科學(xué)家用超快UV生物打印系統(tǒng)制造出功能性3D打印血管網(wǎng)絡(luò)

科學(xué)家用超快UV生物打印系統(tǒng)制造出功能性3D打印血管網(wǎng)絡(luò)

大家一直對3D生物打印出起作用的人體器官寄予厚望，但這方面最大的障礙之一是打印出起作用的血管系統(tǒng)。可喜的是，最近加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員用3D生物打印技術(shù)成功開發(fā)出功能性的血管網(wǎng)絡(luò)并將其用在了老鼠身上。研究人員說，他們的工作會(huì)加快人工器官和再生療法的誕生。

Chen的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的3D打印血管網(wǎng)絡(luò)可安全地與身體自身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起來運(yùn)輸血液，這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在《Biomaterials》雜志上。Chen及其團(tuán)隊(duì)使用自制的3D打印機(jī)，用UV光來固化來一種含有活細(xì)胞和光敏聚合物的溶液，從而形成特定的3D形狀。這種方法可以在幾秒鐘之內(nèi)制造出模擬生物組織的3D微結(jié)構(gòu)，也曾被用來創(chuàng)建肝組織和可在人類血液中運(yùn)送藥物的3D打印微型魚。

相比其他光固化或DLP（數(shù)字光處理）3D打印技術(shù)，除了速度快之外，這種UV生物打印法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：生物溶液中所使用的光敏聚合物非常便宜，盡管它具有完全的生物相容性。

使用該技術(shù)，研究人員曾基于一個(gè)真人血管網(wǎng)絡(luò)的3D模型3D打印出一個(gè)含有內(nèi)皮細(xì)胞的結(jié)構(gòu)（內(nèi)皮細(xì)胞是形成人體血管內(nèi)表的細(xì)胞）。盡管只有4mm×5mm×600μm大小，在培養(yǎng)了一些這樣的3D打印結(jié)構(gòu)后，研究人員將這些仿制血管網(wǎng)絡(luò)移植到了活小鼠的皮膚傷口上。兩個(gè)星期后，這些人工血管系統(tǒng)已經(jīng)與小鼠自身的血管網(wǎng)絡(luò)長在一起，并且能正常地為小鼠運(yùn)輸血液。

不得不說這是一個(gè)巨大的進(jìn)步，但若要將該技術(shù)應(yīng)用到人體上，仍有許多工作要做。例如，真正的血管系統(tǒng)不僅要運(yùn)輸血液，還要運(yùn)輸營養(yǎng)物、氧氣和廢物。下一步，研究人員將用皮膚干細(xì)胞來構(gòu)建組織，這些組織可被用來幫助那些移植物被自身免疫系統(tǒng)排斥的患者。

加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員的主要目標(biāo)是進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，雖然實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)“至少還要幾年”。

3D打印領(lǐng)域的過往技術(shù)與發(fā)展方向？

　　3D打印技術(shù)——改變世界格局的源動(dòng)力
　　隨著人類文明的發(fā)展以及文化、藝術(shù)、生產(chǎn)工具及技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷向前發(fā)展。在幾千年的歷史長河中，中國以其卓越的文明遙遙領(lǐng)先于世界各國，特別是經(jīng)濟(jì)實(shí)力尤為突出。從英國人安格斯·麥迪森所著《世紀(jì)經(jīng)濟(jì)千年史》中我們可以看到，中國經(jīng)濟(jì)總量占世界經(jīng)濟(jì)的比重，公元1000年為22.7%，公元1500年為25%，公元1600年為29.2%，東方文明領(lǐng)先于西方世界。
　　然而這一格局在17世紀(jì)以后發(fā)生了根本性的變化。隨著資本主義制度在英國的確立，蒸汽機(jī)開始應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域，機(jī)器生產(chǎn)代替手工生產(chǎn)，整個(gè)世界從“手工業(yè)時(shí)代”跨入“蒸汽時(shí)代”，第一次工業(yè)革命拉開大幕，極大地推動(dòng)了歐洲各國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。由于生產(chǎn)方式的改變，生產(chǎn)能力得到大幅提高，國內(nèi)市場無法及時(shí)消化日益增長的商品生產(chǎn)需求，于是英、法、德、意、荷等資本主義國家紛紛向亞、非等其他各洲拓展殖民地，尋找新的市場與原料供應(yīng)地。以英、法、德、意、荷為代表的歐洲文明已經(jīng)趕超亞洲，從而形成東方從屬于西方的局面，可謂制造改變世界格局。最具實(shí)質(zhì)性的變化發(fā)生在第二次工業(yè)革命到20世紀(jì)中葉期間。1870年以后，由于電力的廣泛應(yīng)用，世界由“蒸汽時(shí)代”邁向“電氣時(shí)代”，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，各種新技術(shù)、新發(fā)明層出不窮，并被迅速應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，大大促進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。特別是美國的崛起，足以說明制造業(yè)對一個(gè)國家的發(fā)展有著重要的作用。18世紀(jì)末，獨(dú)立后的美國開始仿效英國走工業(yè)化現(xiàn)代化之路。美國意識(shí)到，只有致力于制造業(yè)的發(fā)展，才能躋身于世界大國的行列。19世紀(jì)上半葉, 美國最主要的發(fā)展便是創(chuàng)立新的工廠體制。比如，它將原有的分散制作過程加以合并，實(shí)行新的分工，而后將制造某種商品的所有工序集中在一個(gè)工廠，置于統(tǒng)一的管理之下。經(jīng)過一百余年的發(fā)展，到19世紀(jì)末，世界金融中心由倫敦轉(zhuǎn)移至紐約，美國成為世界上最發(fā)達(dá)的國家以及世界第一經(jīng)濟(jì)大國?？梢哉f，制造業(yè)不僅改變著世界格局，而且其發(fā)展水平還決定著一個(gè)國家的發(fā)達(dá)程度。如美國68%的財(cái)富便來自于制造業(yè)，國民總產(chǎn)值的49%是制造業(yè)提供；中國自改革開放以來制造業(yè)得到迅猛發(fā)展，2011年，我國高技術(shù)制造業(yè)年總產(chǎn)值達(dá)9.2萬億元，約占我國GDP比重的19.51%，加工貿(mào)易出口總產(chǎn)值達(dá)8354億美元，約占我國GDP比重的11.2%。由此可見，制造業(yè)的發(fā)展不僅為老百姓的日常生活提供了保障，也為提升我國的綜合國力奠定了基礎(chǔ)。
　　自2008年美國金融導(dǎo)致的全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)爆發(fā)以來，世界經(jīng)濟(jì)似乎始終都未走出低谷，盡管期間也曾多次試圖反彈，但最終仍因后勁不足而增長乏力。歷史經(jīng)驗(yàn)反復(fù)證明，在全球經(jīng)濟(jì)陷入衰退之時(shí)，正是新經(jīng)濟(jì)萌芽和新技術(shù)誕生之時(shí)。全球經(jīng)濟(jì)之萎靡不振，表明傳統(tǒng)的生產(chǎn)關(guān)系已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了生產(chǎn)力的發(fā)展，變革將成為生產(chǎn)關(guān)系新的動(dòng)力。
　　今年以來，對第三次工業(yè)革命的探討達(dá)到高潮。美國學(xué)者杰里米·里夫金稱，互聯(lián)網(wǎng)與新能源的結(jié)合，將會(huì)產(chǎn)生新一輪工業(yè)革命——這將是人類繼19世紀(jì)的蒸汽機(jī)和20世紀(jì)的電氣化之后的第三次“革命”。而英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志也指出，3D打印技術(shù)市場潛力巨大，勢必成為引領(lǐng)未來制造業(yè)趨勢的眾多突破之一。這些突破將使工廠徹底告別車床、鉆頭、沖壓機(jī)、制模機(jī)等傳統(tǒng)工具，改由更加靈巧的電腦軟件主宰，這便是第三次工業(yè)革命到來的標(biāo)志。
　　3D打印技術(shù)屬于一種非傳統(tǒng)加工工藝，也稱為增材制造、快速成型等，是近30年來全球先進(jìn)制造領(lǐng)域的一項(xiàng)集光/機(jī)/電、計(jì)算機(jī)、數(shù)控及新材料于一體的先進(jìn)制造技術(shù)。與傳統(tǒng)切削等材料的“去除法”不同，3D打印技術(shù)通過將粉末、液體片狀等離散材料逐層堆積，“自然生長”成三維實(shí)體。該技術(shù)將三維實(shí)體變?yōu)槿舾啥S平面，大大降低了制造復(fù)雜程度。理論上，只要在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)模型，就可以應(yīng)用該技術(shù)在無需刀具、模具及復(fù)雜工藝的條件下快速地將設(shè)計(jì)變?yōu)閷?shí)物。該技術(shù)特別適合于航空航天、武器裝備、生物醫(yī)學(xué)、汽車制造、模具等領(lǐng)域中批量小、結(jié)構(gòu)非對稱、曲面多及內(nèi)部結(jié)構(gòu)零部件（如航空發(fā)動(dòng)機(jī)空心葉片、人體骨骼修復(fù)體、隨形冷卻水道等）的快速制造，符合現(xiàn)代和未來的發(fā)展趨勢。
　　3D打印技術(shù)的起源與發(fā)展
　　3D打印技術(shù)的核心制造思想最早起源于美國。早在1892年，J.E.Blanther在其專利中曾建議用分層制造法構(gòu)成地形圖。1902年，Carlo Baese的專利提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理。1904年，Perera提出了在硬紙板上切割輪廓線，然后將這些紙板粘結(jié)成三維地形圖的方法。20世紀(jì)50年代之后，出現(xiàn)了上百個(gè)有關(guān)3D打印的專利。80年代后期，3D打印技術(shù)有了根本性的發(fā)展，出現(xiàn)的專利更多，僅在1986-1998年間注冊的美國專利就有24個(gè)。1986年Hull發(fā)明了光固化成型(SLA，Stereo lithography Appearance )，1988年Feygin發(fā)明了分層實(shí)體制造，1989年Deckard發(fā)明了粉末激光燒結(jié)技術(shù)( SLS,Selective Laser Sintering)，1992年Crump發(fā)明了熔融沉積制造技術(shù)(FDM，F(xiàn)used Deposition Modeling )，1993年Sachs在麻省理工大學(xué)發(fā)明了3D打印技術(shù)。
　　隨著各類3D打印專利技術(shù)的不斷發(fā)明，其相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備也被相繼研發(fā)而出。1988年，美國的3D Systems公司根據(jù)Hull的專利，生產(chǎn)出了第一臺(tái)現(xiàn)代3D打印設(shè)備——SLA-250（光固化成型機(jī)），開創(chuàng)了3D打印技術(shù)發(fā)展的新紀(jì)元。在此后的十年中，3D打印技術(shù)蓬勃發(fā)展，涌現(xiàn)出了十余種新工藝及相應(yīng)的3D打印設(shè)備。1991年，Stratasys的FDM設(shè)備、Cubital的實(shí)體平面固化（SGC,Solid Ground Curing）設(shè)備和Helisys的LOM設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化；1992年，DTM（現(xiàn)在屬于3D Systems公司）的SLS技術(shù)研發(fā)成功。1994年，德國公司EOS推出了EOSINT選擇性激光燒結(jié)設(shè)備；1996年，3D Systems公司使用噴墨打印技術(shù)制造出其第一臺(tái)3D打印機(jī)——Actua 2100；同年，Z Corp也發(fā)布了Z402 3D打印機(jī)?？傮w而言，美國在設(shè)備研制、生產(chǎn)銷售方面占全球主導(dǎo)地位，其發(fā)展水平及趨勢基本代表了世界的發(fā)展水平及趨勢。歐洲和日本也不甘落后，紛紛進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研究和設(shè)備研發(fā)。當(dāng)時(shí)雖然臺(tái)灣大學(xué)擁有LOM設(shè)備，但臺(tái)灣各單位及軍方引進(jìn)安裝的是SL系列設(shè)備，香港生產(chǎn)力促進(jìn)局和香港科技大學(xué)、香港理工大學(xué)、香港城市大學(xué)等都擁有RP設(shè)備，其重點(diǎn)是有關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與推廣。
　　3D打印技術(shù)作為目前最為先進(jìn)的一種制造方式，也代表了目前全球最前沿的科學(xué)技術(shù)。鄧小平說過，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。黨和國家歷來重視科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在上世紀(jì)80年代中期，黨中央、國務(wù)院就提出了實(shí)施了高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃，對中國未來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展有重大影響的生物技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)、激光技術(shù)等眾多領(lǐng)域，確立了15個(gè)主題項(xiàng)目作為突破重點(diǎn)，以追蹤世界先進(jìn)水平。在這種形勢下，國內(nèi)最早專業(yè)從事3D打印領(lǐng)域的北京隆源自動(dòng)成型有限公司于1994年成立，公司注冊資金200萬美元，專門進(jìn)行快速成型設(shè)備的研發(fā)和銷售，并于創(chuàng)建當(dāng)年便成功制造了中國第一臺(tái)SLS快速成型設(shè)備——AFS-360。
　　3D打印的技術(shù)與裝備水平
　　在裝備的研發(fā)方面，德國、美國和日本在該領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平，并已形成了多家專業(yè)化和規(guī)模化研制和生產(chǎn)3D打印設(shè)備的知名企業(yè)，如德國EOS、美國3D Systems以及日本CMET公司。其中，3D Systems公司生產(chǎn)的SLA裝備在國際市場上占最大比例。該企業(yè)自1988年以來相繼推出了SLA-250、250HR、3500、5000、7000以及Viper Pro System等SLA裝備（最大形成空間達(dá)到1500×750×550mm），其主要技術(shù)優(yōu)勢為裝備使用壽命長（5000小時(shí)以上），成型精度高（層厚可達(dá)0.025mm），成型效率高。日本的Denken工程公司和Autostrade公司打破SLA裝備使用紫外線光源的常規(guī)，率先使用680nm左右波長的半導(dǎo)體激光器作為光源，大大降低了SLA裝備的成本。在SLS裝備方面，德國EOS公司和美國3D Systems公司是世界上該技術(shù)的主要提供商。成型材料由早期的高分子材料拓展至金屬、陶瓷等功能材料，成型精度約為0.1-0.2mm，成型空間逐漸增大，最大臺(tái)面超過500mm。在金屬直接3D打印方面，世界范圍內(nèi)已經(jīng)有多家成熟的裝備制造商，包括德國EOS公司（EOSING M270）和Concept laser公司（M Cusing系列）、美國MCP公司（Realizer系列）及瑞典Acram公司（EBM裝備）。
　　中國從20世紀(jì)90年代初開始進(jìn)入3D打印的研究與發(fā)展。北京隆源公司自1994年研制成功第一臺(tái)激光快速成型機(jī)開始，便傾力開發(fā)選區(qū)激光粉末燒結(jié)（SLS）快速成型機(jī)，同時(shí)致力于快速成型的應(yīng)用加工服務(wù)。先后推出了AFS-360、500、laser Core-5100、5300、7000等型號的SLS裝備（最大成型空間為1400×700×400mm），目前擁有110多家設(shè)備用戶及100多家加工服務(wù)用戶，市場主要集中在航空航天、汽車制造、軍工和鑄造行業(yè)等。
　　作為公司總經(jīng)理兼總工程師的馮濤，畢業(yè)于清華大學(xué)，曾任職于清華大學(xué)高分子材料研究所，具有豐富的高分子材料和激光光學(xué)的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，是我國最早從事激光快速自動(dòng)成型技術(shù)研究的專家之一。他對于3D打印技術(shù)的應(yīng)用與材料有著深厚的造詣。早在1995年，他就提出將SLS應(yīng)用于快速精密制造。與其他3D打印機(jī)技術(shù)相比，SLS最突出的優(yōu)點(diǎn)在于它所使用的成型材料十分廣泛。從理論上說，任何加熱后能夠形成原子間粘結(jié)的粉末材料都可以作為SLS的成型材料。目前可成功進(jìn)行SLS成型加工的材料有石蠟、高分子、金屬、陶瓷粉末和它們的復(fù)合粉末材料。SLS的成型材料品種多、用料節(jié)省、成型件性能分布廣泛，加之SLS無需設(shè)計(jì)和制造復(fù)雜的支撐系統(tǒng)，適合多種用途。在他的帶領(lǐng)下，北京隆源相繼成功研制出鑄造熔模、蠟?zāi)盒图拌T造型殼等復(fù)雜的工藝制作方法，以及聚苯乙烯粉末、合成材料在3D打印中的應(yīng)用方法，如今，馮濤又著手研究金屬粉末在SLS技術(shù)中的應(yīng)用，并取得了一定的成效。在他看來，實(shí)現(xiàn)使用高熔點(diǎn)金屬直接燒結(jié)成型零件，對3D打印技術(shù)在用傳統(tǒng)切削加工方法難以制造出的高強(qiáng)度零件中的更廣泛的應(yīng)用具有特別重要的意義。馮濤認(rèn)為，SLS成型技術(shù)在金屬材料領(lǐng)域中的研究方向應(yīng)該是單元體系金屬零件燒結(jié)成型，多元合金材料零件的燒結(jié)成型，先進(jìn)金屬材料如金屬納米材料、非晶態(tài)金屬合金等的激光燒結(jié)成型等，尤其適合于硬質(zhì)合金材料微型元件的成型。此外，根據(jù)零件的具體功能及經(jīng)濟(jì)要求來燒結(jié)形成具有功能梯度和結(jié)構(gòu)梯度的零件?？梢灶A(yù)見的是，隨著對激光燒結(jié)金屬粉末成型機(jī)理的掌握，對各種金屬材料最佳燒結(jié)參數(shù)的獲得，以及專用快速成型材料的出現(xiàn)，SLS技術(shù)的研究和引用必將進(jìn)入一個(gè)新的境界。
　　作為國內(nèi)最早實(shí)現(xiàn)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、服務(wù)化的公司，從創(chuàng)建至今在3D打印設(shè)備與材料應(yīng)用中所取得的累累業(yè)績及為中國3D打印行業(yè)發(fā)展所起到的推動(dòng)作用來看，北京隆源都可以稱為中國3D打印技術(shù)的引領(lǐng)者：
　　1994年成功制造了中國第一臺(tái)SLS快速成型設(shè)備，專門進(jìn)行快速成型設(shè)備的研發(fā)和銷售；1995年通過北京市科委組織的專家鑒定；1997年，用于精密鑄造的燒結(jié)材料和快速鑄造工藝研究成功，進(jìn)入復(fù)雜金屬結(jié)構(gòu)件的快速開發(fā)領(lǐng)域； 1998年參加科技部的快速成型示范服務(wù)中心項(xiàng)目，設(shè)備被二家服務(wù)中心選中；2000年，研制成功基于SLS的具有復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的金屬零件的快速鑄造工藝，為發(fā)動(dòng)機(jī)類復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的快速制作打下基礎(chǔ)，金屬材料直接成型技術(shù)進(jìn)入實(shí)質(zhì)開發(fā)階段；2002年，開始與中國工程物理研究院開展大功率激光直接制造金屬零件的研究；2004年與華南理工大學(xué)合作開展選區(qū)激光熔化金屬成型技術(shù)。目前均可制造出密度100％的不銹鋼和Ni基合金鋼零件；2003年，推出大尺寸快速成型設(shè)備AFS－450，軟硬件較AFS-320有22項(xiàng)重大改進(jìn)。設(shè)備更穩(wěn)定、可靠、人性化、速度更快、精度更高，成為企業(yè)用戶的首選設(shè)備；2005年推出AFS-500，成型尺寸125立升，當(dāng)年形成銷售，并推出可直接蒸汽脫除的燒結(jié)精鑄蠟，與傳統(tǒng)的精密鑄造無縫連接，解決了鈦合金快速鑄造表面粗糙的問題；2008年，開發(fā)完成AFS-700成型設(shè)備，成型尺寸245立升，是當(dāng)時(shí)最大尺寸的激光粉末燒結(jié)設(shè)備，滿足了絕大部分精密鑄件尺寸的要求。設(shè)備采用全新的上料鋪粉方式，單向鋪粉時(shí)間減小一半，無需中間加料。設(shè)備當(dāng)年形成銷售；2009年，激光燒結(jié)砂實(shí)現(xiàn)突破。成型砂芯的強(qiáng)度和發(fā)氣量均達(dá)到鑄造要求。開始開發(fā)鑄造覆膜砂燒結(jié)成型的專有設(shè)備激光制芯機(jī)；2010年，Laser Core-5300樣機(jī)開發(fā)完成，開始試銷。
　　3D打印技術(shù)廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域
　　作為一項(xiàng)集光/機(jī)/電、計(jì)算機(jī)、數(shù)控及新材料于一體的先進(jìn)制造技術(shù)，3D打印技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工與武器、汽車與賽車、電子、生物醫(yī)學(xué)、牙科、首飾、游戲、消費(fèi)品和日用品、食品、建筑、教育等眾多領(lǐng)域。可以預(yù)見的是，該技術(shù)將更趨向于日常消費(fèi)品制造、功能零件制造及組織與結(jié)構(gòu)一體化制造的方向。以下，我們可以從幾個(gè)主要的領(lǐng)域來一窺3D打印技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
　　航空航天：航空航天產(chǎn)品具有形狀復(fù)雜、批量小、零件規(guī)格差異大、可靠性要求高等特點(diǎn)，產(chǎn)品的定型是一個(gè)復(fù)雜而精密的過程，往往需要多次的設(shè)計(jì)、測試和改進(jìn)，耗資大、耗時(shí)長，傳統(tǒng)方法難以制造。因此，3D打印技術(shù)以其靈活多樣的工藝方法和技術(shù)優(yōu)勢而在現(xiàn)代航空航天產(chǎn)品的研制與開發(fā)中具有獨(dú)特的應(yīng)用前景。在國外，3D打印技術(shù)于該領(lǐng)域很早便有應(yīng)用。如：美國波音公司將3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)鑄造技術(shù)相結(jié)合，制造出鋁合金、鈦合金、不銹鋼等不同材料的貨艙門托架等制件；通用公司應(yīng)用3D打印技術(shù)制造航空航天與船舶葉輪等關(guān)鍵制件；比利時(shí)Materialise公司的Mammoth激光快速成型系統(tǒng)，其一次性最大加工尺寸可達(dá)2200mm。而在國內(nèi)，北京隆源則憑借自身的技術(shù)優(yōu)勢，為我國航空航天等部門及飛機(jī)制造企業(yè)提供直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、直升機(jī)機(jī)匣、蝸輪泵、鈦機(jī)架、排氣道（最大高度達(dá)到2800mm）、飛機(jī)懸掛件、飛輪殼等飛機(jī)零部件的生產(chǎn)和服務(wù)：1996年，第一臺(tái)商品化SLS快速成型機(jī)銷往北京航空材料研究院，并成功應(yīng)用于軍用航空新產(chǎn)品的開發(fā)；1999年，第二代商品化設(shè)備AFS－320成功推向市場。快速成型的應(yīng)用逐步展開，參與完成了若干項(xiàng)國家航空航天重點(diǎn)項(xiàng)目的開發(fā)研制任務(wù)，如：用于大推力火箭的液氧－煤油和液氧－液氫發(fā)動(dòng)機(jī)、衛(wèi)星陀螺儀框體等。
　　軍事工業(yè)：3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，具有簡單、易操作等特點(diǎn)，特別是對于一些新材料的加工，成效尤為顯著。比如鋁合金一直是軍事工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的金屬結(jié)構(gòu)材料。鋁合金具有密度低、強(qiáng)度高、抗腐性好、耐高溫等特點(diǎn)，作為結(jié)構(gòu)材料，因其加工性能優(yōu)良，可制成各種截面的型材、管材、高筋板材等，以充分發(fā)揮材料的潛力，提高構(gòu)件的剛強(qiáng)度。所以，鋁合金是武器輕量化首選的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。美國軍方應(yīng)用3D打印技術(shù)輔助制造導(dǎo)彈用彈出式點(diǎn)火器模型，取得了良好的效果。在我國，鈦合金已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自行火炮炮塔、構(gòu)件、裝甲車、坦克、軍用直升機(jī)等制造。1999年，北京隆源自動(dòng)成型有限公司利用3D打印技術(shù)，參與完成了多項(xiàng)國家軍事工業(yè)重點(diǎn)項(xiàng)目的開發(fā)研制任務(wù)，如：JS-Ⅱ型新式坦克的渦輪增壓器，紅外制導(dǎo)儀觀測鏡殼體等；2002年，開始與中國工程物理研究院開展大功率激光直接制造金屬零件的研究，從而進(jìn)一步推動(dòng)了我國軍事工業(yè)的發(fā)展。
　　汽車制造：在國外，3D打印技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域已有很多成功案例，如德國奧迪汽車公司（Audi）使用3D打印技術(shù)成功地使用KUKA機(jī)器人制造出了Audi RSQ汽車。隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車產(chǎn)量迅猛增長，一些關(guān)鍵性零部件也日趨復(fù)雜化、大型化和輕量化，這便要求實(shí)現(xiàn)零部件的整體化和集成化制造。而采用模具進(jìn)行翻砂制模的傳統(tǒng)工藝，使得模具越來越復(fù)雜，活塊數(shù)量也急劇增加，這些因素在一定程度上都制約了我國汽車工業(yè)的發(fā)展。為此，引領(lǐng)國內(nèi)3D打印技術(shù)的北京隆源的技術(shù)團(tuán)隊(duì)展開了3D打印技術(shù)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域的研究。SLS是利用紅外激光光束所提供的熱量熔化熱塑性材料以形成三維零件，其最大特點(diǎn)一個(gè)是成型過程與復(fù)雜程度無關(guān)，因此特別適合于內(nèi)部結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、進(jìn)排氣管等部件。此外，SLS技術(shù)成型材料廣泛，特別是可以用鑄造的樹脂砂和可消失熔模材料成型，因此，可以通過與鑄造技術(shù)結(jié)合，快速鑄造出發(fā)動(dòng)機(jī)的部件。SLS技術(shù)與鑄造技術(shù)的結(jié)合，衍生出快速鑄造技術(shù)，可有效地應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)階段中樣機(jī)的快速制造。其適合單件和小批量試制和生產(chǎn)的特點(diǎn)，可迅速響應(yīng)市場和提供小批量產(chǎn)品進(jìn)行檢測和試驗(yàn)，有助于保證產(chǎn)品開發(fā)速度。其成型工藝過程的可控性，可在設(shè)計(jì)開發(fā)階段低成本地即時(shí)修改，以便檢驗(yàn)設(shè)計(jì)或提供裝配模型。有助于提高產(chǎn)品的開發(fā)質(zhì)量，其快速成型原材料的多元性，為產(chǎn)品開發(fā)階段提供了不同的工藝組合，由于SLS原材料的國產(chǎn)化和成型工藝可與傳統(tǒng)工藝有機(jī)結(jié)合，有助于降低開發(fā)成本，其組合工藝的快捷性，支持產(chǎn)品更新?lián)Q代頻次的提高，有助于推動(dòng)產(chǎn)品早日進(jìn)入市場。利用3D打印技術(shù)，為汽車制造商生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、變速箱殼等，不僅制造速度快而且精度高，從而使得汽車復(fù)雜零部件制造變得數(shù)字化、精密化、柔性化、綠色化。如今，國內(nèi)眾多的高鐵、動(dòng)車、地鐵的發(fā)動(dòng)機(jī)中都可以看到隆源的產(chǎn)品。以下為隆源在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用中的研發(fā)成果：2001年，汽車關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的快速成型與快速制造工藝研究成功，開始為汽車企業(yè)提供缸體、缸蓋、進(jìn)氣管、變速箱殼體的RP服務(wù)；2006年，激光直接成型鑄造砂芯技術(shù)推向市場，銷售第一臺(tái)專門用于鑄造砂芯的成型設(shè)備。并成功用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋和增壓器的快速開發(fā)；2011年，為滿足柴油機(jī)等行業(yè)需求，開始研發(fā)大尺寸激光制芯機(jī)；通過與廣西玉柴機(jī)器股份有限公司、東風(fēng)商用汽車工藝所合作，研發(fā)出柴油缸體缸蓋的快速制造方法與工藝等。
　　生物醫(yī)藥：目前3D打印技術(shù)也被應(yīng)用到生物醫(yī)藥領(lǐng)域，包括骨骼、牙齒、人造肝臟、人造血管、藥品制造等。在生物制造方面，歐美等發(fā)達(dá)國家研究較多、范圍較廣且已經(jīng)取得臨床應(yīng)用：在美國，利用SLA制造技術(shù)，使用生物相容樹脂可以制作醫(yī)用助聽器、眼睛水晶體模型、人工牙齒等；在意大利，利用SLA制造技術(shù)制造了人體骨骼修復(fù)體。在中國，北京隆源與北京大學(xué)口腔醫(yī)院合作，由口腔醫(yī)院將患者的CT掃描數(shù)據(jù)從CT工作站經(jīng)Magics軟件處理后傳輸至PC機(jī)上，以標(biāo)準(zhǔn)格式(Dicom 格式)刻錄存儲(chǔ)，后提供給隆源，隆源據(jù)此開發(fā)研制了AFS-320型快速成型機(jī)。該設(shè)備采用選區(qū)激光粉末燒結(jié)法，原料為聚苯乙烯粉末，制作成實(shí)體模型，可用于口腔醫(yī)療中顴上頜骨骨纖維異常增生等癥狀，并取得了很好的療效。同時(shí)，在陳舊性顴骨顴弓粉碎性骨折的治療中，臨床應(yīng)用結(jié)果表明，治療效果良好。目前，隆源又與北大口腔醫(yī)院達(dá)成了新一輪的合作意向，即牙科領(lǐng)域?qū)I(yè)快速成型和快速制造方案：使用特定的CAD軟件可以實(shí)現(xiàn)義齒的CAD設(shè)計(jì)，包括牙基底、牙冠、牙橋、牙罩冠、牙貼面、牙鑲嵌等3D設(shè)計(jì)。有了CAD設(shè)計(jì)，義齒的快速成型和快速制造便可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，效果高，耗材少，成本低。
　　3D打印技術(shù)的前景及戰(zhàn)略意義
　　目前，世界上許多國家與地區(qū)（后面發(fā)不了，看網(wǎng)址http://user.qzone.qq.com/278744987#!app=2&via=QZ.HashRefresh&pos=1356053030）

三d打印技術(shù)三d打印技術(shù)應(yīng)用于哪些方面?

1、什么是三d打印2、三D打印機(jī) 打印房子的原理3、3D打印技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)打印的，與普通的打印有何不同？4、三D打印是什么意思 三D打印是什么5、三d打印最早出現(xiàn)的是哪一種技術(shù)什么是三d打印 3D打?。?DP）即快速成型技術(shù)的一種，又稱增材制造。

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在上世紀(jì)80年代末至90年代初（也稱為快速成型技術(shù)），至今也就30年不到的時(shí)間。

其原理很簡單：以3D數(shù)字模型文件為輸入，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)。

形象來講，普通的打印機(jī)是將2D圖像或圖形數(shù)字文件通過墨水輸出到紙張上；3D打印機(jī)則是將實(shí)實(shí)在在的原材料（比如金屬、陶瓷、塑料、砂等）輸出為一薄層（物理上具有一定的厚度），然后不斷重復(fù)一層層疊加起來，最終變成空間實(shí)物。因此，3D打印在輸出某一分層時(shí)，過程與噴墨打印是相似的。就像蓋房子，是通過一塊一塊磚所累積而成，而3D打印的物品是通過原材料的一粒一粒所累積而成。

由于3D打印是將材料一層一層堆積而成，因此也稱為增材制造工藝。3D打印并不神秘，相對于具有千年的等材制造工藝和具有百年的減材制造工藝，它只是一種制造成型的新工藝，只有30年不到的歷史。

三D打印機(jī) 打印房子的原理 3D打印機(jī)打印的原理：

3D打印機(jī)一種累積制造技術(shù)，即快速成形技術(shù)的一種機(jī)器，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體。

現(xiàn)階段三維打印機(jī)被用來制造產(chǎn)品，逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，3D打印機(jī)的原理是把數(shù)據(jù)和原料放進(jìn)3D打印機(jī)中，機(jī)器會(huì)按照程序把產(chǎn)品一層層造出來。

3D打印機(jī)堆疊薄層的形式有多種多樣，3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料，堆疊薄層的形式有多種多樣，可用于打印的介質(zhì)種類多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質(zhì)。

3D打印機(jī)優(yōu)點(diǎn)：成本低、速度快、精度高、保護(hù)環(huán)境霍什內(nèi)維斯稱使用該工藝不僅造價(jià)便宜、快速建造，而且保護(hù)環(huán)境。因?yàn)樗慕ㄔO(shè)造價(jià)和材料大幅度降低。

擴(kuò)展資料：

3D打印機(jī)（3D Printers）簡稱（3DP）是一位名為恩里科·迪尼（Enrico Dini）的發(fā)明家設(shè)計(jì)的一種神奇的打印機(jī)，不僅可以“打印”一幢完整的建筑，甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品的形狀。但是3D打印出來的是物體的模型，不能打印出物體的功能。

發(fā)展簡史

發(fā)展年表

3D打印思想起源于19世紀(jì)末的美國，并在20世紀(jì)80年代得以發(fā)展和推廣。3D打印是科技融合體模型中最新的高“維度”的體現(xiàn)之一。

19世紀(jì)末，美國研究出了的照相雕塑和地貌成形技術(shù)，隨后產(chǎn)生了打印技術(shù)的3D打印核心制造思想。

20世紀(jì)80年代以前，三維打印機(jī)數(shù)量很少，大多集中在“科學(xué)怪人”和電子產(chǎn)品愛好者手中。主要用來打印像珠寶、玩具、工具、廚房用品之類的東西。

甚至有汽車專家打印出了汽車零部件，然后根據(jù)塑料模型去訂制真正市面上買到的零部件。

1979年，美國科學(xué)家RF Housholder獲得類似“快速成型”技術(shù)的專利，但沒有被商業(yè)化。

20世紀(jì)80年代已有雛形，其學(xué)名為“快速成型”。20世紀(jì)80年代中期，SLS被在美國得克薩斯州大學(xué)奧斯汀分校的卡爾Deckard博士開發(fā)出來并獲得專利，項(xiàng)目由DARPA贊助的。

到20世紀(jì)80年代后期，美國科學(xué)家發(fā)明了一種可打印出三維效果的打印機(jī)，并已將其成功推向市場，3D打印技術(shù)發(fā)展成熟并被廣泛應(yīng)用。

普通打印機(jī)能打印一些報(bào)告等平面紙張資料。而這種最新發(fā)明的打印機(jī)，它不僅使立體物品的造價(jià)降低，且激發(fā)了人們的想象力。未來3D打印機(jī)的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。

1995年，麻省理工創(chuàng)造了“三維打印”一詞，當(dāng)時(shí)的畢業(yè)生Jim Bredt和Tim Anderson修改了噴墨打印機(jī)方案，變?yōu)榘鸭s束溶劑擠壓到粉末狀的解決方案，而不是把墨水?dāng)D壓在紙張上的方案。

2003年以來三維打印機(jī)的銷售逐漸擴(kuò)大，價(jià)格也開始下降。

研發(fā)產(chǎn)品

家用3D打印機(jī)

德國發(fā)布了一款迄今為止最高速的納米級別微型3d打印機(jī)——Photonic Professional GT。 這款Photonic Professional GT 3D打印機(jī)，能制作納米級別的微型結(jié)構(gòu)，以最高的分辨率，快速的打印寬度，打印出不超過人類頭發(fā)直徑的三維物體。

最小的3D打印機(jī)

世上最小的3D打印機(jī)來自維也納技術(shù)大學(xué)，由其化學(xué)研究員和機(jī)械工程師研制。這款迷你3D打印機(jī)只有大裝牛奶盒大小，重量約3.3磅（約1.5公斤），造價(jià)1200歐元（約1.1萬元人民幣）。

相比于其他的打印技術(shù)，這款3D打印機(jī)的成本大大降低。研發(fā)人員還在對打印機(jī)進(jìn)行材料和技術(shù)的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，希望能夠早日面世。

最大的3D打印機(jī)

華中科技大學(xué)史玉升科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過十多年努力，實(shí)現(xiàn)重大突破，研發(fā)出全球最大的“3D打印機(jī)”。這一“3D打印機(jī)”可加工零件長寬最大尺寸均達(dá)到1.2米。

從理論上說，只要長寬尺寸小于1.2米的零件（高度無需限制），都可通過這部機(jī)器“打印”出來。

這項(xiàng)技術(shù)將復(fù)雜的零件制造變?yōu)楹唵蔚挠上轮辽系亩S疊加，大大降低了設(shè)計(jì)與制造的復(fù)雜度，讓一些傳統(tǒng)方式無法加工的奇異結(jié)構(gòu)制造變得快捷，一些復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)由傳統(tǒng)的3個(gè)月縮短到10天左右。

大連理工大學(xué)參與研發(fā)的最大加工尺寸達(dá)1.8米的世界最大激光3D打印機(jī)進(jìn)入調(diào)試階段，其采用“輪廓線掃描”的獨(dú)特技術(shù)路線，可以制作大型工業(yè)樣件及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄造模具。

這種基于“輪廓失效”的激光三維打印方法已獲得兩項(xiàng)國家發(fā)明專利。該激光3D打印機(jī)只需打印零件每一層的輪廓線，使輪廓線上砂子的覆膜樹脂碳化失效，再按照常規(guī)方法在180℃加熱爐內(nèi)將打印過的砂子加熱固化和后處理剝離，就可以得到原型件或鑄模。

這種打印方法的加工時(shí)間與零件的表面積成正比，大大提升打印效率，打印速度可達(dá)到一般3D打印的5—15倍。

彩印3D打印機(jī)

2013年5月上市了這種類型的3D打印機(jī)新產(chǎn)品“ProJet x60”系列。ProJet品牌主要有四種造型方法的裝置。

其余三種均是使用光硬化性樹脂的類型，包括用激光硬化光硬化性樹脂液面的類型、從噴嘴噴出光硬化性樹脂后照射光進(jìn)行硬化的類型（這種類型的造型材料還可以使用蠟）、向薄膜上的光硬化性樹脂照射經(jīng)過掩模的光的類型。

高端機(jī)型ProJet 660Pro和ProJet 860Pro可以使用CMYK（青色、洋紅、黃色、黑色）4種顏色的粘合劑，實(shí)現(xiàn)600萬色以上的顏色ProJet 260C和ProJet 460Plus使用CMY三種顏色的粘合劑）。

3D打印機(jī)器人

2013年11月23日，西安電子科技大學(xué)展出3D打印機(jī)器人，這是一臺(tái)遠(yuǎn)程體感控制服務(wù)機(jī)器人，最主要的功能是照顧老人。很多老人行動(dòng)不便，有了機(jī)器人助手，只要對著攝像頭做出手勢，機(jī)器人就能模仿動(dòng)作去做家務(wù)。

參考資料：百度百科-3d打印機(jī)

3D打印技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)打印的，與普通的打印有何不同？ 3D打印技術(shù)自20世紀(jì)80年代以來逐漸使用以來一直備受關(guān)注，至今仍受到很多人的議論。那是什么是3D打印技術(shù)呢？能打印出什么樣的呢？今天縱維立方小方帶大家入手一下！3D打印是目前制造性技術(shù)的開創(chuàng)性發(fā)明，這項(xiàng)新技術(shù)于20世紀(jì)80年代在國外崛起。發(fā)展并廣泛推廣。以3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)每個(gè)人的想法，可以輕松地將計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)圖變成現(xiàn)實(shí)。因此，3D打印技術(shù)被公認(rèn)可以促進(jìn)第三次產(chǎn)業(yè)革命的生命力。一度掀起了3D打印的全球熱潮。30年來，與3D打印技術(shù)一起不斷開發(fā)和使用，對它的討論也在繼續(xù)。

那為什么3D打印技術(shù)引起了如此多的關(guān)注呢？由于從20世紀(jì)80年代開始出現(xiàn)3D打印，很多人認(rèn)為會(huì)給制造業(yè)帶來巨大的變化，所以人們會(huì)繼續(xù)關(guān)注它。(大衛(wèi)亞設(shè)，Northern Exposure(美國電視)，完成)首先，我將簡要說明3D打印中的3D是什么。D實(shí)際上是我們英語單詞Dimension的縮寫。它被翻譯。其實(shí)是空間和維度。3D是三維立體的意思，是一種立體印刷。那和平面印刷有什么區(qū)別呢？我們的二維打印實(shí)際上是用電腦把照片輸給打印機(jī)的。打印機(jī)實(shí)際上使用噴嘴將墨水噴射到紙上。生成二維圖像。那就是我們說的傳統(tǒng)印刷。

3D打印，它實(shí)際上展示了三維實(shí)體。這就是我們說它簡單的區(qū)別。但是，3D打印是如何成功的呢？我們說3D打印的成功，首先需要虛擬數(shù)字實(shí)體模型。該物理模型需要通過專業(yè)軟件進(jìn)行分割。將其切成一塊，完成建模，我們再用專業(yè)軟件切片。切片后，切片數(shù)據(jù)交給打印機(jī)，因?yàn)檫@是我們打印機(jī)可以識(shí)別的數(shù)據(jù)。(大衛(wèi)亞設(shè)，Northern Exposure(美國電視)，切片)打印機(jī)逐層打印，然后逐層累計(jì)。實(shí)現(xiàn)我們的印刷成功在這種情況下，將打印物理模型。

就像把這塊拼在一起一樣，這樣的旅程就像我們堆砌積木、蓋房子、一層一層地往上爬的體驗(yàn)一樣。(威廉莎士比亞、哈姆雷特)那么，我們是如何成功地進(jìn)行3D打印的呢？典型的打印，它是電腦的文字或圖像數(shù)據(jù)、打印機(jī)傳輸、打印機(jī)操作打印噴頭。在紙上需要的地方實(shí)施印刷。逐行完成手稿或畫的印刷。這些常見的打印機(jī)都是平面打印的。

3D打印技術(shù)，需要在電腦上制作數(shù)字立體3D模型。使用特殊軟件對數(shù)字模型進(jìn)行細(xì)分。然后將此平面圖像數(shù)據(jù)傳送到3D打印機(jī)。打印機(jī)再次使用實(shí)際原料，依次逐層打印堆積和立體的實(shí)物。

三D打印是什么意思 三D打印是什么 1、3D打?。?DP）即快速成型技術(shù)的一種，又稱增材制造 ，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，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)。

2、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。

三d打印最早出現(xiàn)的是哪一種技術(shù) 3D打印最早出現(xiàn)三d打印技術(shù)的是LOM技術(shù)。

LOM技術(shù)是一種應(yīng)用廣泛三d打印技術(shù)，極具發(fā)展前景。隨著該技術(shù)的不斷創(chuàng)新完善三d打印技術(shù)，已經(jīng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造方面發(fā)會(huì)重要的作用。

LOM原理三d打印技術(shù)：層壓物體制造快速成型技術(shù)是一種薄膜材料疊加過程三d打印技術(shù)，簡稱LOM（分層實(shí)體制造）。

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