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  • 过去文印行业波澜不惊,稳得就像湖水。近几年出现了微妙的变化,扩张打印和复印产品线,转型数字化服务,启动3D打印新业务,一切又重新动了起来。为什么3D打印这个初生牛犊,在传统打印企业中成了香饽饽呢? [图片] 变化接2连3传统打印盯上3D打印香饽饽 我们先把问题放一放,看看都是谁跟3D打印结缘。惠普从2013年传出研发商用3D打印设备的消息,到2014年公布原型机和MJF3D打印技术,再到2016年售卖第一台MultiJetFusion3200/4200系列,研发历时三年半,这期间也是惠普经营战略调整的过程。惠普一分为二分拆为惠普公司和惠普企业集团,3D打印业务成为新“惠普公司”的重要战略方向。而传统的打印、个人电脑、工作站则是惠普公司现金流的来源,也是3D打印技术研发和推广的基础。 [图片] 惠普中国官网的3D打印专门板块 惠普3D打印单独成立部门,在惠普的公司层面3D打印已经成为未来的战略方向,惠普在这个方面采用的是“AllIn”的策略。 [图片] 惠普MultiJetFusion3200/4200系列3D打印机 佳能和联想更谨慎一些。佳能韩国商务解决方案(CanonKoreaBusinessSolutionsINC.)研发了小的桌面3D打印机,佳能中国也拿过来卖一卖。更早时候佳能欧洲与3DSystems合作,开展后者旗下3D打印设备在欧洲的分销活动。联想则与XYZprinting和闪铸合作,用OEM的方式先后推出了几款桌面的小机器,主打教育市场。这种并不伤筋动骨的策略,都是利用现有资源试试水。赚钱有充分理由扩大3D打印业务,不赚钱自然从容抽身而退。 [图片] 佳能韩国商务解决方案出品:Marv桌面型3D打印机 [图片] 联想官方商城的Lenovo桌面3D打印机 理光在2015年推出了自有品牌的SLS3D打印机,将3D打印产品线提升到企业层面。不过理光并没有在全球销售这款产品,主打欧洲市场,在理光亚太和理光中国的官网上并没有这款产品的信息。这也是另一种试水的方式。 [图片] 理光AMS5500P商用型3D打印机并不在亚太区售卖 富士施乐走的是过去施乐Xerox的老路子,先做技术和协议,宣布完全有别于现有3D打印技术的体素3D打印格式(FAV)。但与过去以太网、个人计算机、PostScript打印语言从施乐诞生却为他人所用一样,体素3D打印原理在Stratasys和惠普已经实现,尽管还没有迹象表明二者的技术与富士施乐有关。而富士施乐在3D打印业务上并没有更多动作。 [图片] 富士施乐公布了FAV体素3D打印方式之后再无消息 柯尼卡美能达选择更见效的方式,和3D打印厂商闪铸、先临三维等合作,在中国市场联合推出3D打印应用方案。一个有渠道和售后,一个有技术和设备,优势互补达到立竿见影的效果。这个策略是柯尼卡美能达中国的尝试,也不是全球范围级别的战略。 [图片] 柯尼卡美能达中国启动3D打印战略 这时候有的读者可能会问了,除了联想之外都是外国企业,国内是什么情况呢?咱们看一看国内。 珠海赛纳本身做兼容硒鼓和自主品牌的奔图激光打印机。从2014年开始研发WJP白墨填充多材料3D打印技术,到2016年已经有国内外比较先进的彩色复合材料3D打印机。赛纳的目标市场和应用明确,就是医疗领域的医疗影像实物模型、手术预演模型、医疗教学模型。目前赛纳WJP3D打印机已经在国内几家医院投入使用,应用推广和收益都比较见效。 [图片] 赛纳的3D打印业务应用在国内已见成效 [图片] 赛纳WJP技术3D打印的肺部病变医学模型 宝岛台湾的办公文印品牌震旦很早就启动3D打印业务,到2018年在台湾已经有医疗、教育、汽车制造、牙科、消费电子等多个行业应用案例。震旦3D复制了震旦办公自动化的商业模式,整合多个品牌的3D扫描、3D打印、逆向工程、三维建模软硬件和解决方案,利用震旦传统渠道优势建立3D打印中心,推广应用。震旦并没有自有品牌的3D打印机,但仍收获了一批3D打印客户,优势就是渠道和解决方案的完善。 [图片] 震旦3D的设备和解决方案整合非常丰富 新金宝集团在国内绝无仅有地自建生产线、自建品牌,从2D打印向3D打印扩展业务。新金宝集团也是台湾的制造类企业,其中一项业务就是为多个品牌OEM、ODM打印类产品。2013年旗下3D打印品牌XYZprinting成立,主打消费和教育市场的桌面型3D打印机。说来还是XYZprinting开启了低价桌面3D打印机的先河,3999元的第一代daVinci1.0价格仅是当时同类3D打印机的三分之一甚至更少;定位很明确,就是用高性价比打动创客和教育群体。 [图片] 新金宝集团旗下XYZprinting3D打印品牌 [图片] 当时创下品牌3D打印机新低价的daVinci1.0 目前根据我们掌握的消息,过去经营传统2D打印行业、现在业务扩展到3D打印的企业就是以上这些。如果有圈儿内的朋友知道更多消息,欢迎在评论中留言探讨。那么问题来了:为什么3D打印业务成了传统2D打印企业的香饽饽呢? 一方面,传统2D打印的需求增长非常缓慢,未来呈现出萎缩的趋势。信息呈现更加数字化和智能化,数字签名、AI人工智能、语音识别等载体减弱了信息沟通对纸张的依赖,更不用提商用显示屏、电子书这类已经很成熟的媒介了。 [图片] 语音识别、数字签名、AI人工智能新载体减少对纸质文件的依赖 因此传统2D打印厂商都在谋求变化,除了把打印机做得更好用之外,更在寻找新业务领域,寻找数字化的商业解决方案。3D打印就是新业务领域之一。 另一方面,目前来看3D打印技术已经在全球范围内拉开制造方式变革的序幕。北美和欧洲的制造服务商已经规模性地引入3D打印设备和解决方案,改善传统制造流程中高成本、低效率的环节;未来3D打印技术将是制造链条中的重要一环。3D打印技术一定会普遍使用,全球12万亿美元制造业大蛋糕,有3D打印的重要一部分。 [图片] 惠普3D打印实验室与企业合作尝试3D打印在制造业中的应用方案 本身就经营商用业务的传统2D打印企业,利用渠道或技术优势开展3D打印业务,也是水到渠成的事情。至于有的先试探后决策,有的以AllIn的策略将未来主营业务押宝3D打印,这就是每个企业的不同判断了。 其实大部分2D打印企业的业务构成都是多元化的,比如佳能的数码相机,兄弟的缝纫机,惠普的个人电脑,夏普的液晶电视,柯尼卡美能达的天象仪,等等。至于3D打印会成为它们未来的主营业务还是昙花一现,考虑到市场的快速成熟,我们认为三五年之内就会有明确答案。

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  • 主题:2018上海国际3D打印技术创新应用研讨会 时间:2018年5月14日 9:00-12:20 地点:上海国家会展中心5.1号馆,会议室1(上海崧泽大道333号) 主办单位:上海市增材制造协会 报名地址:https://d.eqxiu.com/s/xWxN31jP?eqrcode=1 [图片] [图片] [图片] [图片] [图片] [图片] [图片] [图片] [图片]

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  • 本篇文章我们来讨论“为什么要让孩子学习3D打印技术?”这个话题。也许你觉得我上纲上线,孩子年龄还那么小,学习3D打印技术有这个必要么?那么我先给你讲一个发生在我身边的真实故事,也许听完了这个故事你就会对于孩子们学习3D打印技术有了一个新的认识。 [图片] 上图还是我刚刚踏入3D打印教育的第一份作品,这是关于3D打印儿童画这个主题的,当时是我们跟北京天文台合作夏令营的情形,孩子们在夜晚参加完观星活动之后,需要根据想象画出自己心目中的外星人形象,然后连夜有我们的老师三维建模完成,第二天孩子们可以观摩3D打印制作自己外星人的全过程。这幅作品就是我还保留至今的唯一一份作品。 很多当时具体的情形已经模糊,但是我非常清晰的记得整个作品是在电影“超级奶爸1”国内上映之前一周的时间,当我在电影中看到“小黄人”的时候,我整个人都震惊了,要知道当时的孩子是绝对不可能知道小黄人的人物设定的。这里要介绍一个背景,贝勒老师本人本科就读北京电影学院,之后在影视特效公司PIXOMONDO参与制作过部分电影特效,要知道一部迪斯尼也好、梦工厂也好的动画电影是需要很多很多的工序的,其中会专门有好莱坞级别的团队对动画角色进行设计,这个时间周期并不断,而且对于动画角色设定的团队也是需要很高收入的才能够支撑下来的。 如果你仔细看孩子的这幅3D打印作品,用电影学员文学系老师的形容是,在设计动画角色时候,我们常常需要尽量减少“人”这一形象的表达,从而对角色局部形态进行夸张处理,但是需要从角色的身上看到“人”的特征,这样还会个观众以亲切感。而我们这位孩子的作品正好说明了这几点,即带有“人”的特征,单独角色又有相对明显的表现人物性格的道具,当然对于外星生物的主题又是那么的贴切,只是这位创作的孩子没有好莱坞动画团队的资金扶持而已。在那一刻,我真切的感受到了学生3D打印儿童画的巨大价值,不要误解,这里不单纯是经济上的价值,而是原创的价值。 [图片] 现在不都在提倡着原创思维么,如果只是儿童涂鸦,那么也就是一个有意思的绘画作品,但是如果能够把平面的绘画建成3D模型,在通过3D打印技术制作出来,那就是玩具,精细一点的我们甚至可以称其为手办,如果完整的系列那就是所谓动慢的“周边产品”,这绝对是另一个很大的应用市场。这里也非常大的体现出来3D打印这门技术的最大优势——不用开模具,用最短的时间、最高效的制作、最低的成本,就可以制作出平面设计的原型。国外有很多的玩具制作公司都是这么做到的,甚至前些年国外特别有一个创意网站Cyant(见上图),就是通过孩子们上传涂鸦作品,然后他们用3D打印制作成品再用邮寄寄给买家,孩子们得到非常的开森。 这个故事讲完了,不知道你现在对3D打印这个技术有没有了另一番认识。在我的眼中,3D打印就是一个工具,一个可以从想象到实物转变的一个工具,在凝结了大量高科技元素之后,它可以帮我们把脑海中抽象的概念、草图中的线条形成立体的实物,这就是产品,孩子们创意的结果。想像一下,一群自己编写故事脚本、自己创作故事角色、一群一边讨论着该如何制作动画形象、一边在电脑前建模的孩子们,他们的童年会有多么的愉快呀。 [图片] 好啦,我们做个总结,孩子们为什么要学习3D打印技术?孩子们的想象得到了满足,孩子们的创作灵感得到了激发,孩子们其实可以在学习中更加愉悦,不是么?最后附图一张,给你们看看在3D打印机前的孩子的状态,另外多问一句,你可知道一个小学生在自己的作品3D打印制作过程中能坚持不动的看多久吗?我做过实验,足足4个小时,原因是这个作品只能打印4个小时。

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  • 规模经济是支持现代工业经济的无形力量,工厂和生产线是现代工业社会大规模生产的特点。为了收回前期在设计和生产中的投资,企业必须出售大量的产品,这样才能从最初的投资中获益。因此,大规模生产牺牲了产品的多样性。而3D打印的特点是小批量、定制化,降低了新产品推向市场的风险和成本。克里斯·安德森在他的代表作《长尾理论》中将未来的制造模式描述为“由小型企业组成的超大规模网络的分布系统”。通过具体分析,我们认为3D打印技术至少包含以下十个方面的优势。 01、设计空间无限 [图片] 传统制造技术和工匠制造的产品形状有限,制造形状的能力受制于所使用的工具。例如,传统的木制车床只能制造圆形物品,轧机只能加工用铣刀组装的部件,制模机仅能制造模铸形状。而3D打印机可以突破这些局限,开辟巨大的设计空间,制造出传统工艺难以加工甚至无法加工的产品。 02、改善产品设计 原型是产品的初稿,它有助于设计师、工程师和制造商进行多重反复的检查,真切地体验产品的外观、手感。传统的原型是利用泡沫或黏土进行手工制作,通过3D打印快速创建概念模型,设计者和客户之间能够更好的交流。在传统的工业制造,如果一个设计概念在制成产品之后存在缺陷,企业需要承担大量材料的浪费成本。而利用3D打印技术制作概念模型,能够快速调整最初的设计并不断改进。 [图片] 3D打印的汽车组件产品原型 除了概念设计之外,3D打印还被用于创建功能性原型,因为3D打印技术制成的物品本身具有耐高温、耐化学腐蚀等性能,通过对原型进行各种性能测试,以改进最终的产品设计参数,大大缩短了产品从设计到生产的时间。3D打印加快了设计进程,在产品的安全性和合理性设计、人体工程学设计、市场营销和设计等方面不断改善,从而实现在将产品全面投入生产前对其进行优化,创造出更好的产品。 [图片] 利用功能性测试的3D打印胶带座 03、多样化生产不会增加成本 就传统制造而言,物体形状越复杂,制造成本越高。但对于3D打印机而言,制造形状复杂的物品其成本并不会相应增长。另外,传统的制造设备功能较少,做出的物品形状种类有限。一台3D打印机可以打印不同的形状,它可以像工匠一样每次都做出不同形状的物品。这种制造多样化而不增加成本的打印将从根本上打破传统的定价模式,并改变我们整个制造业成本构成的方式。 [图片] 3D打印的钛合金首饰(图片来源:FutureFactories.com) 04、产品无需组装 3D打印具备一体成形的特点,这样对减少劳动力和运输方面的花费有显著的帮助。传统的大规模生产是建立在产业链和流水线基础上的,在现代化工厂中,机器生产出相同的零部件,然后由工人进行组装。产品组成部件越多,供应链和产品线都将拉得越长,组装和运输所需要耗费的时间和成本就越多。而3D打印一体化成形的特点,无需再次组装,从而缩短供应链,节省在劳动力和运输方面的花费。 [图片] 美国通用(GE)制造的一体成型的发动机喷嘴,原本由20个部件组成 05、缩短交付时间 3D打印因为可以根据人们的需求进行打印,这种即时生产将大大减少企业的库存量,使得企业能够根据用户的需求来启动3D打印机,制造出定制的产品来满足客户需求,所以新的商业模式将成为可能。如果人们所需的物品可以按需就近生产,那么这种零库存、零时间交付的生产方式还可以减少长途运输的成本。 06、制造技能门槛降低 [图片] 传统的制造机器需要熟练的专业人员进行机器调整和校准,培养一个娴熟的工人往往需要几年的时间。而3D打印机所需要的操作技能将比传统设备少很多,因此3D打印的出现将显著降低生产技能的门槛。这种摆脱原来高门槛的非技能制造业,将进一步引导出众多新的商业模式,并能在远程环境或极端情况下为人们提供打印服务。 07、不占空间,便携制造 3D打印机可以自由移动,并制造出比自身体积还要庞大的物品。例如,注塑机只能制造比自身小很多的物品,而部分3D打印机能够制造出比自己大很多的物品。另外,民用消费级3D打印设备还可以自由移动,由于其较高的便携性,出现了一批家用或桌面型的3D打印机,这些都是有赖于3D打印机所需更小物理空间这一优势。 [图片] 桌面级3D打印设备 08、节省原材料 传统的金属加工有着十分惊人的浪费量,一些精细化生产甚至会造成90%原材料的丢弃浪费。而3D打印机的浪费量将显著减少,随着打印材料的进步,3D打印“净成形”制造将成为更加节约环保的加工方式。 [图片] 利用激光近净成型技术(LENS)制造飞机发动机叶片 09、材料无限组合 传统的制造机器在切割或模具成型过程中难以将多种原材料融合在一起,3D打印的原材料之间可以任意组合,制造出人们想要的性能结构。比如在尼龙-玻璃纤维或者尼龙-碳纤维复合材料能够提高尼龙的机械性能,在镍合金粉末里加入50%的钛金属可以显著提高性能,现在已有科研人员在进行碳纳米管、石墨烯等复合新材料的研发。 [图片] 世界首辆尼龙-玻纤复合材料为主的3D打印汽车 10、精确的实体复制 传统的磁带只能通过实体物理传递来确保信息不被丢失。而数字音乐文件的出现使得信息脱离了载体,可以被无限次复制而不降低音频质量。3D打印技术也有望在整个制造领域把数字精度延伸到实体世界之中。3D扫描和3D打印技术将共同提高实体世界和数字世界之间形态转换的分辨率,缩小实体世界和数字世纪之间的距离。 [图片] 3D扫描之后打印的人像 以上部分优势有的已经得到证实,有的则在继续完善,相信不久的将来就会成为现实。3D打印将一次次突破人们熟悉的、历史悠久的传统制造技术瓶颈,推陈出新,为人类以后的制造创新提供一个更加广阔的舞台。

    2018-05-09-17:53
  • 东京科学大学的最新研究揭示了石墨烯表面的水分子会有哪些行为。由山本孝宏教授领导的这项研究将统计数据分析工具与分子动力学模拟相结合,以探索与碳基材料接触时水的结构变化,这表明水和石墨烯之间的相互作用,进一步研究3D打印材料的可能性。山本孝宏教授对3D打印行业说:“在3D打印机中,了解和控制材料表面的润湿对于堆叠层的过程至关重要。润湿是由吸附在表面的水的微观结构决定的。但是,尚未确定该方法。本研究提出了一种基于数据科学方法的潜在方法。预计该开发的方法不仅将应用于石墨表面,而且还将应用于各种材料表面。” 这一研究的结果发表在《日本应用物理学杂志》上,预计将对海洋和飞机工程产生重大影响,并对植入手术有益。水动力学的重要性时水是一种非常普遍的物质,几乎可以在地球上的每个环境中自然发现。前几层水的特性(称为地表水)在材料科学中尤为重要,因为它们决定了水相对于接触材料表面的流动方式。了解这种水的行为方式以及为什么会如此行为将使材料科学家能够开发出疏水性或亲水性材料,甚至可能改变现有材料的特性。 减少船舶表面的水摩擦会提高燃油效率,或者在低于零的环境中飞行时,开发用于飞机的耐冰材料可能会引入新的安全措施。水分子和石墨烯本研究的重点是水和石墨烯之间的相互作用,石墨烯是一种原子平坦的材料。当研究水的相互作用特性的基础时,这使石墨烯成为理想的接触材料。山本孝宏教授解释说:“石墨烯等碳纳米材料上的表面水备受关注,因为这些材料的性质使其非常适合研究地表水的微观结构。” [图片] 石墨烯的结构 先前的研究已经确定,与石墨烯接触的水会在表面水和自由水中形成稳定的2D形状,这些水会远离接触材料的表面。但是,以前尚未确定地表水和游离水之间的差异。这两组之间的过渡区特别难以描述,这是日本研究旨在实现的目标。由于研究的复杂性,必须将多种表征方法相互结合使用。持久同源性(PH)是一种来自数据科学的方法,与分子动力学模拟相结合。PH可以用于材料科学中,以在混沌流体中找到稳定的3D结构。山本教授说:“我们的研究代表首次将PH用于水分子的结构分析。”当将单层水分子置于石墨烯表面时,水分子排列成通过氢键连接的二维结构,平行于石墨烯表面。第二层使该结构成为3D单向的,形成四面体网络,“向下”指向石墨烯的表面。第三层保持四面体3D结构,但使其全向,其中四面体指向所有方向。第三层之后的任何后续层的定位方式都与第三层相同,这表明这是地表水结束而自由水开始的地方。 [图片] 石墨烯与水 山本教授指出:“这些结果证实了地表水和自由水之间的交换仅发生在三层水内。”这项研究的标题为“使用数据科学在石墨烯上发现地表水中的新微观结构”,并于2020年1月14日发表在《日本应用物理学杂志》上。该研究由加藤浩一郎,前川幸树,渡边直树,冈贤二和山本孝宏。3D打印意味着什么?尽管石墨烯是一个相对简单的表面,而其他更逼真的表面必然具有更复杂的水相互作用,但这项研究验证了用于表征的新方法的有效性。 由于该技术还处于起步阶段,尚未对此深度进行3D打印表面特性研究,山本教授希望这种方法能够在未来几年内帮助表征与水接触的3D打印表面。也许该方法可以应用于加利福尼亚开发的3D打印石墨烯结构,以确定使用完全不同的技术生产的石墨烯的差异。在瑞典的其他地方,已经开发了3D可打印的石墨烯长丝,这暗示了碳基超材料在增材制造中的光明前景。

    aau3D雨人 2020-05-09-16:15
  • 目前生物3D打印方法包括基于挤出,立体光刻(SLA)和数字光投影打印(DLP/ DMD)等(详细生物3D打印分类可参考综述:漫画生物3D打印Part II:打印方法及工艺) 。这些打印方法都是基于层层堆积(layer-by-layer)来构建三维结构的,通常需要支撑材料来实现中空或悬垂结构的打印,大大限制了复杂结构的精确制造。此外,打印大尺寸组织结构需要很长的时间,这就迫使细胞在墨盒中留存时间过长,大大影响细胞活性。因此,提高打印效率和精度成为生物3D打印工艺研究的热点和难点。 2019年1月加利福尼亚大学伯克利分校的Brett E.Kelly、Indrasen Bhattacharya、Hossein Heidari在Science上发表的“Volumetric additive manufacturing via tomographic reconstruction”提出一种全新的打印技术,他们开发了一种计算轴向光刻(CAL)方法,该系统能够选择性的固化容器内的GelMA水凝胶(GelMA:甲基丙烯酸酯明胶,EFL可提供标准化的、成系列的GelMA产品),能够把三维物体分解成为一组二维图像并从不同的角度投射出来,让光敏液体固化成所需要的三维形状。在不同的精度和材料条件下,打印时间仅需30-120秒。该套系统的最高精度可以达到0.3毫米。 [图片]图1 A)三维模型不同角度图像的投射,B)打印原理,C) CAL打印过程中不同视角,D) 打印成品,E) D的清晰化模型 ,F) D的更大尺寸模型,G)添加紫色染料的F模型 随后,瑞士洛桑理工学院的 Christophe团队在CAL方法的基础上,进一步提出了“高分辨率的层析制造法”技术,极大地提高了打印速度和尺寸范围。该技术通过将一个圆柱形的树脂容器设置成旋转的,一边有DLP调制器产生的光对容器进行照射,这些光与树脂容器的旋转运动同步显示,在短短几十秒的时间内就可以实现打印的完成。相关论文“High-resolution tomographic volumetric additive manufacturing”发表于“Nature Communications”。 [图片]图2高分辨率层析打印实验装置 近期,乌得勒支大学医学中心Riccardo团队,同瑞士洛桑理工学院Christophe团队合作,在CAL技术的基础上做出了更进一步深入研究,引入了一种体积生物打印(VBP)的概念,使得在几秒到几十秒的时间内制造出具有任意大小和形状的细胞负载结构,实现了在极短时间内完成生物墨水厘米级的适用于临床尺寸的精细结构成形,其成果“Volumetric Bioprinting of Complex Living-Tissue Constructs within Seconds”发表于“Advanced Materials”。 研究中针对以上传统打印中出现的问题引入了体积生物打印(VBP)的概念,VBP技术能在几秒到几十秒的时间内制造出具有任意大小和结构的整个细胞负载结构。VBP是受计算机断层扫描(CT)的启发,通过使用二维动态光场照射,从而制造更为复杂的物体,能够实现打印产物的分辨率在80um以下。体积打印技术将物体的分层打印变为一次性创建整个对象,从而克服了传统生物打印技术因打印时间过长对细胞造成的损伤,其打印精度也到达了传统打印方法无法企及的程度,可以打印出解剖学上正确的骨模型以及半月板的植入模型。该研究中的生物墨水被放在圆柱形容器中,以允许其实现空间选择性交联。为了实现这种三维空间中的剂量分布,容器被设置成可旋转的,并与一系列2D光同步照射,通过一个DLP调制器和一个405nm激光光源,这些动态光被显示到生物墨水中。 [图片]图3 A)装载有生物墨水的打印容器连接到一个旋转平台上,B)用于打印人体耳廓模型的层析投影示意图,C)打印出来的水凝胶结构的效果图 研究中选用GelMA为所打印生物材料,PBS为溶剂,LAP为光引发剂。由于打印过程中对于打印产物精确性的要求,光引发剂存在一个浓度上限,简而言之,在配制生物墨水是要严格控制LAP的浓度范围,使光能够穿透整个打印结构的同时又必须能使生聚合,同时也要保证LAP毒性对细胞损伤降到最低。为了达到这一目的,光强度值至少要达到入射光强度的37%才能到达打印体的另一侧(图4A)。VBP在精准制造上的能力可见一斑,当通过比较计算机断层扫描(CT)获得的打印产物和原始STL文件时,得到打印的人类耳廓模型显示体积变化仅为5.71±2.31%。与其他打印方法相比打印时间不受打印结构尺寸限制,打印物体放大二倍、三倍后同未进行放大处理的模型用时相同(图4B),相对于挤出式打印方法、DLP打印方法的打印时间随着打印模型体积的增大而增大,VBP打印方法占有极强的优势。DLP打印方法可通过减少每层提升时间来加速打印过程,但相对于VBP方法其使用时间也要高出一个数量级。在体积生物打印技术中,只要提供给光敏聚合物相同的辐照强度,打印时间就可以保持一致,而与打印物的体积无关。 [图片]图4 A)生物墨水添加LAP后,光透过整个打印体量的图形表示,B)使用不同的生物打印技术:VBP、挤出生物打印、DLP,按比例1×(0.15 cm 3)、2×(1.23 cm 3)和3×(4.14 cm 3)制作人耳模型的时间 其次VBP方法打印出的结构不会出现打印痕迹,打印物表面非常的光滑(图5),在研究中的光学条件下,体积边缘的分辨率仅为33微米。 [图片]图5 通过(i)VBP打印、(ii)挤出式打印(iii)DLP(标尺= 500微米)打印的耳廓表面特写图像 VBP生物打印技术中,不需要牺牲材料就可以打印出悬臂部件。这一特性便于生成能够可逆地变换打印后形状的结构,如打印刺激响应材料(通常用于4D打印)结构。利用这一特性,本文设计了一种流体阀,通过悬浮打印从而得到封闭空间内的球体,连接到流体系统时可正常工作(图6)。使用VBP打印技术可实现对小梁结构和错综复杂、相互连接的多孔网络的制造,超越了传统基于挤压的生物打印技术。使用体积打印方法,这些结构被成功地复制,最小的分辨率为144.69±13.55um。 [图片]图6 流体球笼阀的VBP打印(i)计算机生成的阀门三维模型,(ii)打印阀门俯视图(scale bar= 2 mm),(iii)阀体流动的特写(scale bar=1mm),(iv)打开状态(箭头代表流动方向),(v)闭合状态 使用VBP打印方法时,在室温下进行打印有利于防止打印过程中的细胞沉积,室温状态下的GelMA生物墨水还为打印结构体提供了稳定的定位,避免了因交联后浮力的潜在变化或生物墨水容器的旋转而致使的已打印部分的运动。即使在打印其他不像GelMA这样的黏度随温度变化的光固化生物墨水时,由于VBP过程的快速,也可以实现均匀的细胞悬浮。最后,选择性地交联生物墨水后,未反应的生物墨水在37°C的环境下用PBS或水就可以很容易的冲洗掉。VBP生物打印作为一种无喷嘴的方法,不会出现挤出式打印中由于施加剪切应力而产生的细胞损伤和打印形貌破坏。活组织的功能主要归功于其复杂的结构,对细胞命运起到决定性因素的是细胞外环境相关形态和生化信号的精确分布,在这一点上VBP打印方法可以很好的确保外环境的精确还原。 [图片]图7 VBP打印出的半月板形结构相关评估和新组织形成 A)(i)计算机生成模型,(ii)生物墨水打印样品体外培养28天 (scale bar= 2mm),(iii)打印半月板的三维结构的CT扫描,(iv)整个打印过程中,观察到7天内细胞存活率很高.B)代谢活动在7天内增加.C)新组织形成方面,打印结构中糖胺聚糖生成量的显著增加,以及在28d培养期间半月板压缩模量的增加. 综上所述,本篇文章突出说明了VBP(体积打印)打印方法能够快速创造大型的、自由形态的细胞结构,与传统的生物打印方法相比,打印时间大大减少,并制造高细胞密度的打印物。VBP生物打印的快速性在组织打印和疾病模型研究上具有很大的优势,生成任意形状的大型组织结构可以帮助患者特异性治疗,VBP生物打印技术很可能广泛应用于组织再生、体外组织和疾病模型研究以及软机器人技术。 参考文献: [1] Kelly B E , Bhattacharya I , Heidari H , et al. Volumetric additive manufacturing via tomographic reconstruction[J]. Science, 2019. [2] Damien Loterie,Paul Delrot,Christophe Moser, High-resolution tomographic volumetric additive manufacturing[J]. Nature Communications, 2020. [3] Paulina Nuñez Bernal, Delrot P , Loterie D , et al. Volumetric Bioprinting of Complex Living-Tissue Constructs within Seconds[J]. Advanced Materials, 2019.

    aau3D雨人 2020-05-14-16:11
  • GE 宣布其技术研发部门GE Research 获得了ORNL 实验室超级计算机的使用权限,用于发现优化喷气发动机和发电装备效率的新方法。优化工作的重点是减少燃油消耗,并在喷气发动机和发电装备中整合更多3D打印部件。 [图片] 来源:GE 未来,更多的应用3D打印部件 GE 表示,借助ORNL 实验室的超级计算机,研究团队能够极大地加速对涡轮机械设计改进的见解,感知到以前在复杂的工业系统运行中无法观察到的现象,GE 希望借此机会创新设计,推动涡轮机械效率和性能的发展。 过去,GE 与ORNL 实验室合作,在联合循环电厂效率、风能输出和喷气发动机性能等方面取得了显著的改善。GE的研究人员还利用公司内部的超级计算机资源来支持GE航空、电力和可再生能源业务的各种高级研究计划。有了超级计算机的支持,GE 可以进行高度复杂的计算流体动力学仿真,了解如何为多种涡轮机械产品实现更优化的设计。在优化喷气发动机和发电装备效率的项目中,研究团队将使用最新先进的大型涡流仿真(LES)技术,对完整3D发动机组件进行仿真分析,研究影响燃气轮机性能的复杂流动物理学。具体研究涉及到流动混合、边界层过渡、分离流动,多尺度流动结构以及高压涡轮部件之间的耦合现象。 GE团队希望通过这项研究,探究如何在涡轮机械中集成更多提升发动机效率和性能的先进3D打印组件。 Review 上个月GE也公布了一个通过ORNL实验室的超级计算机开展的研究项目,该项目以喷气发动机,风力涡轮机和燃气轮机等涡轮机械中的复杂热、流体零部件为切入点,通过人工智能技术、超级计算机将这类3D打印零件的创建与验证时间减少近65%。两个项目均需要借助超级计算机的算力,最终推动3D打印部件在涡轮机械中的设计创新与应用。

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  • 3D打印初创公司Copper3D位于智利和美国,使用纳米铜添加剂,并为PLA和TPU等聚合物增加了抗菌性能,从而创建了抗菌3D打印设备。去年,Copper3D与美国国家航空航天局(NASA)合作研究了太空中的微生物风险,但现在这家初创公司正在研究一个居家的重要项目。 根据联合国儿童基金会的数据,2017年感染艾滋病毒的儿童和青少年数量达到300万,有43万为新感染者,其中有13万因与艾滋病相关的原因而死亡。联合国艾滋病规划署(UNAIDS)报告称,2018年14岁以下的儿童中有26,000例新的HIV感染是由于怀孕期间停药和母乳喂养造成的。世界卫生组织报告说,到2018年底,全球仍有3790万人感染了艾滋病毒,其中810万人甚至不知道自己患有这种疾病。 [图片] 全球许多公司和科学家正在努力使用技术来帮助控制具有高复制率的危险细菌和病毒,例如HIV。 Copper3D用铜纳米技术创造了一种3D打印设备,该设备可以在适当的条件下有效地杀灭活某些对象上的HIV病毒。Copper3D的医学总监Claudio Soto博士说:“了解HIV统计数据背后的全球性问题,并分析我们的抗菌材料在遏制HIV病毒传播中的作用,使我们认为我们可以开发出一种能够发挥作用的设备就像母子之间的界面,以防止这种病毒通过母乳喂养而传播,这是主要的感染途径之一。最初的想法是基于一些现有研究的结果,这些研究表明,铜基添加剂和过滤器可以使母乳溶液中的HIV病毒失去活性,特别是针对蛋白酶(对于病毒复制至关重要)起作用,而铜离子会非特异性地降解蛋白酶。病毒磷脂质膜并使其核酸变性;然而,诸如毒性水平,牛奶营养降解,病毒灭活时间或这些过滤器的最佳尺寸/形式等几个问题仍未解决。” [图片] 病毒灭活剂的3D概念(正在申请专利) 由联合创始人马丁内斯(Martínez),索托博士(Dr. Soto)和首席执行官安德烈斯·阿库尼亚(AndrésAcuña)领导的Copper3D开始与一个项目合作。去年,他们为该项目提交了一项专利申请,名为“防止母乳传播艾滋病毒的母乳盾病毒灭活系统”。首先,用被HIV感染的母乳样品测试了其PLACTIVE材料的病毒灭活效果,然后研究小组设计了一个对象,该对象可以优化母乳喂养期间中的“ 灭活HIV病毒”功能。“我们作为一家公司的宗旨一直与通过材料和纳米技术创新对全球产生影响有关。活性/抗微生物医疗器械及其应用领域的研究随这些研究而展开,这使我们感到自豪。我们相信,我们正在行业中处于领先地位,并以高度的责任感来授予这一荣誉。我们将继续在应用创新的道路上,始终考虑在最紧迫的全球医疗保健挑战中扮演重要角色,在这些挑战中,我们的抗菌材料,严格的技术验证流程和实验室认证可以产生新的类别,可以在全球范围内避免感染并挽救数百万生命。” [图片] 智利克利尼科大学医院病毒学实验室 该初创公司在智利克利尼科大学的病毒学实验室委托进行了概念验证实验室研究,以验证PLACTIVE的潜在HIV病毒灭活能力。该研究使用拆分样品方案测试和治疗20个HIV-1子样品(B型,从C4CR4共受体感染性克隆NL4-3培养)。

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  • 作者:Shawn 时间:2020-2-21 15:10 在首批将熔丝制造(FFF)3D打印技术产业化的初创企业中,德国RepRap在增材制造(AM)领域占据了独特的地位。2020年2月21日,南极熊从外媒获悉,德国RepRap被出售给Arburg公司的拥有者,这是一家专门从事注塑成型的大型机械制造商。 [图片] 德国RepRap起源于开源RepRap运动,成立于2010年,与大多数定位于桌面级FFF 3D打印机的公司不同,德国RepRap的目标市场是工业市场,专注于高质量组件。 该公司推出了x400,这是最早的大型FFF 3D打印机之一,其成型尺寸为400 x 400 x 350mm。 2014年,更大的x1000发布,成型尺寸为1000 x 800 x 600 mm。 到2016年,它引入了一项称为液体增材制造(LAM)的新技术,该技术能够沉积诸如液态硅橡胶之类的材料。后来,德国RepRap获得了空客这样的大客户,并与陶氏化学成为合作伙伴。 [图片] 因此,拥有自己的3D打印技术的大型德国公司Arburg对RepRap制造商感兴趣。 由Hehl和Keinath家族所有的Arburg诞生于第二次世界大战后的消费品制造业,该公司于1954年制造了该公司的第一台注塑机。如今,Arburg已成为注塑市场的强者,年收入约7.5亿欧元,在全球拥有3,000名员工。 2013年,该公司推出了Freeformer 3D打印机。 Freeformer依靠专有的方法,该方法使用压电螺杆处理标准的注塑成型颗粒,并以每秒最多200个液滴的速度沉积单个液滴,直径分别为0.2和0.4mm,具体取决于喷嘴尺寸。 通过使用颗粒材料,该技术可用于更广泛的廉价材料。 [图片] 在Arburg站点上列出的材料范围从ULTEM 9085(已批准并广泛用于航空3D打印应用)到各种各样的ABS,TPU和碳纤维。 甚至还印有一种纤维素基可溶性聚合物作为药物药片,证明了3D打印药物的可能性。 德国RepRap和Arburg之间的初步探索性对话促成一项收购交易。 虽然Reprap现在将由较大的制造商所有,但它将作为独立的公司运营,保持现有员工和领导地位。 [图片]医用材料TPE Medalist MD 12130H(硬度32 Shore A)适用于例如生产灵活的,定制的手矫形器。 Arburg现在将能够在其Freeformer系统之外提供广泛的增材制造设备。例如,这意味着需要使用有机硅打印的Freeformer客户可以使用德国RepRap的L320 LAM 3D打印机。 现在,德国RepRap可以通过Arburg获得其母公司的大量财务资源以及丰富的行业经验。也许更重要的是,它可以接触遍及整个制造业世界的Arburg客户群。 尽管Freeformer具有独特的技术,但它并未产生最初发布时所预期的影响。收购德国Reprap之后,所有这些都可以通过购买德国RepRap进行更改。 www.aau3d.com (文章内容选自网络自媒体,不代表aau观点。)

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  • 凭借其快速,经济高效地生产少量特殊零件的独特能力,将3D打印越来越多地应用于赛车领域也就不足为奇了。最新的用户是大众汽车集团西班牙子公司SEAT的赛车部门CUPRA Racing。为了为其新的LeonCompetición设计,测试和生产零件,CUPRA依靠HP的Jet Fusion 5200。 [图片] 3D打印的排气孔,用于Leon Competicio的引擎盖。图片由CUPRA提供。 为了加快新的2020 SEAT Leon赛车版本CUPRA LeonCompetición的开发,设计团队转向了3D打印。这使得快速迭代和测试新功能成为可能,这非常重要,因为赛车的开发和它的等效产品同时出现。因此,可以在Competición版本中实施生产Leon的设计过程中所做的任何更改。该团队印刷的零件包括方向盘的中央控制模块,引擎盖通风孔,后视镜以及刹车和水冷进气口。 [图片] 3D打印的侧镜安装座,用于Leon Competicio'n。图片由CUPRA提供。 赛车手具有与传统街车不同的各种规格。但是,在TCR国际系列比赛中,后视镜实际上必须具有与汽车生产版本相同的形状。 CUPRA团队保持了结构的形状,但通过合并进气口增加了强大的功能。 [图片] 使用HP的Multi Jet Fusion技术打印的Leon Competicio'n 3D组件。图片由CUPRA提供。 在风洞内,对3D打印的零件进行了验证,以确保其性能与传统制造的零件相同。随后在2020年2月20日正式发布汽车之前,对赛车进行了测试,这与赛车品牌的新总部CUPRA Garage的落成典礼相吻合。 LeonCompetición将在葡萄牙的Portimao赛道上赛车,这将对3D打印零件的真实质量进行测试。同时,有兴趣购买赛车的客户可以提前预订,这是旅行赛车(经过改装的公路车)的第一个。现已有10个批次的产品可供预订,并将于2020年4月在西班牙巴塞罗那的CUPRA车库交付。 虽然3D打印对于CUPRA来说可能是新事物,但一段时间以来AM一直是赛车运动的标准功能。其他实例包括迈凯轮(McLaren)将Stratasys技术用于履带侧打印,日产(Nissan)对原型和端部零件实施3D打印,以及潘斯克(Team Penske)使用Stratasys的新型碳纤维长丝3D打印机来制造夹具,固定装置和原型。众多一级方程式车队依靠AM,例如法拉利,阿尔法·罗密欧和索伯。许多学生团队也依靠3D打印进行自己的赛车项目。 也许更有趣的例子之一是宝马将金属3D打印技术用于其德国房车大师(DTM)车辆的水泵车轮。早在2010年,宝马就开始使用激光粉末床熔合技术对该零件进行3D打印,用单个金属零件代替了多件式塑料零件。截至2015年,宝马为其DTM赛车和Z4 GT3客户车配备了3D打印的500个水泵车轮。 鉴于在使用常规制造方法制造这些高性能零件时会产生高成本,因此AM在赛车中的应用是很自然的。而且,正如CUPRA团队了解到的那样,3D打印能够进行设计所需的快速迭代,其中每一个小的改进都可以将跑完赛道的时间缩短几毫秒。因此,在赛车运动中,问题不在于谁在使用3D打印。而是如何使用3D打印技术提高效率。

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