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aau资讯--产业观察--年度回顾:2019年3D打印研究前沿-从医学到月球
年度回顾:2019年3D打印研究前沿-从医学到月球

来源:客户端

发布时间:2019-12-25 18:09:10

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人间生命的恩赐是如此神奇,以至于如果您考虑得太久,您可能会发现自己被这一切的复杂性所淹没。您可能对当今的许多技术也有同样的感觉,对于3D打印,以及机器人技术,虚拟现实,甚至4D打印,您也可以理解。试图理解像Chuck Hull这样的发明家是如何想到创建在如此多的层次和系统上运行的软件,硬件和材料的概念的,这真让人不可思议。但是,自1983年第一台3D打印机问世以来,3D打印技术已取得了举世瞩目的成就。


赫尔(Hull)的3D打印半身像
   赫尔(Hull)的3D打印半身像,使用3D Systems ProJet x60打印机和他著名的第一台3D打印机SLA-1上(照片:国家发明家名人堂)


如今,研究人员创造和使用复杂的技术,这些技术帮助他们在发现方面以及为关键应用创造新产品和工具方面不断进取。尽管医学领域尤其受到2019年研究的严重影响,但许多其他领域也是如此。从医学开始,这是今年中国3D打印网要关注的五个研究领域:
  

医学

今年3D打印技术在医学领域所带来的创新是引人注目的,而对于那些没有在智囊团或显微镜前度过时光的人来说,它们在某些方面几乎令人难以理解。

不可否认的是,关于3D打印的很多事情都是娱乐和游戏。毕竟,今天,您可能会在许多小学里找到一台3D打印机,让孩子们学习如何制作小物件和小装饰品,甚至可能在下午或傍晚在您当地的图书馆中发现令人惊讶的年轻学生坐在实验室里进行3D设计。自己观看,然后专心观看各层如何从台式3D打印机逐一打印。这样一来,最初的兴趣变成了对学习和创造的热情,许多学生可能会继续打印诸如义肢之类的医疗设备或从事其他研究项目。

但是,当我们研究拯救处于丧失生命边缘的患者的时候,3D打印的就变得越来越重要。研究人员致力于寻找更好的方法来治疗患者,尤其是那些患有癌症和其他危及生命的疾病的患者。可以制作3D模型以多种方式复制肿瘤并帮助外科医生,从对患者及其家人的诊断和教育到帮助医学生进行培训,但最终,外科医生可能为他们执行过的一些最具创新性的程序做准备。例如,一个3D模型可能会伴随它们很长一段时间,从诊断到它在手术室中用作围绕小儿骨科手术的手术指南的时间。

在过去的一年中,医学发明家创造了许多植入物,设备等。在e-NABLE庆祝其帮助他人八周年之际,志愿者几乎遍及世界各地,研究了帮助需要接受3D打印假肢的人的方法。



八周年快乐,e-NABLE! (照片:e-NABLE)


3D打印药物的潜力以及诸如分配器之类的各种外围设备也不断涌现。但毫无疑问,生物打印还是今年的亮点,尽管科学家还没有达到为人体打印替代器官的真正意义,以取代对捐赠者和候补名单的需求,但他们仍在创造令人难以置信实用3D打印模型进行治疗和训练,为急需治疗的患者提供3D打印的钛胸骨,甚至是微型心脏部件。


 3D打印的迷你心脏

 3D打印的迷你心脏(照片:BIOLIFE4D)


3D打印的这一领域预计只会在2020年进一步扩大,最终,研究人员将成为生物打印和制造人体器官的圣杯。



(照片:BIOLIFE4D)


材料:金属与复合材料的3D打印

尽管实验室的研究人员继续创建自己的软件和硬件以完成复杂的研究(通常是对现有3D打印机进行修改或使用开源软件),但是材料的研究范围却远远超出了我们几年前的想象。如今,不仅金属的3D打印持续增长,研究人员还在学习更多有关可增强金属粉末的复合材料(例如颗粒增强金属复合材料)的信息,这些复合材料可用于航空航天,汽车等主要应用和行业。


通过球磨和直接混合制备的TiC / Ti纳米复合粉末中的纳米颗粒分布示意图
  通过球磨和直接混合制备的TiC / Ti纳米复合粉末中的纳米颗粒分布示意图,为SLM制备。 (照片:新加坡科技设计大学)


添加剂和金属(以及聚合物)的组合为科学家以及从汽车制造商到军方的几乎每个行业的制造商提供了更多选择。在微重力或零重力环境中发展,太空中的金属3D打印也是研究人员关注的焦点。
  

航天

科学家似乎从未厌倦了有关太空旅行,殖民化,远离地球按需建造材料等方面的研究。当然,许多研究都是由NASA推动的,但公众仍对在不久的将来前往火星(或任何类型的太空殖民地)的想法着迷,当然,在建造过程中必须伴随多种选择,包括机器人技术。同样,材料和复合材料是研究人员的重要研究领域,例如在高温下烧结热固性复合材料以及对航空航天技术的其他研究。



摘自“在航空航天应用中高温烧结热固性复合材料”(图片:“热固性聚酰亚胺复合材料的激光烧结”)


同时还创建了许多不同的引擎组件,以及有关引擎推进器和其他零件的广泛研究,以优化火箭和卫星技术。
 

建筑

尽管在不久的将来所有人都可以使用3D打印房屋的现实可能有些牵强,但从办公室到漂亮房屋再到小房子到可能的可负担房屋的各个层次的结构制造都取得了进步。



[图片:3DPrinthuset]


大型3D打印机已经由许多国家的研究人员制造,其想法是为建筑公司提供令人难以置信的好处,例如价格适中,按需(快速)生产,对工作人员的需求减少等。这些打印机也可能能够快速创建整个社区。


 WASP 3D打印机将制造圆形的价格合理的外壳。
  WASP 3D打印机将制造圆形的价格合理的外壳。 (图片:WASP 3D)


回到材料研究之后,混凝土一直受到人们的关注,因为研究人员发现了多种方法来挤出一直以来都是非常常规的物质。现在,科学家们正在寻找替代建筑的方法,例如混凝土泡沫板,意在替代传统制造方法的土聚合物混凝土,以及创建更轻巧的空间结构-使用3D打印的最大好处之一就是可以制造更轻的零件-通常情况下,以前根本无法通过传统技术创建的零件。


混凝土泡沫板
  混凝土泡沫板


能源与发电

从多孔阳极到制造电池的新技术,研究人员一直在寻找储存和制造能量的新方法。风力涡轮机受到3D打印领域的广泛关注,因为可以更轻松地创建和维护零件。世界各地的科学家都在试图找到更好的使用风力涡轮机的方法,因为它们拥有无穷无尽的能源,但是从历史上看,它是昂贵的,并且从总体上来说具有挑战性。借助3D打印,研究人员还能够探索改进小型风力涡轮机设计的方法。


  作用在HAWT叶片横截面上的力和速度矢量θ⌢是叶片的切线方向

  作用在HAWT叶片横截面上的力和速度矢量θ⌢是叶片的切线方向。 

以上就是为您盘点的2019年前沿的3D打印技术,您有什么看法,欢迎交流!

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