十张图看懂3D打印未来

从比今天普通打印机打印速度快100倍快速3D打印机,到可以同时使用10种不同材质的打印物体的合成型打印机……以下列出的这十项技术,你在未来的3D打印商店里都可以看到。

       虽然目前,消费级3D打印机主要还只是用于打印塑料模型,但这项技术在未来可以帮助我们打印更为复杂和有用产品。

 
       从比今天普通打印机打印速度快100倍快速3D打印机,到可以同时使用10种不同材质的打印物体的合成型打印机……以下列出的这十项技术,你在未来的3D打印商店里都可以看到。
 
       1、3D打印药片
 
(图片:Aprecia制药公司提供)
 
       今年早些时候,美国食品和药物管理局(FDA)有史以来第一次批准3D打印的药丸。
 
       该药物被称为Spritam,主治癫痫发作的控制。该药物由Aprecia制药公司开发,预计将在明年年初上市。
 
       该公司还计划3D打印其他药物,公司声称,该技术允许药物以精确的剂量进行分层。
 
       在更广泛的医疗领域,研究人员最终希望,3D打印将能够帮助打印可定制的药品,其成分是针对个别患者的需求。
 
       2、打印复合物
 
(图片提供:MIT CSAIL)
 
       消费者对3D打印机常见的批评是,他们只能打印简单的塑料模型。

       情况正在发生改变,研究人员正在努力增加3D打印机可以使用的材料,虽然增速还有点不尽人意。
 
       麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室的一个研究小组已经证实了,它们的3D打印机可以同时使用10种不同的材料打印一个单一物体。该打印机制作成本少于$7,000,均使用现成的组件制作。相比之下,现有的多材料3D打印机通常仅限于三种材料,价格高达15万美金。
 
       据说该机器还可以扫描并围绕现有物体进行打印,从而使得环绕电路板的周遭构建成为可能。
 
       3、100倍快速打印
 
(图片提供:Carbon3D)
 
       另一种对3D打印的批评是 - 它打印东西需要的太长时间, 尤其是在打印比较复杂的物体时,往往需要数小时才能完成。
 
       来自硅谷的初创公司 Carbon3D 声称,他们发明的一种让打印物体从水槽中长出来的3D打印方法,大大加快了打印速度。这有点像电影终结者2中机器人T-1000, 有木有?
 
       该技术使用称为CLIP(Continuous Liquid Interface Production,连续液相界面生产方法)的方法,依赖于光敏性树脂与紫外光发生反应形成固体。通过仔细地控制光与树脂反应,可以创建不同形状的物体。
 
       3D carbon打印技术比传统的3D打印快25到100倍,并可以使用多种不同的打印材料。据说从汽车零部件到鞋子等都可以打印。
 
       4、玻璃3D打印
 
(图片提供:Steven Keating, Mediated Matter Group)
 
       用以3D打印的材料正在超越塑料、陶瓷和金属,甚至延伸到了砂岩、糖和活体组织。
 
       另一种开始在3D印刷中使用的材料是玻璃。这种玻璃花瓶是美国麻省理工学院研究人员众多产品中的一个。
 
       麻省理工学院的Mediated Matter Group创建了G3DP,它是一种能够使用熔化玻璃打印的3D打印机。机器先以高达1165摄氏度加热玻璃,使之熔化,随后逐渐降低温度,以除去气泡,减少应力,并防止玻璃在打印中失去其形状。
 
       5、石墨烯3D打印
 
(图片:伦敦帝国学院/华威大学)
 
       石墨烯做为一种神奇的新材料赢得了声誉,它具有高强度、低重量和导电等特性。
 
       该材料有望在开发新的电子产品中扮演重要角色,因此人们进行了大量研究,如何3D打印石墨烯结构的产品。
 
       在这张图片里,你可以看到石墨烯氧化物被用来创建一个复杂的三维物体,这是来自伦敦帝国学院(Imperial College London)和华威大学(University ofWarwick)的研究人员的一部分工作。
 
        这是去年韩国一支研发团队突破性地成功完成3D打印石墨烯纳米线后的后继研发成果之一。
 
        6、修复神经
 
(图片提供:美国明尼苏达大学)
 
       神经损伤后很难再生,所以神经损伤往往是永久性的。
 
       美国研究人员3D打印了一个特殊结构,可能有助于受损神经自我修复。

       该团队3D打印了一个有机硅结构,该结构提供了受损神经可以附着生长的支架。在硅结构中还有促进运动和感觉神经再生的化学物质。
 
       将打印结构植入神经受损的大鼠,接合到切断的坐骨神经的两端。在大约10 - 12周的时间内,大鼠显示在再次行走的能力。
 
       为了制作合适的神经生长的硅导支架,研究人员使用了3D扫描仪扫描并模拟了大鼠坐骨神经的结构模型。
 
       7、重塑活体组织
 
(图片提供:Itoh等)
 
       日本公司Cyfuse制作发明了Regenova - 一款三维生物打印机,该机器能够产生通过凝集活细胞来打印人体组织。
 
       他们计划使用组织培养物来测试新产品,等待未来医学上的突破,使用该技术的未来迭代产品和干细胞培养物来打印移植器官。
 
       据报道, 今年9月,该公司利用Regenova和人体细胞创建了一个管状组织结构,如上图所示。然后很多个该打印结构的拷贝被移植到大鼠主动脉。
 
       8、打印柔性机器人和可穿戴器件
 
(图片提供:美国哈佛大学约翰A.保尔森的工程与应用科学学院 Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences) 
 
       如果我们想用3D打印机来打印复杂产品,如可穿戴电子产品,打印头需要更加精密。
 
       为此,哈佛大学的研究人员创建了这样一个打印头 - 该打印头在材料喷出喷嘴之前,使用叶轮来混合材料。
 
       以这种方式小心混合材料,就可以打印同时具有软、硬质地的有机硅弹性体,并用于柔性电子产品和柔型机器人。该小组还展示了打印机可以按照需求混合导电和不导电打印材料,这样就可能在3D打印物中嵌入电路系统。
 
       9、3D打印技术的温柔一面
(图片提供: 迪斯尼研究所 Disney Research)
 
       3D打印编制物已经不再是什么新鲜事了,但这仍然是一个不断发展的领域。
 
       卡内基梅隆大学的迪斯尼研究所(Disney Research)使用织物分层3D打印机打印了这只兔子。
 
       这台机器用激光将每一层的轮廓从毛毡中切出,然后将该层置于打印床,并通过打印头加热热敏胶水固定。重复该过程,直到打印完成并删除多余的材料。
 
       迪斯尼研究所表示,打印机可以在一个单一对象中混合两种类型的材料,由此可制造结合嵌入式电路的打印织物。
 
       10、耳目一新:3D打印“变形金刚”
 
(图片提供: 麻省理工大学自组装实验室 Self-Assembly Lab, MIT)
 
       假如日常用品可以自己组装自己,那我们的生活会是什么样子呢?如果你将折叠桌子带回家,然后桌子自动“变形”组装自己?
 
       欢迎来到“4D“打印和可编程器件的世界,这是一个创造自组装或自维修器件的世界。
 
       麻省理工学院自组装实验室的研究人员正在通过特殊处理的材料构建可自我重塑的物品。
 
       图中展示的是可以折叠成立方体的平面2D结构。
 
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