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作为当今众多高科技行业当中发展速度最快的领域之一,3D打印会时不时的“震撼”全球科技界。从生物打印到高端工业制造,从食品加工到艺术设计,3D打印正在各行各业撒下发展的“种子”。也正是由于其强大的技术以及行业渗透力,令其成为当今世界应用最为广泛的高新技术之一。
而现在,3D打印技术的发展越来越走向高端化。最新的技术发展就是最好的例证,从我国发明全球首个“铸锻焊一体化3D打印技术”以及更高效率的电路制造工艺的问世等。这些新技术的发展,预计将会对未来各大领域的产业发展产生巨大的影响:
影响制造业的“铸锻焊一体化3D打印技术”
事件:由华中科技大学张海鸥教授主导研发的“铸锻铣一体化”金属3D打印技术,成功制造出了世界首批3D打印锻件,该成果有望改变世界金属零件制造的历史。
分析:在过去,金属3D打印屡屡被人诟病。除了我国3D打印产业发展速度缓慢以及工业级设备成本过高的原因之外,人们常常也更多的会抱怨其与传统制造技术生产出来的产品之间存在较大的差距,因此工业级3D打印并不被人们看好。但随着3D打印产业的逐渐发展,以及更多新型高效率,高精度工艺的出现,工业级3D打印技术正在逐渐突破自身的局限,走上一个新的高度。该“铸锻焊一体化3D打印技术”就是一个最好的例子。
据悉,运用该技术生产零件,其精细程度比激光3D打印提高50%。同时,零件的形状尺寸和组织性能可控,大大缩小产品周期。该技术以金属丝材为原料,材料利用率达到80%以上,而丝材料价格成本仅为目前普遍使用材料的十分之一左右。在热源方面,因使用高效廉价的电弧,成本也只需进口激光器的十分之一。业内人士表示,“铸锻铣一体化”金属3D打印技术在航空航天、海洋、核能、冶金等领域具有广阔的应用前景。
目前,这项技术最近就用在了我国军方最新的“王牌杀手”歼20战斗机上。据悉,目前歼-20和歼-31的部分零部件已经小批量生产,所有零部件都可以集中在一个部件上完成。这非常具有突破性,因为采用传统技术进行多部件集成生产会产生负面效果。使用“铸锻铣一体化”的3D打印新技术,所有零部件都可以在钛合金材料上完成,从而拥有非常出色的拉升强度,抗屈强度,延展性和柔韧性。专家称,与传统技术相比,使用新技术生产出来的零部件性能更稳定。
钻石3D打印技术将影响贵金属以及武器行业
事件:近日,美国航天军工巨头洛克希德·马丁为一种新型的3D打印技术申请了专利,该技术据称可以打印出任何形状的人造钻石对象。据称该技术将主要用于开发诸如超强钻头、轻型装甲、刀、锯这样的工具,不过也可以用来定制珠宝首饰等。
分析:这是一种全新的3D打印方法,该方法能够使用一种陶瓷预制体聚合物和纳米填料创建出几乎任何形状的人造钻石对象。基于该技术的3D打印机将交替层积一种陶瓷粉末和溶解在溶剂中的一种陶瓷预制体聚合物。该聚合物的每一层在沉积之后,会在超过100摄氏度的温度下进行烘烤。这个过程会反复进行,直到整个3D对象打造完成,然后多余的陶瓷粉末会被去除掉。
据该技术的发明者宣称,他所使用的一种特殊的金刚石成形陶瓷预制体聚合物却可以用于创建3D打印的金刚石对象。而且这一工艺可以用于创建一些非常耐用的物品,比如钻头、锋利的物体,甚至轻型装甲等。此外,该3D打印机也可以使用不同材料的组合来创建对象,比如用“多种类型的陶瓷预制体聚合物和多种类型的陶瓷粉末”相结合,提供各种先进的特性。其它可以使用该专利3D打印机创建的项目还包括刹车片、航空箱、钻石透析过滤器、真空微电子器件等。而3D打印珠宝行业无疑也将获得一大助力,因为目前的3D打印珠宝行业也只是在贵金属等稀有金属领域展开商业活动。而3D打印钻石这种新技术的问世,对于奢侈珠宝领域是一天大喜讯。
3D打印电路新技术将改造未来电子产业
事件:近期,澳大利亚皇家墨尔本理工大学(RMIT)和联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的科学家们已经开发出一种方法,只需廉价和广泛使用的材料和一种闪光就能印刷电子元器件。这项新型的技术或将彻底改变智能手机、平板电脑、太阳能电池和LED灯的制造方式。
分析:当前用于为许多电子设备制造电路和电子元器件的技术往往非常昂贵,主要是因为它们需要比较稀有的材料、先进的制造设备和较高的加工温度。而这种廉价、无毒、可扩展的制造方法,在室温下就可完成。它首先需要使用一种简单的喷墨或者3D打印机以及一种特殊配方的墨水“画”出所需的电子电路。然后通过一种短暂而强烈的闪光,就像那种非常强大的照相机闪光,Enrico就能够改变已经3D打印材料的化学和物理属性,比如把它从绝缘变成导电。
因为这种工艺不需要常规电子产品制造的那种高温环境,因此它可以用于将电子器件构建到塑料支撑上。这可以实现灵活、轻型的电子设备制造。这将技术将通过缩减制造时间和成本大大促进当前电子设备的制造。我们应该还记得之前有不少公司已经开发出了PCB 3D打印机,这种新型的3D打印设备能够从电路板制造的基础上彻底改变电子产品的生产方式。而如今再加上这类新型技术,可谓是如虎添翼。
生物3D打印再生技术或令“重生”成可能
事件:此前,我们曾为大家报道过日本已能利用3D打印技术生产血管等组织。而近日,佐贺大学宣称,他们已经使用诱导多能干细胞来3D打印血管,而京都大学已经开发出可用于神经再生的组织。
分析:事实上,目前的3D生物打印水平几乎代表着医学研究的一个重要的前沿领域,科学家们预期,3D打印的人体器官可以用于制药实验和人体移植,因此能够挽救无数人的生命。日本政府曾预言最快可在2020年将3D打印iPSCs用于治疗心脏疾病和其他疾病。
这次,佐贺大学研究人员采用Cyfuse公司专利的三维组装活细胞技术的特殊形式3D生物打印技术,使用0.5毫米直径细针阵列串起细胞集群,然后将其以三维的形式层积。当这些细胞聚集体熔合在一起之后,这些原始细胞中就会生出弹性组织和内胶原。使用这种方法,佐贺大学教森田茂树教授已经创建出20毫米长,5毫米直径的3D打印管状结构。随后将管状结构细胞从细针上取下,内部使用培养液贯穿。数天后分化成不同种类的细胞会在内壁形成细胞层,最终形成血管。
除此之外,日本京都大学的研究团队也在使用类似的技术创建3D打印组织,希望未来能够创建出人体皮肤等各种组织细胞。为了测试其功能,研究团队创建了一个8毫米长、3毫米直径的管状结构,并将其嫁接到被切除部分神经的活鼠身上,八周后,老鼠恢复了行动能力。这次实验成功证明了3D生物打印结构可以促进神经再生。研究人员们认为,这种3D生物打印技术可以在不到三年内用于临床研究。
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