工业化。最重要的是房屋打印的时候，用什么样的设备。现在通过 3D 打印建造构筑物的时候，无论大小都需要门式框架，上面有打印头，如果打一层两层，框架可以通过结构做出来。如果要打印高层，或者打印更高的建筑，这个门式的框架就非常高，这就需要考虑机械上的可能性。3D 打印与铸锻结合：降低成本，提升强度回顾一下古代的铸锻在中国有很长的历史，先铸锭再去打，而且不是锻打就能完成，需要反复锻打。反复的锻打才能够消除铸造的缺陷，使晶粒细小均匀。现代工艺也是如此，同时这个过程中还需要不断地加热，保证金属处于可锻造状态。开放式的加工过程热量消耗很大，而且是重污染的过程。在这种生产方式是全世界通用的，先铸后锻，流程很长，反复锻造加热能耗大，污染重，需要整体轻量化制造的趋势下，依赖大型锻机且越来越大（8-15 万吨），投资巨大。首先要铸锭，包括零件所有的尺寸，最后得出的零件要削掉很多部分，特别在航空航天器件，材料利用率很低。同时一个零件需要根据不同的功能，采用不同的材料。3D 打印技术能缩短制作流程，但是它在工业化应用的最大障碍，就是其自身的缺陷——有铸无锻，性能及可能性难及锻件，抑制变形和破裂难度大，同时目前效率不及传统工艺，成本也还降不下来。突破技术自身缺陷的方式在于改变国内外传统制造铸锻分离的制作方式，实现铸锻合一，边熔边锻。用一台设备、金属丝及很小压力得到锻件，实现短流程、单机轻载、节能省材的绿色制造。攻克传统铸锻无法沿轮廓数字化成形的难题，实现铸锻铣一体数字化。过去需要长流程、多台设备的铸锻，现在只用一台设备输入金属丝就可以得到。在过去铸造过程中，普通铸锻的零件在冷却过程中，非常容易产生裂纹，成品率不到 10%。通过这样的技术可以百分之百的做出来，并且没有缺陷。千百年来发展起来的铸锻技术，通过与 3D 打印技术的结合，获得了新生。轿车翼子板的冲压成型模具也可以采用3D打印技术。这种模具实现了模具表面为模具钢，内部大部分是铸钢，大大降低了成本——大部分用一般材料，少部分用很好的材料。不光是模具，用材料非常昂贵的阀方面，仅仅在材料上就有压倒性的竞争优势。将 3D 打印固有的住装晶变成均匀等轴细晶，形与质并行创制，性能超过传统锻件。3D 打印是一个高度依赖材料和设备的技术领域，整个行业的发展很大程度取决于如何找到成本更低，易于使用的材料。在行业发展的初期 3D 打印应该做减法，集中专注于几个领域，才能更多地发展。同时也要用工业手段解决个性化问题，使 3D 打印行业变成正常的行业，有前途的行业。最后，也是最重要的一点，3D 打印还处于发展初期，在很多领域都还没建立行之有效的标准，这需要一定的时间去探索和实践。（本文首发钛媒体）

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【3D打印对航运业的影响将从2030年开始显现】 15**15

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据新加坡某学术机构一项研究显示，到2040年，3D打印技术的发展将影响当地10%的航运货运量。人们一直认为3D打印将给集装箱运输领域带来一些冲击，这项技术将取代出口全球的离岸制造业，拉近客户与产品的距离，甚至让他们能在家中自己制造产品。但是，迄今为止，除了一些危言耸听的论调之外，我们几乎没有多少硬性数据能够量化未来3D打印可能给全球航运业造成的实际影响。近日，新加坡国立大学商学院分析与运营系副教授Goh Puay Guan在新加坡海事研究机构论坛上分享了南洋理工大学与新加坡国立大学联合开展的一项研究。目前3D打印数量非常小，只占全球制造业0.02%，因此该技术对航运货运量的影响尚未显现出来。不过，Goh Puay Guan教授为我们描绘了一幅类似于电子商务的发展图景。他指出，电子商务在上个世纪90年代中期就已经出现，但零售业直到过去10年才真正感受到电子商务带来的大规模影响。根据Goh Puay Guan教授的分析，3D打印对航运业的影响估计要到2030年才会开始显现，届时3D打印将取代批量生产。按照航运货运量每年增长3%来算，研究人员模拟了多种不同的发展情况。到2040年，航运货运量可能会减少10%，到2045年可能会减少5%至20%。[图片]3D打印无人船3D打印所使用的原材料无法填补制造量的缺口，因为增材制造（即3D打印）的材料消耗远远小于传统制造业。而且，与当前不同的是，3D打印使用的树脂型材料很有可能会通过集装箱船运输，因此原材料使用量的下降将对干散货运输造成更大的影响。随着产品制造向3D打印转型，供应链也可能会呈现碎片化形态，不再像现在这样集中。这些预测对于新加坡这样的国家而言非常重要，该国正在投资145亿美元打造下一代集装箱码头大士港，到2040年该港口吞吐量将达到6500万TEU/年。

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【科技与艺术的完美结合！世界首座3D打印赵州桥现身河北工业大学】 15**15

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[图片]千古名桥赵州桥，如今有了一个完美的“复制体”，这都要感谢现代科技的迅猛发展。近日，河北工业大学土木与交通学院通过3D打印技术，建造了世界上第一座装配式3D打印赵州桥。赵州桥坐落在河北省石家庄市赵县的洨河上，横跨在37米多宽的河面上，桥体全部用石料建成，距今已有1400多年的历史，体现了古代劳动人民在建筑上的设计智慧。为弘扬河北传统文化，河北工业大学在校园内建造了一座装配式的仿古式的赵州桥，使用了3D打印技术。根据前瞻产业研究院分析，近年来，3D打印技术的应用领域逐步拓宽，越来越多的企业将其作为技术转型方向，用于突破研发瓶颈或解决设计难题，助力智能制造、绿色制造等新型制造模式。值得一提的是，3D打印应用方式正逐步从原型设计走向直接制造。据Wohlers对全球82家服务提供商和28家系统制造商统计数据显示，零部件直接制造占其营业收入的比例逐年提升，近五年复合增长率为23.5%。2017年，零部件直接制造的产值为9.2亿美元，同比增长32.33%。[图片]

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【3D打印咬合夹板在短短几周内缓解牙科患者疼痛】 15**15

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中国俗话说，牙疼不是病，可疼起来真要命！一组研究人员在最近发表的《咬合夹板的数字化制造：从口腔内扫描到3D打印》中，探索了如何使用新的数字工作流程创建口腔内夹板。牙医使用这些设备来治疗颞下颌疾病，因为它们迫使肌肉放松，保护牙齿等等。随着3D技术的不断发展，牙科领域的制造工艺也在不断发展，这些工艺具有3D扫描，CAD技术和3D打印机，用于制造义齿和一系列其他设备。对于这种情况，研究人员选择研究一个44岁的男子，他的下颌肌肉出现问题。当医生检查他的咀嚼系统时，他们没有发现任何健康状况，除了他的颞颞肌和翼外肌产生的疼痛。有人怀疑他可能习惯于咬紧下巴，从而导致疼痛。医生决定给他装上口腔内夹板，以止痛并研究“下颌骨”的“重新定位”。研究人员说：“凭借数字工作流程的准确性和效率，可以使用数字口腔内扫描仪和3D打印机来制造夹板。”该团队使用扫描仪拍摄所有牙齿，并保存读取的.stl文件以进行3D打印。但是，第一次扫描将上下虚拟模型相关联。初始设置允许参数包括：40°TMJ仰角10°Bennet角40°切角导向角研究人员解释说：“根据患者的喜好，咬合平面被设计成由下颌牙固位，并且上颌牙齿与矫治器仅有一次接触。”[图片]夹板的数字模型设计使用3D Systems的3D ProJet MJP 3600 Dental用VisiJet®M3 Stoneplast丙烯酸树脂对口腔内夹板进行3D打印。一旦插入并评估，医生发现口腔内夹板几乎不需要调整。病人在白天睡觉或在家时要带夹板。三周后疼痛减轻；但是，患者被指示继续使用夹板六个月以彻底治好他的疼痛。[图片]夹板是使用多喷嘴3D打印机制作的，并在原型模型上进行了验证现在3D打印机在牙科诊所中越来越受欢迎。然而，对于牙医来说，在椅子上进行生产可能会很耗时，因此作者目前倾向于将设计和生产委托给更熟悉CAD软件和3D打印机的牙科技术人员。3D打印在牙科领域产生了巨大的影响，并改善了许多患者的生活质量，从牙科植入物到正畸再到新的制造系统。[图片]  夹板的口内照片 

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【3D打印最新五大趋势，你都知道哪些？】 15**15

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全球3D打印市场在2018年保持了大幅增长，而这五种顶级3D打印趋势将在2019年进一步保持爆发性增长，以彻底改变我们在工业领域采用3D打印技术的方式。而中国3D打印市场占有率明显低于全球大数据，因此必然在近两年造成增长井喷是毋容置疑的事。第一大趋势：3D打印车正在加速发展[图片]自2014年推出全球首款3D打印车Strati以来，3D打印技术已证明其创新有可能重塑全球汽车行业。在汽车领域采用3D打印不仅是制造业的突破性发展，也是向更环保的地球迈出的积极一步，因为3D打印有助于构建轻质部件，从而提高燃油效率。到目前为止，大多数3D打印车原型都很小，但近年来，福特和奥迪等许多主要汽车制造商都进入了3D打印车市场，增加了对3D打印汽车的投资。由于这一过程的成本效益，预计2019年3D打印车的发展将更加迅速。第二大趋势：3D打印材料更加多样化[图片]不再局限于塑料或纸张等基础材料，工业3D打印机现在几乎可以处理从尼龙到不锈钢的任何材料。据一份市场研究报告显示，全球3D打印材料市场将从2018年到2022年增长34亿美元，以39％的复合年增长率增长。虽然热塑性聚合物仍占全球3D打印材料市场的最大市场份额，但其他材料如树脂，不锈钢，金，银和钛陶瓷正迅速赶上，成为工业用的主要3D打印材料。第三大趋势：教育中的3D打印正在蓬勃发展[图片]3D打印技术越来越多地被用于培训和教育目的。这主要是由于认识到3D打印对象可以促进更好的课堂学习，并帮助各级学生更好地理解概念并与学习材料联系起来。随着智能学习需求的不断增长，全球3D打印教育市场也在不断增长预计从2018年到2022年将增长超过12.9亿美元，在预测期内复合年增长率接近20％。如今，3D打印服务提供商越来越关注在K-12级别的教育课程中调整3D打印功能，尤其是STEM项目。第四大趋势：医疗器械中的3D打印正在获得巨大的人气[图片]对个性化或定制医疗设备的不断增长的需求已经引发了3D打印在医疗设备市场中的使用。3D打印医疗设备允许更容易地制造植入物或设备以适应个体的特定需要和偏好。因为它们是为适合特定的人而设计的，所以定制假肢比具有有限数量尺寸的传统假肢更舒适并且具有更长的寿命。如今，通过3D打印生产的许多医疗设备包括手术器械，牙冠修复体，例如牙冠，矫形和颅骨植入物，以及外部假肢已经在患者中获得了巨大的普及。2019年至2023年间，全球3D打印医疗设备市场的复合年增长率将达到23％。第五大趋势：3D生物打印即将成为焦点[图片]3D生物打印被认为是制造最大程度模仿天然组织特征的仿生和多细胞组织的最佳解决方案之一。3D生物打印已被广泛用于生产医学和生物工程研究的人体组织和器官。最近，3D生物打印技术已经见证了用于重建和再生的软骨组织生产的巨大进步。预计到2021年其复合年增长率将超过25％。随着这项技术的不断发展，我们预计2019年将有更多的3D生物打印应用，特别是在人工器官，药物测试，整容手术和骨组织再生等领域。

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【3D打印用的金属粉末原来是这样生产出来的】 15**15

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现如今，提到3D打印想必大家已经不陌生了，我们栏目之前也介绍过不少3D打印的应用，比如用来打印房子、桥梁等等，今天我们再来聊聊3D打印所用到的一种重要材料——金属粉末。（一）钛合金、铝合金、不锈钢，能用来3D打印的金属粉末材料真不少3D 打印广泛使用的打印耗材，从形态上主要包含四种：液态光敏树脂材料、薄材、低熔点丝材和粉末材料；从成分上则几乎涵盖了目前生产生活中的各类材料，包括塑料、树脂、蜡等高分子材料，金属和合金材料，陶瓷材料等，而在这其中，最前沿和最具潜力的无疑是金属粉末3D打印，根据咨询公司SmarTech预测，到2024年全球用于金属粉末增材制造的市场规模将达到110亿美金。目前，3D打印金属粉末材料种类包括不锈钢、模具钢、镍合金、钛合金、钴铬合金、铝合金和青铜合金等。[图片]（3D打印用金属粉末）铁基合金是工程技术中最重要、用量最大的金属材料，多用于复杂结构的成型，比如3D打印用不锈钢，相比于传统铸造锻造技术，其具有高强度、优异的耐高温、耐磨性和耐蚀性等物理、化学和力学性能，且具有很高的尺寸精度和材料利用率，在航空航天、汽车、船舶、机械制造等行业得到广泛的应用。钛合金具有优异的强度和韧性，结合耐腐蚀、低比重和生物相容性，使其在航空航天和汽车比赛中许多高性能工程应用非常理想，而且还用于生产生物医学植入物，强度高、模量低、耐疲劳性强。[图片]（3D打印的钛合金零件）钴铬合金则由于高耐磨性、良好的生物相容性、无镍（镍含量<0.1%）特点，常用于外科植入物如合金人工关节、膝关节和髋关节，也可用于发动机部件，风力涡轮机和许多其他工业部件等。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，其密度低，比强度较高，接近或超过优质钢，塑性好。研究表明，3D打印用铝合金可以做到零件致密、组织细小，力学性能则堪比铸件甚至优于铸造成型零件，且相较于传统工艺零部件其质量可减少22%，成本却可减少30%。铜合金具有优异的导热性和导电性，热管理应用中的具优良热传导率的铜，可以结合设计自由度，产生复杂的内部结构和随形冷却通道。（二）3D打印用的金属粉末是怎么制造出来的？金属粉末制备方法按照制备工艺主要可分为：还原法、电解法、研磨法、雾化法等。目前国内常用的两种最先进制粉工艺是氩气雾化法和等离子旋转电极法。1、氩气雾化法氩气雾化法制粉是利用快速流动的氩气流冲击金属液体，将其破碎为细小颗粒，继而冷凝成为固体粉末的制粉方法。2、等离子旋转电极法[图片]等离子态被称为物质的第四态，等离子旋转电极雾化（PREP法）制粉过程可简单描述为：将金属或合金制成自耗电极，自耗电极端部在同轴等离子体电弧加热源的作用下熔化形成液膜，液膜在旋转离心力的作用下被高速甩出形成液滴，熔融液滴与雾化室内惰性气体（氩气或氦气）摩擦，在切应力作用下进一步破碎，随后熔滴在表面张力的作用下快速冷却凝固成球形粉末。[图片]（等离子旋转电极雾化法原理图）采用等离子旋转电极法所生产的金属粉末具有以下优点：球形度较高、表面光洁、流动性好、松装密度高，因此铺粉均匀性好，打印产品致密度高；粉末粒径小、粒度分布窄、氧含量低、打印时少/无球化及团聚现象、熔化效果好、产品表面光洁度高，且打印的一致性与均匀性可以得到充分保障；基本不存在空心粉、卫星粉，打印过程中不会存在空心球带来的气隙、卷入性和析出性气孔、裂纹等缺陷。（三）3D打印对金属粉末的性能都有哪些要求？我们刚才提到了许多可用于3D打印的金属粉末，那么，要满足3D打印对材料的要求，金属粉末需要满足什么条件呢？1、纯净度陶瓷夹杂物会显著降低最终制件的性能，而且这些夹杂物一般具有较高的熔点，难以烧结成形，因此粉末中必须无陶瓷夹杂物。除此之外，氧、氮含量也需要严格控制。目前用于金属3D打印的粉末制备技术主要以雾化法为主，粉末具有大的比表面积，容易氧化，在航空航天等特殊应用领域，客户对此指标的要求更为严格，如高温合金粉末氧含量为0.006%-0.018%，钛合金粉末氧含量为0.007%-0.013%，不锈钢粉末氧含量为0.010%-0.025%。2、粉末粒度分布不同3D打印设备及成形工艺对粉末粒度分布要求不同。目前金属3D打印常用的粉末粒度范围是15-53μm（细粉）、53-105μm（粗粉），部分场合下可放宽至105-150μm（粗粉）。3D打印用金属粉末粒度的选择主要是根据不同能量源的金属打印机划分的，以激光作为能量源的打印机，因其聚焦光斑精细，较易熔化细粉，适合使用15-53μm的粉末作为耗材，粉末补给方式为逐层铺粉；以电子束作为能量源的铺粉型打印机，聚焦光斑略粗，更适于熔化粗粉，适合使用53-105μm的粗粉为主；对于同轴送粉型打印机，则可采用粒度为105-150μm的粉末作为耗材。[图片]（某厂家生产的不锈钢粉末的微观结构）3、粉末形貌粉末形貌和粉末的制备方法密切相关。一般由金属气态或熔融液态转变成粉末时，粉末颗粒形状趋于球形，由固态状变为粉末时，粉末颗粒多为不规则形状，而由水溶液电解法制备的粉末多数呈树枝状。一般而言，球形度越高，粉末颗粒的流动性也越好。3D打印金属粉末要求球形度在98%以上，这样打印时铺粉及送粉更容易进行。[图片]（常见粉末制备方法及粉末形貌）上面的表格为不同制粉方法对应的金属粉末形貌，可以看出，除气雾化法和旋转电极法外，其余方法制备的粉末形貌均为非球形，因此，气雾化法、旋转电极法是高品质3D打印金属粉末的主要制备方法。4、粉末流动性和松装密度粉末流动性直接影响打印过程中铺粉的均匀性和送粉过程的稳定性。流动性与粉末形貌、粒度分布及松装密度相关，粉末颗粒越大、颗粒形状越规则、粒度组成中极细的粉末所占的比例越小，其流动性越好；颗粒密度不变，相对密度增加，粉末流动性则增加。另外，颗粒表面吸附水、气体等会降低粉末流动性。松装密度是粉末试样自然地充满规定容器时，单位容积的粉末质量，一般情况下，粉末粒度越粗，松装密度越大，粗细搭配的粉末能够获得更高的松装密度，松装密度对于金属打印最终产品的密度影响尚无定论，但松装密度增加，可改善粉末的流动性。结语近年来，中国积极探索3D打印金属粉末制备技术，目前已拥有多套先进制粉设备投入应用，不过总体来说，国内外制粉技术仍有差距，目前高端的合金粉末和制造设备还主要依靠进口，在促进本土3D打印用金属粉末制备技术的发展上，中国还有很长的路要走。

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【全球最大的3D打印船来了？号称可以下水航行】 15**15

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近日，全球最大型3D打印机以及有史以来体积最大的打印物——打印船，在美国缅因大学公开亮相。并且令人不可思议的是，这艘利用3D打印技术打印的船真的可以在水上航行。[图片]所谓3D打印技术，也可以说是快速成型技术的一种，它是以数字模型文件为基础，运用粉末状家金属或者塑料等可粘合的材料，最终通过逐层打印技术的方式来构造物体。[图片]而3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，起初被用于工业设计的模型制造，后来逐渐用于一些产品的直接制造，在建筑、航空、医疗等领域中都发挥着不小的作用。[图片]而说到3D打印技术，最早可追溯到20世纪90年代中期，其实就是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。其实它与普通打印机的工作原理基本相同，3D打印机内装有液体或者粉末状的打印材料，通过电脑的控制可以将打印材料一层层的叠加起来，最终可以把电脑上的蓝图变为实物，我们把这样的技术称之为3D打印技术。据悉，在缅因大学高级结构与复合材料中心打印出来的这艘船，长达7.62米，重量为5000磅，被命名为3Dirigo。根据了解这艘船是在72小时不间断印刷过程中一体成形制成，生产成本约40000美元。[图片]复合材料中心创始总监哈比卜•达格表示，这个例子显示，大型印列机可以创建出更大的物体，可以有效协助企业进行产品开发。而这种新型打印机可以用更快的速度制作出原型，也让我们可以更快发明和创新。与此同时，此次打印出这艘船的全球最大型打印机也在场展示。该打印机长约23米，未来将扩展为约33米。缅因大学与田纳西州橡树岭国家实验室正合作进行打印机计划。据悉，该校与橡树岭实验室合作进行的一项2000万美元研究，将致力于使用以纤维素材料增强的生物基础热塑性塑料，制造出更坚固耐用且可回收的3D打印材料。如果计划顺利，打印机将能快速生产出船模或水泥桶之类的物品，并可回收再利用。最后缅因大学指出，吉尼斯世界纪录已证实，10日展出的是全球最大的原型聚合物3D打印机，当然这也是目前世界上最大的3D打印船和最大的3D打印物体。

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【人类首次在太空中成功3D打印出鲜肉】 15**15

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俄罗斯医药科技公司“三维生物打印方案”(3D Bioprinting Solutions)本周宣布，在微重力环境下成功打印出牛肉、兔肉和鱼肉。这意味着将来太空人的食品将不受限于真空干燥制品了。[图片]由美国、俄罗斯和以色列公司合作的项目，今年9月在国际空间站(ISS)内的俄罗斯实验室内，用一台在莫斯科开发的三维打印机成功打印出人造肉。这家公司利用从地面带去的动物细胞与生长素结合，造出打印机用的“生物墨水”。打印机把细胞层层叠放，让它们长成一小块肌肉组织。公司称，在太空中进行三维打印肉类比在地面上容易，因为在微重力环境下，肌肉组织可以无需任何支架的支撑向各个方向自由生长。相比之下在地面，肌肉组织需要依附在一个阵列式支架上，而且一次只能向一个方向打印。[图片]实验者称，这是人类首次在微重力环境下造出人造肉类。制造这台生物打印机的公司的克苏苏尼(Yusef Khesuani)模仿第一个登月的宇航员阿姆斯特朗的名言打趣地说：“这只是人的一小口，却是人类的一大口。”(It’s one small nibble for man, one giant bite for mankind.)目前宇航员在太空中食用的肉制品都是在地面上干燥处理后真空包装的，有了这项技术后，人类在太空中食品的选择性将大大增加，特别对以后长途的太空旅行很重要。资深宇航员科诺年科(Oleg Kononenko)说:“这是一项发展很快的技术，是一个在我们有生之年就可以实现的目标”。这项实验打印出来的肉只是很小一块，克苏苏尼说，造较大分量需要更复杂的设备。[图片]另外几家太空机构也在开展这方面实验。今年7月，一部美国造的三维打印机也已升空，在研究打印人体器官组织。

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【盘点医疗领域的3D打印技术】 15**15

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医疗领域的3D打印大致可分为两类：非生物3D打印与生物3D打印。相对于生物3D打印而言，非生物3D打印的原理相对较为简单，所需材料也相对易得，因此在医疗领域的应用已经比较广泛。而齿科则是非生物3D打印中最有前景的领域之一。在中国3D打印文化博物馆里，展陈了3D打印在齿科领域里的应用。3D打印技术在齿科修复领域中的应用主要包括可摘义齿、矫正器和种植牙。齿科是目前最有希望可以规模化应用的3D打印技术的医疗领域，根据Smartech市场研究报告中的预测，预计到2020年，3D打印在牙科行业的市场规模将超过23亿美元。[图片]1.种植牙种植牙是指以手术方法在口腔牙槽骨组织中植入人工牙根（种植体）作为支持，并在人工牙根上进行牙冠修复的一种镶牙方法。在种植牙时如采用传统的锥柱状种植体，需要经历微创拔牙、预备植牙孔、植入骨粉、覆盖胶原膜、埋入式愈合、二期手术、牙冠制作及戴入等步骤，治疗周期大约需要6到8个月，医生操作时间大约为8小时，费用约为一万元以上。对于复杂情况，时间和费用还会进一步增加。同时这种方式还存在不少缺点，包括因为植入的种植牙与拔牙窝不密合，拔牙后即刻种植时需要植骨、难以即刻修复等。[图片]种植牙示意图3D打印种植牙可直接形成含牙根的整个牙体，仅需微创拔牙、植入种植体和牙冠修复等步骤，可实现与原有牙槽无缝结合，减少患者痛苦，椅旁治疗周期为一到两个小时，医生操作时间仅半个小时，且费用大幅度降低，有望控制在一万元以内。2013年，北京大学口腔医学院教授唐志辉团队给三只比格犬换上了3D打印的假牙，三只狗都适应良好，没出现不良反应。按照国家食品药品监管总局的规定，用于人体的植入物要经过动物实验，证明其安全性和有效性，同时植入物的生产厂家也要通过检查。如进展顺利，2到3年后3D打印种植牙可应用到人体实际治疗中。德国口腔产品制造商Natural Dental Implants公司早在10年前就开始探索怎样为患者提供定制化的种植牙产品，目前已经开发出3D打印的种植牙产品原型，种植牙的钛金属牙根和氧化锆基台是由3D打印制造的。在2017年之内Natural Dental Implants将对3D打印的种植牙进行广泛的测试。在口腔种植领域中，纯钛金属(或合金)因其良好的生物相容性，力学性能和抗腐蚀性能，而得到广泛应用。种植体的材料包括金属种植体、陶瓷类种植体、碳素类种植体、高分子聚合物种植体、复合材料等；牙冠材料包括黄金、钴铬合金、镍铬合金、陶瓷合金等金属材料，以及二氧化锆全瓷、树脂等。种植体和金属牙冠的打印技术多以SLM（选择性激光熔化）为主，牙冠、牙桥铸造模型的打印技术以SLA（光固化成型）、DLP（数字光处理）为主。2. 可摘义齿传统的义齿加工离不开牙科技师们制作蜡模和铸造牙冠的手工技能，这样的制作方式导致了居高不下的义齿返工率，不仅降低牙科技工所的工作效率，还降低了患者佩戴义齿的舒适度。相比高度依赖人工的传统义齿加工方式，数字化牙科技术以扫描、软件、自动化加工设备替代了大量手工劳动，传统加工方式：人工为主导[图片]传统加工方式通过传统手工技术制造义齿金属内冠，首先是根据患者的口腔印模灌注出石膏模型，然后根据石膏模型制作出烤瓷牙的蜡型。接下来进入到金属内冠的失蜡铸造工艺，主要包括铸道安装、包埋、失蜡、铸造四个步骤。最后，经过表面处理、饰面工艺最终完成烤瓷牙的制作。制造蜡型的蜡在加工过程中容易收缩变形，在接下来的金属内冠铸造工艺中，由于是热加工，金属会产生变形。由于这些因素导致的偏差，将会给佩戴者带来不舒适感。一旦需要返工，则将增加加工成本和患者的椅旁时间。传统的义齿加工过程主要依靠牙科技师个人技能和经验，属于一种劳动密集型工作。传统加工方式流程图（以烤瓷牙金属牙冠的生产为例）：[图片]CNC加工：适合多种材料[图片]       CNC 加工技术让义齿加工进入到了数字化制造技术阶段。从下面的流程图中我们可以看到，使用CNC加工技术制造义齿金属冠没有经过人工制造蜡型和失蜡铸造牙冠的过程，取而代之的是数字化口腔模型扫描、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和自动化的牙冠切削流程。在这一过程中，控制产品精度的任务将全部交给数字化的扫描、设计和加工设备，人工不需要做过多的判断和考虑。由此，金属牙冠的精度得到保障，让患者拥有一颗高度定制的、舒适的烤瓷牙成为现实。在加工材料方面，CNC 设备除了加工钛、钴铬合金等金属材料之外，还可用于加工氧化锆、玻璃陶瓷等牙科材料。CNC加工方式流程图（以烤瓷牙金属牙冠的生产为例）：[图片]金属3D打印：高材料利用率[图片]3D打印的金属义齿CNC机床在加工金属牙冠时，需要使用刀具在一块金属坯件上将金属牙冠铣削出来。相比CNC加工，金属3D打印技术在牙冠生产成本和效率上的优势更为突出。目前，包括CNC加工技术和3D打印技术在内的数字化牙科技术正成为义齿加工的主流技术。3D打印蜡模或者用于替代蜡模的3D打印树脂模型也被应用在牙冠的铸造中，这些技术也带有数字化的特点。3D金属打印流程图（以烤瓷牙金属牙冠的生产为例）：[图片][图片]3. 矫正器3D打印技术在牙齿矫正器的应用主要为舌侧矫正器和隐形透明矫正器。舌侧矫正器的3D打印技术多为SLM（选择性激光熔化）技术，利用SLM技术打印的金属舌侧矫正器，与传统的熔模铸造方法相比，可实现个性化托槽的直接成型，避免空穴、空洞等铸造缺陷。隐形透明矫正器多为SLA（光固化成型）技术、DLP（数字光处理）技术。隐形矫治技术是全球最早实现批量化生产的3D打印商品，3D打印技术能够实现不同矫正阶段牙齿模型的批量定制化生产。隐形矫正器的生产流程：[图片]就目前的技术来看，医疗机构在拿到病患案例后，24小时内可以出方案，15～20天左右患者可以拿到成品。但随着数据的积累以及技术能力的进一步突破，我们预想，未来可能只要直接扫描患者的牙齿，将其传到电脑后便能自动形成矫治方案，5分钟后3D打印的牙模可能就已经拿在手上了。

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【为什么你用3D打印机打出来的作品精度不高？】 15**15

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很多3D打印爱好者们都表示：一入3D打印深似海，新手时期使用3D打印机制造出来的模具精度都比较差，看上去就很粗糙。这是因为初学者们在使用前没有对设备进行合理的调整，所以3D打印模型的精度受到了影响，今天就给大家带来模型打印分析的一篇干货，看看怎么打印是提升打印机精度的吧！首先是设备价位选择，LCD打印机结构都差不多，买贵了提升不大。我建议可以选择撒罗满的光固化机器，打印精度相对市场的各形各色光固化对比，撒罗满还是很有优势的，研发LCD的工程师也是经过五六年的研发时间，从几年前就研发DLP开始，所以对LCD技术更是遂心应手。由于喜欢偏好小而精致的东西，但是光固化机价格太高承担不起，于是他把大部分时间花在提高LCD精度上。下面是撒罗满设备打印出来的3D打印模型：[图片]这是一个3cm长宽高的模型里面的花纹还是清晰可见，并且成功率也是很高的，打印平台放了三十几个这个模型，打印出来的结果是全部成功。首先，打印前的准备工作一定要做到位，比如第一步就是要把平台调平，打印的时候确保能把模型打印出来。接下来就是要使用高精度的耗材打印，不同的耗材打印的效果也会不一样，每种耗材的强度、收缩能力也是不一样的，如果打印普通的模型不需要模型的精度，可以用普通的刚性树脂。如果想要打印的效果好肯定是要不一样的耗材去打印了，好点的耗材打印的模型也不会那么容易膨胀。还有特别重要的是打印的参数也要设置准确，如果曝光时间过久的话也会过曝，经过我们长时间的测试也得出不同模型大概的参数设置，打印成功率也相应提高很多。[图片]除此之外，我们还要注意机器的保养和清洁，打印完后就要及时清理干净料槽的杂物，打印的时候要检查好固定位置有没有安装好，等等的小细节都可能影响打印的质量。还有一个环境的因素影响打印质量，我们在不同的室内温度也会影响打印的结果，我们经过测试最合适的温度是在26±5，如果温度太低的话曝光的时间也要相应增加，温度高的话曝光时间就相应增加，但也不是说为了提高曝光时间就把室内温度调高。这个想法是不合理的，温度太高会影响固化的效果。

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