美國(guó)東北大學(xué)教授使用3D生物打印研究血管疾病(3D打印會(huì)有多少可能)

美國(guó)東北大學(xué)教授使用3D生物打印研究血管疾病

新晉美國(guó)東北大學(xué)生物工程系教授戴國(guó)浩（音譯，Guohao Dai）是雄心勃勃，富有創(chuàng)新精神的人，致力于推進(jìn)3D生物打印革新現(xiàn)代醫(yī)學(xué)治療。具體來(lái)說(shuō)，Dai主攻3D生物打印活組織，用于探索血管再生，進(jìn)一步治療血管疾病。血管疾病，包括諸如動(dòng)脈瘤（aneurysms），雷諾氏綜合征（Raynaud's Syndrome）和淋巴水腫（lymphedema）之類的疾病，是由血管的異常狀況引起的，僅僅在美國(guó)就有數(shù)百萬(wàn)人深受此類疾病的困擾。生物工程系戴副教授，希望通過(guò)他特別設(shè)計(jì)的3D生物打印機(jī)來(lái)推進(jìn)血管疾病的治療。

新晉美國(guó)東北大學(xué)生物工程系教授戴國(guó)浩（音譯，Guohao Dai）是雄心勃勃，富有創(chuàng)新精神的人，致力于推進(jìn)3D生物打印革新現(xiàn)代醫(yī)學(xué)治療。具體來(lái)說(shuō)，Dai主攻3D生物打印活組織，用于探索血管再生，進(jìn)一步治療血管疾病。血管疾病，包括諸如動(dòng)脈瘤（aneurysms），雷諾氏綜合征（Raynaud's Syndrome）和淋巴水腫（lymphedema）之類的疾病，是由血管的異常狀況引起的，僅僅在美國(guó)就有數(shù)百萬(wàn)人深受此類疾病的困擾。生物工程系戴副教授，希望通過(guò)他特別設(shè)計(jì)的3D生物打印機(jī)來(lái)推進(jìn)血管疾病的治療。

眾所周知，常規(guī)的臺(tái)式乃至工業(yè)3D打印機(jī)并不能用于3D生物打印，因?yàn)橛袡C(jī)材料對(duì)于"粗魯"的機(jī)器來(lái)說(shuō)太"脆弱"。3D生物打印機(jī)必須非常"精致"。正如Dai解釋說(shuō)："需要一個(gè)非常溫和的過(guò)程來(lái)構(gòu)建活組織。如果我們使用工業(yè)3D打印機(jī)打印活組織，細(xì)胞根本無(wú)法存活。"

為了克服這一挑戰(zhàn)，Dai開(kāi)發(fā)了自己的3D生物打印機(jī)和附帶的軟件，能夠打印培養(yǎng)的組織，可用于人類疾病建模和藥物發(fā)現(xiàn)。由于自己的研究重點(diǎn)是血管和血管再生，研究人員已經(jīng)使用他的機(jī)器，小通道3D打印具血管功能的組織。雖然Dai還不能3D打印人體組織，但他相信他目前的工作是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的。 "只差在組織中加入血流這一步了，"他說(shuō)。

到目前為止，Dai的3D生物打印項(xiàng)目已經(jīng)獲得了很多支持，因?yàn)橹荚谕七M(jìn)血管領(lǐng)域的干細(xì)胞研究，在2014年獲得了國(guó)家科學(xué)基金會(huì)CAREER獎(jiǎng)，并獲得國(guó)家衛(wèi)生研究院（NIH）和美國(guó)心臟協(xié)會(huì)資助。Dai的最終目的是希望開(kāi)發(fā)一種創(chuàng)新的方法來(lái)治療和探索血管和血管相關(guān)的疾病。

3D打印會(huì)有多少可能

圖為位于寧夏銀川的世界首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)鑄造3D打印成型智能工廠車間內(nèi)景。（資料圖片）

國(guó)內(nèi)首家建筑3D打印展館日前在廣東正式啟用。從外觀上看，這棟雙層建筑和普通的房子并無(wú)不同，但實(shí)際上，整棟樓沒(méi)用一磚一瓦，全是用可黏合混合材料打印而成。

如果擁有一臺(tái)3D打印機(jī)，你能夠制造什么？答案是：小到精密的零件、餅干、模具、衣服，大到醫(yī)療器械、工業(yè)裝備甚至 汽車 、火箭、建筑……都可以制造出來(lái)。難怪有人會(huì)說(shuō)，在未來(lái)，一臺(tái)3D打印機(jī)幾乎可以創(chuàng)造一個(gè)世界。

2018年，3D打印正式被納入中國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類。作為新興前沿技術(shù)，3D打印承載著未來(lái)制造的無(wú)限可能，也顛覆著傳統(tǒng)制造業(yè)的思維形態(tài)。近年來(lái)，中國(guó)的3D打印技術(shù)快速發(fā)展，應(yīng)用場(chǎng)景也越來(lái)越多，成為加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要手段。

大同的云岡石窟被原樣“搬”到千里之外的杭州

增材制造，俗稱3D打印。不同于傳統(tǒng)減材制造對(duì)原材料進(jìn)行去除、切削的方式，增材制造是將特定材料通過(guò)層層疊加的方式來(lái)構(gòu)造物體，在生物醫(yī)藥、航空航天、建筑等多個(gè)領(lǐng)域都能夠大顯身手。

掃描獲取三維數(shù)據(jù)、通過(guò)電腦編程，將模型導(dǎo)入打印機(jī)，一個(gè)與真肺一模一樣的肺部模型就可以從3D打印機(jī)里打印出來(lái)。今年6月，貴州省人民醫(yī)院胸外科首次利用3D打印技術(shù)完成了三維模型下的精準(zhǔn)肺段切除術(shù)。這一模型，不僅精準(zhǔn)再現(xiàn)了病人肺部的病灶位置，甚至連每根血管都栩栩如生。

醫(yī)療器械、器官模型、可植入人體的仿生組織……3D打印擅長(zhǎng)塑造各種細(xì)節(jié)的優(yōu)勢(shì)剛好滿足了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)Ω黝惸＞叩母邩?biāo)準(zhǔn)需求。山西增材制造研究院院長(zhǎng)宮濤表示，人工用鋼鐵、石膏等材質(zhì)制造模具，產(chǎn)品在大規(guī)模生產(chǎn)前，還要多次打樣和修改。而3D打印機(jī)直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，能較精準(zhǔn)地塑造復(fù)雜精細(xì)的造型。

不僅是醫(yī)療，3D打印的這一特性，也很適合應(yīng)用在文物復(fù)制和修護(hù)上。不久前，位于山西大同的云岡石窟被“搬”到了千里之外的浙江杭州。在浙江大學(xué)藝術(shù)與考古博物館，全球首個(gè)可移動(dòng)3D打印石窟——云岡石窟“音樂(lè)窟”原樣再現(xiàn)了原洞窟的風(fēng)采以及千余年來(lái)風(fēng)化留下的細(xì)微痕跡。借助數(shù)字化采集，制造者對(duì)原洞窟進(jìn)行了1 1復(fù)制，用輕型材料打印出110塊模型，再像搭積木一樣組裝成現(xiàn)在的復(fù)制石窟。由于是復(fù)制品，參觀者不僅可以身處其中細(xì)細(xì)觀賞，還可以伸手觸摸，可謂過(guò)足了癮。

除了擅長(zhǎng)精巧細(xì)微的“繡花功夫”，3D打印對(duì)于造橋建房這樣的大工程也很拿手。

今年4月，在蘇州河堤防改造項(xiàng)目中，3D打印技術(shù)被直接運(yùn)用于工地施工過(guò)程。不用砌磚、無(wú)需澆筑，現(xiàn)場(chǎng)只有打印機(jī)噴頭來(lái)回移動(dòng)。高強(qiáng)度砂漿從噴頭中一點(diǎn)點(diǎn)流出，按照設(shè)定好的程序塑造出富有江南特色的造型。

“3D打印可使建筑一次成型，節(jié)約建筑材料60%，同時(shí)建造過(guò)程中的工藝損耗也減少了?！敝袊?guó)建筑技術(shù)中心材料工程研究所所長(zhǎng)助理霍亮表示，由于打印使用的是機(jī)械自動(dòng)化操作，還能節(jié)省近一半的人力。

值得一提的是，在今年5月發(fā)射升空的我國(guó)新一代載人飛船試驗(yàn)船上，就搭載了一臺(tái)“3D打印機(jī)”。這是我國(guó)首次在太空開(kāi)展3D打印實(shí)驗(yàn)，打印材料是航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的輕質(zhì)高強(qiáng)材料——碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

目前，隨著金屬材質(zhì)打印技術(shù)的突破，航空航天也成為3D打印最具前景的應(yīng)用領(lǐng)域之一。不管是制造快速成型、單件定制的航天設(shè)備零部件，還是復(fù)雜結(jié)構(gòu)件和大型異構(gòu)件，3D打印都是理想的技術(shù)手段。而這次實(shí)驗(yàn)的成功，更讓人們感受到，“太空制造”離我們也不再遙遠(yuǎn)。

過(guò)去幾個(gè)月才能制成的砂模現(xiàn)在只需幾小時(shí)

寧夏銀川，世界首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)鑄造3D打印智能工廠的車間內(nèi)，數(shù)臺(tái)5米多高的白色鑄造用砂芯3D打印機(jī)在智能流水線上有序工作。這些設(shè)備，全部為企業(yè)自主研發(fā)。

與傳統(tǒng)的鑄造車間相比，無(wú)吊車、無(wú)模型、無(wú)重體力、無(wú)溫差、無(wú)廢砂及粉塵排放成為這家工廠的鮮明特色。在這里，鑄件生產(chǎn)變得快速而簡(jiǎn)單——過(guò)去需要幾個(gè)月才能制成的砂模，現(xiàn)在只需幾個(gè)小時(shí)。這些鑄件不僅在國(guó)內(nèi)銷售，還遠(yuǎn)銷海外。

工廠所屬企業(yè)——共享裝備股份有限公司3D打印事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)李哲表示，相較于傳統(tǒng)加工制造，3D打印具有縮短生產(chǎn)流程、設(shè)計(jì)靈活、節(jié)約成本、降低制造難度等優(yōu)勢(shì)。這一技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用對(duì)鑄造行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)、鑄造智能制造及未來(lái)鑄造智能工廠的建設(shè)將產(chǎn)生變革性的意義。

不僅是共享裝備，近年來(lái)，越來(lái)越多的制造企業(yè)開(kāi)始采用3D打印進(jìn)行零部件或整機(jī)生產(chǎn)。這一新興技術(shù)，改變了傳統(tǒng)制造的理念和模式。

近日，在哈電集團(tuán)哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，國(guó)內(nèi)首臺(tái)增材制造沖擊式水輪機(jī)真機(jī)轉(zhuǎn)輪研制成功。如果該轉(zhuǎn)輪在未來(lái)的電站使用中符合預(yù)期，則證明3D打印技術(shù)在制造沖擊式轉(zhuǎn)輪上具備可行性，為企業(yè)未來(lái)制造以往難以制造或無(wú)法制造的超小、超大型沖擊式轉(zhuǎn)輪提供一個(gè)解決方案。

依靠3D打印技術(shù)，過(guò)去需要4個(gè)月才能完成的轉(zhuǎn)輪制造如今被縮短到3個(gè)月之內(nèi)。

“傳統(tǒng)鑄造工藝制造轉(zhuǎn)輪，工序繁多，參與的工種和工人也多。工人們勞動(dòng)強(qiáng)度大不說(shuō)，鑄造后的轉(zhuǎn)輪還容易有缺陷，精度差、加工余量大、產(chǎn)品質(zhì)量與鍛件差距也大。”程廣福說(shuō)，“尤其對(duì)于高品質(zhì)的轉(zhuǎn)輪，需要采用整個(gè)鍛造圓形坯料，一點(diǎn)點(diǎn)地用數(shù)控機(jī)床將轉(zhuǎn)輪加工出來(lái)，我們通常稱為‘整摳’，從這個(gè)詞就可以看到這種方式加工的難度有多大，周期有多長(zhǎng)，相應(yīng)成本也會(huì)非常高。而如今采用3D打印制造轉(zhuǎn)輪，直接由三維模型到產(chǎn)品，省去了多個(gè)環(huán)節(jié)，加工量小，成本和周期也得以降低?！?/p>

未來(lái)3D打印將會(huì)像普通打印一樣普及

“不管你想要什么，只需下載圖紙，按下打印鍵就可以了，剩下的統(tǒng)統(tǒng)交給打印機(jī)?！边@是一些人所暢想的未來(lái)場(chǎng)景。對(duì)此，不少業(yè)內(nèi)人士表示，未來(lái)，要想實(shí)現(xiàn)更多的3D打印應(yīng)用場(chǎng)景，關(guān)鍵在于材料，尤其是多元化打印材料的發(fā)展。

“巧婦難為無(wú)米之炊。材料科學(xué)是制造業(yè)的底層根基，3D打印的落地應(yīng)用就是受限于材料的特性，導(dǎo)致成品率低等一系列問(wèn)題?！鼻迦A大學(xué)建筑學(xué)院博士于雷表示，“材料的發(fā)展是3D打印發(fā)展的前提。就建筑領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，目前3D打印建筑被局限在使用混凝土材料上了，但是混凝土這種材料3D打印的靈活度并不高?！?/p>

在生物3D打印領(lǐng)域，材料創(chuàng)新的重要性更加突出，尤其是對(duì)于人體植入物。

羥基磷灰石是目前世界通用的仿人骨材料，但所用的酸性粘結(jié)劑卻會(huì)給被植入患者帶來(lái)術(shù)后痛苦。同時(shí)，由于人類骨骼內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、密度不一，傳統(tǒng)3D打印所用材料密度一致、粉體單一，無(wú)法實(shí)現(xiàn)仿生骨的打印需求。

為了能夠制造一款最大程度接近人體骨骼性質(zhì)的仿生骨，西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院汪焰恩教授團(tuán)隊(duì)將羥基磷灰石、黏合劑、細(xì)胞液等按照不同個(gè)體的骨骼性質(zhì)進(jìn)行科學(xué)配比，形成一種更能被人體環(huán)境接受的打印材料。并研制了一套3D打印控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了仿生骨打印所需要的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、密度不均、復(fù)合粉體等要求。這樣打印出來(lái)的活性仿生骨與自然骨的成分、結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能高度一致，甚至可在生物體內(nèi)“發(fā)育”。

汪焰恩教授表示，團(tuán)隊(duì)目前也掌握了3D打印軟骨和皮膚的技術(shù)。下一步，他們將繼續(xù) 探索 真皮層中汗腺、毛囊、皮脂腺等結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定打印技術(shù)。

在芯片這樣高精尖設(shè)備的打印制造上，新材料的突破也會(huì)帶來(lái)更多的打印成果。上個(gè)月，西湖大學(xué)的周南嘉團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)出全新的3D打印功能材料，以新材料為突破，實(shí)現(xiàn)了微米級(jí)別的電子3D打印。這是目前國(guó)內(nèi)最高精度的電子3D打印技術(shù)。

山西增材制造研究院技術(shù)人員朱岳認(rèn)為，如何研發(fā)出更多新材料，生產(chǎn)出質(zhì)量更高的3D打印產(chǎn)品，是行業(yè)內(nèi)的一大挑戰(zhàn)。今年5月，朱岳團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)出3D打印用光敏樹(shù)脂正式投產(chǎn)，改變了過(guò)去這種3D打印原材料依賴國(guó)際進(jìn)口、成本過(guò)高的局面。朱岳表示，下一步，研究院將在研發(fā)材料、打印工藝、軟件數(shù)據(jù)研發(fā)上持續(xù)發(fā)力，他相信未來(lái)3D打印將會(huì)像普通打印一樣普及。（王雅慧）

3D打印材料大解析

3D打印材料大解析

　　3D打印，是根據(jù)所設(shè)計(jì)的3D模型，通過(guò)3D打印設(shè)備逐層增加材料來(lái)制造三維產(chǎn)品的技術(shù)。這種逐層堆積成形技術(shù)又被稱作增材制造。3D打印綜合了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多領(lǐng)域的前沿技術(shù)，是快速成型技術(shù)的一種，被譽(yù)為?第三次工業(yè)革命?的核心技術(shù)。

　　3D打印制造技術(shù)主要由3個(gè)關(guān)鍵要素組成：

　　一是產(chǎn)品需要進(jìn)行精準(zhǔn)的三維設(shè)計(jì)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)工具對(duì)產(chǎn)品全方位精準(zhǔn)定位;

　　二是需要強(qiáng)大的成型設(shè)備;

　　三是需要滿足制品性能和成型工藝的材料。

　　由于3D打印制造技術(shù)完全改變了傳統(tǒng)制造工業(yè)的方式和原理，是對(duì)傳統(tǒng)制造模式的一種顛覆，因此3D打印材料成為限制3D打印發(fā)展的主要瓶頸，也是3D打印突破創(chuàng)新的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)所在，只有進(jìn)行更多新材料的開(kāi)發(fā)才能拓展3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。目前，3D打印材料主要包括聚合物材料、金屬材料、陶瓷材料和復(fù)合材料等。

　　3D打印聚合物　　3D打印無(wú)人機(jī)

　　工程塑料

　　工程塑料指被用做工業(yè)零件或外殼材料的工業(yè)用塑料，是強(qiáng)度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優(yōu)的塑料。工程塑料是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一類3D打印材料，常見(jiàn)的有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)、 聚碳酸酯(PC)、聚苯砜(PPSF)、聚醚醚酮(PEEK)等。

　　1)ABS

　　ABS材料因具有良好的熱熔性、沖擊強(qiáng)度， 成為通過(guò)熔融沉積3D打印的首選工程塑料。 目前主要是將ABS預(yù)制成絲、粉末化后使用，應(yīng)用范圍幾乎涵蓋了所有日用品、工程用品和部分機(jī)械用品。近年來(lái)ABS不但在應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大，而且性能不斷提升，借助ABS強(qiáng)大的粘接性、強(qiáng)度通過(guò)對(duì)ABS的改性，使其作為3D打印材料在更廣范圍得到應(yīng)用。

　　2014年國(guó)際空間站用ABS塑料3D打印機(jī)為其打印零件;世界上最大的3D打印機(jī)材料公司Stratasys公司研發(fā)的最新ABS材料ABS-M30，專為3D打印制造設(shè)計(jì)，機(jī)械性能比傳統(tǒng)的ABS材料提高了67%， 從而擴(kuò)大了ABS的應(yīng)用范圍。

　　2)PA

　　PA強(qiáng)度高，同時(shí)具有一定的柔韌性，因此可直接利用3D打印制造設(shè)備零部件。利用3D打印制造的PA碳纖維復(fù)合塑料樹(shù)脂零件強(qiáng)度韌性很高，可用于機(jī)械工具代替金屬工具。另外，由于PA的粘接性和粉末特性，可與陶瓷粉、玻璃粉、金屬粉等混合，通過(guò)粘接實(shí)現(xiàn)陶瓷粉、玻璃粉、金屬粉的低溫3D打印。索爾維公司作為全球PA工程塑料的專家，基于PA的工程塑料進(jìn)行3D打印樣件，用于發(fā)動(dòng)機(jī)周邊零件、門把手套件、剎車踏板等。用工程塑料替代傳統(tǒng)的金屬材料，最終解決了汽車的輕量化問(wèn)題。

　　3)PC

　　PC具有優(yōu)異的強(qiáng)度，其強(qiáng)度比ABS材料高出60%左右，因此適合于超強(qiáng)工程制品的應(yīng)用。索爾維公司作為全球PA工程塑料的專家，基于PA的工程塑料進(jìn)行3D打印樣件，用于發(fā)動(dòng)機(jī)周邊零件、門把手套件、剎車踏板等。德國(guó)拜耳公司開(kāi)發(fā)的PC2605可用于防彈玻璃、樹(shù)脂鏡片、車頭燈罩、宇航員頭盔面罩、智能手機(jī)的機(jī)身、機(jī)械齒輪等異型構(gòu)件的3D打印制造。

　　4)PPFS

　　PPSF具有最高的耐熱性、強(qiáng)韌性以及耐化學(xué)品性，在各種快速成型工程塑料材料之中性能最佳，通過(guò)碳纖維、石墨的復(fù)合處理，PPSF顯示出極高的強(qiáng)度，可用于3D打印制造高承受負(fù)荷的制品，成為替代金屬、陶瓷的首選材料。

　　5)PEEK

　　PEEK具有優(yōu)異的耐磨性、生物相容性、化學(xué)穩(wěn)定性以及楊氏模量最接近人骨等優(yōu)點(diǎn)，是理想的人工骨替換材料，適合長(zhǎng)期植入人體?；谌廴诔练e成型原理的3D打印技術(shù)安全方便、無(wú)需使用激光器、后處理簡(jiǎn)單，通過(guò)與PEEK材料結(jié)合制造仿生人工骨。

　　6)EP

　　EP(Elasto Plastic)即彈性塑料，是Shapeways公司最新研制的一種3D打印原材料，它能夠避免用ABS打印的穿戴物品或可變形類產(chǎn)品存在的脆性問(wèn)題。顧名思義，Elasto Plastic是一種新型柔軟的3D打印材料，在進(jìn)行塑形時(shí)和ABS一樣均采用?逐層燒結(jié)?原理，但打印的產(chǎn)品卻具有相當(dāng)好的彈性，易于恢復(fù)形變。這種材料可用于制作像3D打印鞋、手機(jī)殼和3D打印衣物等產(chǎn)品。

　　7)Endur

　　Stratasys公司推出一款全新的3D打印材料?Endur，它是一種先進(jìn)的仿聚丙烯材料，可滿足各種不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求。Endur材料具有高強(qiáng)度、柔韌度好和耐高溫性能，用其打印的產(chǎn)品表面質(zhì)量佳，且尺寸穩(wěn)定性好，不易收縮。Endur具有出色的仿聚丙烯性能，能夠用于打印運(yùn)動(dòng)部件、咬合嚙合部件以及小型盒子和容器。

　　生物塑料

　　3D打印生物塑料主要有聚乳酸(PLA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯(PETG)、聚-羥基丁酸酯(PHB)、 聚-羥基戊酸酯(PHBV)、聚丁二酸-丁二醇酯 (PBS)、聚己內(nèi)酯(PCL)等，具有良好的可生物降解性。

　　1)PLA

　　PLA(Poly Lactic Acid)即聚乳酸可能是3D打印起初使用得最好的原材料，它具有多種半透明色和光澤質(zhì)感。作為一種環(huán)境友好型塑料，聚乳酸可生物降解為活性堆肥。它源于可再生資源?玉米淀粉和甘蔗，而不是非可再生資源??化石燃料。新加坡南洋理工大學(xué)的Tan K H等在應(yīng)用PLA制造組織工程支架方面的研究中，采用3D技術(shù)成型生物可降解的高分子材料，制造了高孔隙度的PLA組織工程支架，通過(guò)對(duì)該支架進(jìn)行組織分析，發(fā)現(xiàn)其具有生長(zhǎng)能力。

　　3D打印的PLA螺栓和螺母、PLA檸檬榨汁機(jī)推桿

　　2)PETG

　　PETG是采用甘蔗乙烯生產(chǎn)的生物基乙二醇為原料合成的生物基塑料。具有出眾的.熱成型性、堅(jiān)韌性與耐候性，熱成型周期短、溫度低、成品率高。PETG作為一種新型的3D打印材料，兼具PLA和ABS的優(yōu)點(diǎn)。在3D打印時(shí)，材料的收縮率非常小，并且具有良好的疏水性，無(wú)需在密閉空間里貯存。由于PETG的收縮率低、溫度低，在打印過(guò)程中幾乎沒(méi)有氣味，使得PETG在3D打印領(lǐng)域產(chǎn)品具有更為廣闊的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。

　　3)PCL

　　PCL是一種生物可降解聚酯，熔點(diǎn)較低，只有60℃左右。與大部分生物材料一樣，人們常常把它用作特殊用途如藥物傳輸設(shè)備、縫合劑等，同時(shí)，PCL還具有形狀記憶性。在3D打印中，由于它熔點(diǎn)低，所以并不需要很高的打印溫度，從而達(dá)到節(jié)能的目的。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可用來(lái)打印心臟支架等。

　　熱固性塑料

　　熱固性樹(shù)脂如環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯、酚醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂、芳雜環(huán)樹(shù)脂等具有強(qiáng)度高、耐火性特點(diǎn)，非常適合利用3D打印的粉末激光燒結(jié)成型工藝。哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)院的材料科學(xué)家與Wyss生物工程研究所聯(lián)手開(kāi)發(fā)出了一種可3D打印的環(huán)氧基熱固性樹(shù)脂材料，這種環(huán)氧樹(shù)脂可3D打印成建筑結(jié)構(gòu)件用在輕質(zhì)建筑中。

　　光敏樹(shù)脂

　　光敏樹(shù)脂是由聚合物單體與預(yù)聚體組成，由于具有良好的液體流動(dòng)性和瞬間光固化特性，使得液態(tài)光敏樹(shù)脂成為3D打印耗材用于高精度制品打印的首選材料。光敏樹(shù)脂因具有較快的固化速度，表干性能優(yōu)異，成型后產(chǎn)品外觀平滑，可呈現(xiàn)透明至半透明磨砂狀。尤其是光敏樹(shù)脂具有低氣味、低刺激性成分，非常適合個(gè)人桌面3D打印系統(tǒng)。

　　高分子凝膠

　　高分子凝膠具有良好的智能性，海藻酸鈉、纖維素、動(dòng)植物膠、蛋白胨、聚丙烯酸等高分子凝膠材料用于3D打印，在一定的溫度及引發(fā)劑、交聯(lián)劑的作用下進(jìn)行聚合后，形成特殊的網(wǎng)狀高分子凝膠制品。如受離子強(qiáng)度、溫度、電場(chǎng)和化學(xué)物質(zhì)變化時(shí)，凝膠的體積也會(huì)相應(yīng)地變化，用于形狀記憶材料;凝膠溶脹或收縮發(fā)生體積轉(zhuǎn)變，用于傳感材料;凝膠網(wǎng)孔的可控性，可用于智能藥物釋放材料。

　　3D打印金屬

　　目前大多數(shù)3D打印耗材是塑料，而金屬良好的力學(xué)強(qiáng)度和導(dǎo)電性使得研究人員對(duì)金屬物品的打印極為感興趣。

　　3D Systems為GE公司打印的航空金屬構(gòu)件(左)3D 打印奧斯卡?小金人?(右)

　　黑色金屬

　　1)不銹鋼

　　不銹鋼是最廉價(jià)的金屬打印材料，經(jīng)3D打印出的高強(qiáng)度不銹鋼制品表面略顯粗糙，且存在麻點(diǎn)。不銹鋼具有各種不同的光面和磨砂面，常被用作珠寶、功能構(gòu)件和小型雕刻品等的3D打印。

　　2)高溫合金

　　高溫合金因其強(qiáng)度高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易成型加工和傳統(tǒng)加工工藝成本高等因素，目前已成為航空工業(yè)應(yīng)用的主要3D打印材料。隨著3D 打印技術(shù)的長(zhǎng)期研究和進(jìn)一步發(fā)展，3D打印制造的飛機(jī)零件因其加工的工時(shí)和成本優(yōu)勢(shì)已得到了廣泛應(yīng)用。

　　有色金屬

　　1)鈦

　　采用3D打印技術(shù)制造的鈦合金零部件，強(qiáng)度非常高，尺寸精確，能制作的最小尺寸可達(dá)1mm，而且其零部件機(jī)械性能優(yōu)于鍛造工藝。英國(guó)的Metalysis公司利用鈦金屬粉末成功打印了葉輪和渦輪增壓器等汽車零件。此外，鈦金屬粉末耗材在3D打印汽車、航空航天和國(guó)防工業(yè)上都將有很廣闊的應(yīng)用前景。

　　2)鎂鋁合金

　　鎂鋁合金因其質(zhì)輕、強(qiáng)度高的優(yōu)越性能，在制造業(yè)的輕量化需求中得到了大量應(yīng)用。在3D打印技術(shù)中，它也毫不例外地成為各大制造商所中意的備選材料。

　　日本佳能公司利用3D打印技術(shù)制造出了頂級(jí)單反相機(jī)鎂鋁合金特殊曲面頂蓋

　　3)鎵

　　鎵(Ga)主要用作液態(tài)金屬合金的3D打印材料，它具有金屬導(dǎo)電性，其黏度類似于水。不同于汞(Hg)，鎵既不含毒性，也不會(huì)蒸發(fā)。鎵可用于柔性和伸縮性的電子產(chǎn)品，液態(tài)金屬在可變形天線的軟伸縮部件、軟存儲(chǔ)設(shè)備、超伸縮電線和軟光學(xué)部件上已得到了應(yīng)用。

　　3)鎵-銦合金

　　北卡羅琳州立大學(xué)化學(xué)和生物分子工程的副教授Michael Dickey利用鎵(Ga)與銦(In)的液態(tài)金屬合金通過(guò)3D打印技術(shù)在室溫下創(chuàng)造了一種三維的自立式結(jié)構(gòu)，這一奇跡的誕生得益于鎵-銦合金在空氣中與氧氣發(fā)生反應(yīng)形成了一層能夠保持零件形狀的氧化膜。這一技術(shù)在3D打印中被用于連接電子部件。

　　4)稀貴金屬

　　3D打印的產(chǎn)品在時(shí)尚界的影響力越來(lái)越大。世界各地的珠寶設(shè)計(jì)師受益最大的似乎就是將3D打印快速原型技術(shù)作為一種強(qiáng)大，且可方便替代其他制造方式的創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)。在飾品3D打印材料領(lǐng)域，常用的有金、純銀、黃銅等。

　　陶 瓷

　　硅酸鋁陶瓷粉末能夠用于3D打印陶瓷產(chǎn)品。3D打印的該陶瓷制品不透水、耐熱(可達(dá)600?C)、可回收、無(wú)毒，但其強(qiáng)度不高，可作為理想的炊具、餐具(杯、碗、盤子、蛋杯和杯墊)和燭臺(tái)、瓷磚、花瓶、藝術(shù)品等家居裝飾材料。

　　復(fù)合材料

　　美國(guó)硅谷Arevo實(shí)驗(yàn)室3D打印出了高強(qiáng)度碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。相比于傳統(tǒng)的擠出或注塑定型方法，3D打印時(shí)通過(guò)精確控制碳纖維的取向，優(yōu)化特定機(jī)械、電和熱性能，能夠嚴(yán)格設(shè)定其綜合性能。由于3D打印的復(fù)合材料零件一次只能制造一層，每一層可以實(shí)現(xiàn)任何所需的纖維取向。結(jié)合增強(qiáng)聚合物材料打印的復(fù)雜形狀零部件具有出色的耐高溫和抗化學(xué)性能。

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