3D打印技術(shù)的研究現(xiàn)狀和前景詳解

1、3d 打印技術(shù)一、3d 打印的概念我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫囊话愦蛴C(jī)可以打印電腦設(shè)計(jì)的平面物品，而所謂的3d 打印機(jī)與一般打印機(jī)工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，一般打印機(jī)的打印材料是墨水和紙張，而3d 打印機(jī)內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實(shí)實(shí)在在的原材料，打印機(jī)與電腦連接后，通過電腦掌握可以把“打印材料”一層層疊加起來，最終把運(yùn)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物；3d打印技術(shù)，是以運(yùn)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系 統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細(xì)胞組織等特殊材料 進(jìn)行逐層積累黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品；與傳統(tǒng)制造業(yè)通過模具、車

2、銑等 機(jī)械加工方式對原材料進(jìn)行定型、切削以最終生產(chǎn)成品不同，3d打印將三維實(shí)體變?yōu)槿绺蓚€(gè)二維平面，通過對材料處理并逐層疊加進(jìn)行生產(chǎn)，大大降低了制造的復(fù)雜度；這 種數(shù)字化制造模式不需要復(fù)雜的工藝、不需要巨大的機(jī)床、不需要眾多的人力，直接從 運(yùn)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中便可生成任何外形的零件，使生產(chǎn)制造得以向更廣的生產(chǎn)人群范疇延長；二、3d 打印的原理3d 打印并非是新奇的技術(shù)，這個(gè)思想起源于19 世紀(jì)末的美國，并在20 世 紀(jì) 80歲月得以進(jìn)展和推廣；中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟把它稱作“上上個(gè)世紀(jì)的思想，上個(gè)世紀(jì)的技術(shù)，這個(gè)世紀(jì)的市場”；三維打印通常是采納數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)；這種打印機(jī)的產(chǎn)量以及銷量在二十一世

3、紀(jì)以來就已經(jīng)得到了極大的增長，其價(jià)格也正逐年下降；使用打印機(jī)就像打印一封信：輕點(diǎn)電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數(shù)字文件便被傳送到一臺(tái)噴墨打印機(jī)上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像；而在3d 打印時(shí)，軟件通過電腦幫助設(shè)計(jì)技術(shù)（cad ）完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信 息傳送到 3d 打印機(jī)上，后者會(huì)將連續(xù)的薄型層面堆疊起來，直到一個(gè)固態(tài)物體成型；3d 打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)分在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料；三、3d打印的過程1) 三維設(shè)計(jì)階段： 先通過運(yùn)算機(jī)建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即切片，從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打??；設(shè)計(jì)軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的

4、標(biāo)準(zhǔn)文件格式是stl 文件格式；一個(gè)stl 文件使用三角面來近似模擬物體的表面；三角面越小其生成的表面辨論率越高；ply 是一種通過掃描產(chǎn)生的三維文件的掃描器，其生成的vrml 或者 wrl 文件常常被用作全彩打印的輸入文件；2) 打印過程： 打印機(jī)通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個(gè)實(shí) 體；這種技術(shù)的特點(diǎn)在于其幾乎可以造出任何外形的物品；打印機(jī)打出的截面的厚度（即z 方向）以及平面方向即x-y 方向的辨論率是以dpi（像素每英寸）或者微米來運(yùn)算的；一般的厚度為100 微米，即 0.1 毫米；而平面方向就可

5、以打印出跟激光打印機(jī)相近的辨論率；打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50 到100個(gè)微米；用傳統(tǒng)方法制造出一個(gè)模型通常需要數(shù)小時(shí)到數(shù)天，依據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定；而用三維打印的技術(shù)就可以將時(shí)間縮短為數(shù)個(gè)小時(shí)，當(dāng)然其是由打印機(jī)的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的；傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品，而三維打印技術(shù)就可以以更快，更有彈性以及更低成本的方法生產(chǎn)數(shù)量相對較少的產(chǎn)品；一個(gè)桌面尺寸的三維打印機(jī)就可以滿意設(shè)計(jì)者或概念開發(fā)小組制造模型的需要；3) 完成： 三維打印機(jī)的辨論率對大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠（在彎曲的表面可能會(huì)比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣），要獲得更高辨論率的物

6、品可以通過如下方法：先用 當(dāng)前的三維打印機(jī)打出稍大一點(diǎn)的物體，再略微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高辨論率”物品；有些技術(shù)可以同時(shí)使用多種材料進(jìn)行打??；有些技術(shù)在打印的過程中仍會(huì)用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時(shí)就需要用到一些易于除去的東西（如可溶的東 西）作為支撐物；四、3d打印的技術(shù)很多相互競爭的技術(shù)是可用的；它們的不同之處在于以不同層構(gòu)建創(chuàng)建部件，并且以可用的材料的方式；一些方法利用熔化或軟化可塑性材料的方法來制造打印的“墨水”，例如：挑選性激光燒結(jié)（selectivelaser sintering ，sls ）和混合沉積建模（fuseddepositionmodeling

7、， fdm ），仍有一些技 術(shù)是用液體材料作為打印的“墨水”的，例如：立體平板印刷（ stereolithography ，sla ）、分層實(shí)體制造（ laminated object manufacturing，lom ）；3d 打印的技術(shù)主要包括sla 、fdm 、sls 、lom 等工藝，簡潔介紹三種主流技術(shù)：1) 立體光刻造型技術(shù) sla ：可以想象一下把一根黃瓜切成很薄的薄片再拼成一整根；先由軟件把 3d的數(shù)字模型，“切”成如干個(gè)平面，這就形成了很多個(gè)剖面，在工作的時(shí)候，有一個(gè)可以舉升的平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)四周有一個(gè)液體槽，槽里面布滿了可以紫外線照耀固化的液體，紫外線激光會(huì)從底層做起，固化

8、最底層的，然后平臺(tái)下移，固化下一層，如此往復(fù)，直到最終成型；其優(yōu)點(diǎn)是精度高，可以表現(xiàn)精確的表面和平滑的成效，精度可以達(dá)到每層厚度0.05毫米到 0.15 毫米；缺點(diǎn)就為可以使用的材料有限，并且不能多色成型；2) 熔融沉積成型技術(shù) ：同樣是需要把 3d 的模型薄片化，但是成型的原理不一樣；熔融沉積成型技術(shù)，就是把材料用高溫熔化成液態(tài)，然后通過噴嘴擠壓出一個(gè)個(gè)很小的 球狀顆粒，這些顆粒在噴出后立刻固化，通過這些顆粒在立體空間的排列組合形成實(shí)物；這種技術(shù)成型精度更高、 成型實(shí)物強(qiáng)度更高、 可以彩色成型， 但是成型后表面粗糙；3) 挑選性激光燒結(jié) 簡稱 sls 不同材料的粉末為原料：sls 工藝又稱為

9、挑選性激光燒結(jié)； sls 工藝是利用粉末狀材料成形的；將材料粉末鋪灑在已成形零件的上表面， 并刮平；用高強(qiáng)度的co2 激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面；材料粉末在高強(qiáng)度 的激光照耀下被燒結(jié)在一起，得到零件的截面，并與下面已成形的部分粘接；當(dāng)一層截 面燒結(jié)完后，鋪上新的一層材料粉末，挑選地?zé)Y(jié)下層截面；挑選性激光燒結(jié)的特點(diǎn)：創(chuàng)造于1989 年；比 sla 要牢固的多，通?？梢杂脕碇谱鹘Y(jié)構(gòu)功能件；激光束挑選性地熔合粉末材料：尼龍、彈性體、將來仍有金屬；優(yōu)于sla 的地方： 材料多樣且性能接近一般工程塑料材料；無碾壓步驟因此z 向的精度不簡潔保證好；工藝簡潔，不需要碾壓和掩模步驟；使用熱塑性塑料材

10、料可以制作活動(dòng)鉸鏈之類的零件；成型件表面多粉多孔，使用密封劑可以改善并強(qiáng)化零件；使用刷或吹的方法可以輕易地除去原型件上未燒結(jié)的粉末材料；五、3d 打印的材料（一） 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；1) pc 材料 ：是真正的熱塑性材料，具備工程塑料的全部特性；高強(qiáng)度，耐高溫，抗沖擊，抗彎曲，可以作為最終零部件使用，應(yīng)用于交通工具及家電行業(yè)；2) pc-iso 材料：是一種通過醫(yī)學(xué)衛(wèi)生認(rèn)證的熱塑性材料，廣泛應(yīng)用于藥品及醫(yī)療器械行業(yè)，可以用于手術(shù)模擬，顱骨修復(fù)，牙科等專業(yè)領(lǐng)域；3) pc-abs材料：是一種應(yīng)用最廣泛的熱塑性工程塑

11、料，應(yīng)用于汽車，家電及通信行業(yè)；（二） 光敏樹脂即是 uv 樹脂，由聚合物單體與預(yù)聚體組成，其中加有光（紫外光）引發(fā)劑（或稱為光敏劑）；在肯定波長的紫外光（250-300 納米）照耀下馬上引起聚合反應(yīng)完成固化；一般為液態(tài)，一般用于制作高強(qiáng)度、耐高溫、防水等的材料；1) somos19120 材料為粉紅色材質(zhì)，鑄造專用材料；成型后直接代替精密鑄造的蠟?zāi)ぴ停乐归_模具的風(fēng)險(xiǎn)，大大縮短周期；擁有低留灰燼和高精度等特點(diǎn)；2) somos 11122 材料為半透亮材質(zhì)，類abs 材料；拋光后能做到近似透亮的藝術(shù)成效；此種材料廣泛用于醫(yī)學(xué)討論、工藝品制作和工業(yè)設(shè)計(jì)等行業(yè)；3) somos next材料為

12、白色材質(zhì)，類pc 新材料，材料韌性較好，精度和表面質(zhì)量更佳，制作的部件擁有最先進(jìn)的剛性和韌性結(jié)合；（三） 全彩色石膏材料材料本身是石膏基粉末，是用粘接劑結(jié)合在一起，同時(shí)用噴墨頭嵌入；使用該材料打印出來的產(chǎn)品堅(jiān)硬，稍脆，但它是唯獨(dú)一個(gè)可以打印全彩色的材料，打印出來的樣品顏色亮麗，栩栩如生；適用設(shè)備： zprinter 彩色立體打印機(jī)；（四） 尼龍材料通過激光粉末燒結(jié)技術(shù)， 一層層的通過紅外激光將燒結(jié)成型；適用于 eosp 塑料尼龍粉末燒結(jié)成型設(shè)備；（五） 鋁材料尼龍鋁模型是由一種灰色鋁粉及腈綸混合物制作而成；尼龍鋁是一種高強(qiáng)度并且硬挺的材料，做成的樣件能夠承擔(dān)較小的沖擊力，并能在彎曲狀態(tài)下抗擊一

13、些壓力；它的 表面是一種沙沙的、粉末的質(zhì)感，也略微有些疏松；（六） 鈦合金生產(chǎn)最終使用的金屬樣件， 質(zhì)量可媲美開模加工的模型；鈦合金模型的強(qiáng)度特別高，尺寸精密，能制作的最小細(xì)節(jié)的尺寸為0.1mm ；（七） 不銹鋼不銹鋼模型是用一種加入了銅成分的不銹鋼粉打印而成；不銹鋼打印在金屬打印上來講算是最廉價(jià)的一種打印形式，既具有高強(qiáng)度，又適合打印大物品；（八） 生物材料： 既是細(xì)胞，用于各種生物支架的制作；六、3d 打印成果1) 航模飛機(jī) ：據(jù)國外媒體報(bào)道， 3d 打印機(jī)曾用于制造一些機(jī)械零部件和小玩具， 但是在 2021 年，美國弗吉尼亞高校工程系的討論人員采納最新的 3d 打印技術(shù)制造了一架無人飛機(jī)

14、，機(jī)翼寬 6.5英尺（約合1.9 米），由打印零件裝配構(gòu)成，巡航時(shí)速達(dá)到45 英里（約合 72 千米）；討論人員稱， 2007 年為了設(shè)計(jì)建造一個(gè)塑料渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)需要兩年時(shí)間， 成本大約25萬美元；但是使用 3d 技術(shù)，設(shè)計(jì)和建造這架 3d 飛機(jī)僅用 4個(gè)月時(shí)間，成本大約 2000 美元；這將創(chuàng)建一個(gè)前所未有的飛行教學(xué)平臺(tái)；2) 神奇的超級(jí) 3d 打印機(jī)：科學(xué)家研制了一款神奇的3d 打印機(jī)，可用于將來行星登陸時(shí)建造基地的任務(wù)中；比如，將來在月球基地中生活的宇航員可以使用這款3d打印機(jī)，將月球上巖石或者特殊材料“打印”成所需要的工具；至2021 年為止， 其應(yīng)用范疇幾乎可以將任何固體材料制造成

15、所需的工具，可以答應(yīng)將來的探險(xiǎn)家建設(shè)外星球基地；3) 骨骼3d 打印技術(shù) ：美國討論人員利用3d 打印機(jī)開發(fā)骨骼打印技術(shù)，造出類似骨骼的材料；討論人員說，它可被用于骨科、牙科治療或開發(fā)治療骨質(zhì)疏松癥藥物；磷酸鈣生物陶瓷材料是整形外科領(lǐng)域一類重要的骨修復(fù)材料，可模擬人體自然骨結(jié)構(gòu)，相宜細(xì)胞和骨組織的長入；討論發(fā)覺，在生物陶瓷粉主要成分磷酸鈣中添加硅和氧化鋅可以使其強(qiáng)度提升一倍；討論人員使用一部從前用于打印金屬材料的3d打印機(jī)制造類骨骼物質(zhì)；它在粉末層上噴出塑料黏合劑，粉末層厚度僅為一根頭發(fā)絲寬度的一半；粉末層層疊加，干燥后達(dá)到要求的支架厚度，然后在1250 攝氏度下烘烤 2小時(shí)；試驗(yàn)室環(huán)境下的未

16、成熟骨細(xì)胞生長測試顯示，支架上的骨細(xì)胞在移植一周內(nèi)開頭生長；在兔子和老 鼠身上的活體試驗(yàn)同樣得到可喜成效；討論人員說，這種類骨骼物質(zhì)可被添加到受損自 然骨上，當(dāng)作支架材料，促使細(xì)胞和骨組織生長，而且這種類骨骼物質(zhì)可最終降解，沒 有“明顯負(fù)面成效”；他們說，數(shù)年后，醫(yī)生可利用這一技術(shù)定做更換骨組織；2021 年，瑞士討論人員復(fù)制出一名男子的拇指骨骼；德國夫瑯禾費(fèi)界面工程與生物工程討論所討論人員把立體打印技術(shù)與雙光子聚合技術(shù)相結(jié)合，于2021 年開發(fā)出血管打印技術(shù)；打印時(shí)，打印機(jī)發(fā)出兩束強(qiáng)激光，焦點(diǎn)對準(zhǔn)同一分子；這個(gè)分子同時(shí)吸取兩個(gè)光子，即所謂的雙光子聚合；經(jīng)過雙光子聚合的分子變成一個(gè)有彈性的固體

17、，討論人員用它來制造高精度的彈性結(jié)構(gòu)，也就是血管；4) 3d 打印建筑 ：荷蘭阿姆斯特丹建筑高校的建筑 設(shè) 計(jì)師 簡 加 普· 魯 基森 納 斯janjaapruijssenaars 設(shè) 計(jì)了 全球 第一 座3d打印 建筑 物 “ landscape house ”，而且特殊模擬了奇妙的莫比烏斯環(huán)；莫比烏斯環(huán) mbius strip/mbius band，是一種拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)，只有一個(gè)面 表面和一個(gè)邊界， 由德國數(shù)學(xué)家、 天文學(xué)家莫比烏斯和約翰·李斯丁1858 年獨(dú)立發(fā)覺；它可以用一個(gè)紙帶旋轉(zhuǎn)半圈再把兩端粘上之后輕而易舉地制作出來，本身具有很多神奇的性質(zhì)；魯基森納斯和數(shù)學(xué)家、藝

18、術(shù)家里努斯·羅洛夫斯 rinus roelofs 共同設(shè)計(jì)了這個(gè)項(xiàng)目，將會(huì)利用 3d 打印機(jī)逐塊打印出來，每一塊的尺寸都達(dá)到了 6× 9米，然后拼接成一個(gè)整體建筑，估計(jì)需要耗時(shí)一年半才能完成；和打印一般小東西不同， 這次需要用到的 3d 打印機(jī)也特別巨大， 是由意大利創(chuàng)造家恩里科· 迪尼enrico dini 設(shè)計(jì)出來的“ d-shape ”，可以使用砂礫層、無機(jī)粘結(jié)劑打印出一幢兩層小樓；盡管如此強(qiáng)大，讓它打印一座巨大的建筑也太難了，迪尼因此建議只用它打印整體結(jié)構(gòu)，外部就使用鋼纖維混凝土來填充；魯基森納斯準(zhǔn)備帶著這個(gè)項(xiàng)目參與歐洲大賽；這 項(xiàng)賽事在歐洲十五個(gè)國家每兩

19、年舉辦一次，主要面對 年輕的立體設(shè)計(jì)師，并為他們預(yù)備50 個(gè)真實(shí)的場地來實(shí)現(xiàn)構(gòu)想；5) 3d 打印胚胎干細(xì)胞 ：據(jù)英國媒體報(bào)道，英國討論人員首次用3d 打印機(jī)打印出胚胎干細(xì)胞，干細(xì)胞鮮活且保有進(jìn)展為其他類型細(xì)胞才能；討論人員說，這種技術(shù)或可制造人體組織以測試藥物，制造器官，乃至直接在人體內(nèi)打印細(xì)胞；討論人員表示，打印 24 小時(shí)后， 95% 以上細(xì)胞仍舊存活，打印過程未殺死細(xì)胞；打印3天后，超過 89% 細(xì)胞存活，而且仍舊維護(hù)多能性，即分化出多種細(xì)胞組織的潛能；胚胎干細(xì)胞 3d打印機(jī)配備兩個(gè)“生物墨盒”，一個(gè)裝著浸在細(xì)胞培育基中的人體胚胎干細(xì)胞，另一個(gè)只有培育基；運(yùn)算機(jī)掌握微調(diào)閥噴出“墨水”，

20、速度可通過轉(zhuǎn)變噴口直徑實(shí)現(xiàn)精確控 制；打印機(jī)上有顯微鏡顯示細(xì)胞打印情形；兩種“墨 水”一層一層間隔噴灑，形成不同濃度細(xì)胞飛沫，最 小飛沫體積僅 2納升，包含大約 5個(gè)細(xì)胞；飛沫被噴入有諸多凹孔的培育皿中， 翻轉(zhuǎn)培育皿， 飛沫形成懸液，在各凹孔內(nèi)“抱成團(tuán)”；打印機(jī)可精確掌握飛沫大小，使干細(xì)胞達(dá)到分化正確狀態(tài)；6) 3d 打印房屋 ：據(jù)國外媒體報(bào)道，英國倫敦的一家建筑企業(yè)softkill design領(lǐng)先提出了 3d打印房屋的新概念原材料來自塑料，外觀像蜘蛛網(wǎng)；該企業(yè)表示，假如市場接受這種新概念3d 打印房屋，今年夏天或可建造出首個(gè)實(shí)體房屋；設(shè)計(jì)成員之一的吉爾·瑞特森表示，這項(xiàng)創(chuàng)造不僅對

21、房屋建筑行業(yè)是一場革新，甚至仍有望解決英國的住房危機(jī)；依據(jù)創(chuàng)造者的設(shè)計(jì)：將全部的組件制造好，需要三個(gè)星期的時(shí)間，裝配起來就僅需一天的功夫；這種房屋將用維可牢尼龍搭扣或類似按鈕的緊固件固定在一起，而這些在傳統(tǒng)建筑技術(shù)中就不需要；據(jù)悉，這一構(gòu)想是 2021 年10月倫敦 3d 打印展上展出的一款打印房屋原型的延長，原型以極具特色的纖維尼龍結(jié)構(gòu)作為骨架，來代替實(shí) 心的墻體；房屋組件采納激光燒結(jié)的生物塑料，在3d印刷廠中制造，這將會(huì)比用沙子或混凝土印制的質(zhì)量更好；纖維結(jié)構(gòu)的厚度只有0.7 毫米，用石頭打印是不行能的，由于沙子沒有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和完整性；而在工廠環(huán)境中，就可以用到像塑料或金屬之類 更高強(qiáng)

22、度的材料；至2021 年為止， 建造這樣一座 3d 房屋的成本并未向外透露；但瑞特森表示， 3d 印刷業(yè)的蓬勃進(jìn)展將會(huì)提升經(jīng)濟(jì)規(guī)模，這意味著在不久的將來，這樣的房屋可能因其經(jīng)濟(jì)性而在市場競爭中取得優(yōu)勢；7) 3d打印汽車、地面和空中當(dāng)快車道：來自世界各地的汽車愛好者們親密關(guān)注makerbot和 grabcad公司的將來交通工具設(shè)計(jì)展，其中包括：汽車、摩托車、飛機(jī)和航天器；將來的運(yùn)輸工具意味著一件事情任何人都能夠單獨(dú)駕駛；至2021 年2月為止，這些交通工具模型都通過3d 打印機(jī)打印制造出來，2040 年將制造出實(shí)體模型；美國總統(tǒng)奧巴馬的國情演講中宣布，方案建立 3d 打印中心， 3d 打印技術(shù)

23、將逐步形成美國新興制造業(yè)；世界上第一款 3d 打印汽車面世，這次不是玩具， 而是真正能開上公路的汽車；據(jù)連線雜志報(bào)道，urbee2是一款三輪的混合動(dòng)力汽車，它的全部零部件都是3d打印出來的；正如makerbot 和 form 1 正在重新定義制造業(yè)， urbee 正在致力于轉(zhuǎn)變我們制造汽車的方式；這款汽車是jim kor 和 他 的 kor ecologic團(tuán)隊(duì)頭腦風(fēng)暴的產(chǎn)物， 他們始終專心于研究將來的 3d 交通工具；他們在網(wǎng)站上展現(xiàn)了對于將來汽車的構(gòu)想：“用最少的能耗開最遠(yuǎn)的路程；把生產(chǎn)、使用、回收過程的污染降到最低；盡可能用汽車產(chǎn)地鄰近的原材料生產(chǎn)汽車”傳統(tǒng)的汽車制造是生產(chǎn)出各部分然后再

24、組裝到一起，3d打印機(jī)能打印出單個(gè)的、一體式的汽車車身，再將其他部件填充進(jìn)去；據(jù)稱，新版本3d 汽車需要 50個(gè)零部件左右，而一輛標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的汽車需要成百上千的零部件；urbee 的原型使用了asb 塑料的 " 熔融沉積建模 "fuseddepositionmodelling方法；車輛由大塊和很多個(gè)小塊組成；依據(jù)thewire 的報(bào)道， 544 公斤的車輛花費(fèi)了大約2500個(gè)小時(shí)來打印，原型車的造價(jià)約為5萬美金；8) 打印人工耳 ：北京時(shí)間 2021 年2月21 日報(bào)道，美國康奈爾高校和威爾·康奈爾醫(yī)學(xué)院的討論人員合作，利用3d打印技術(shù)和含有牛耳活細(xì)胞的凝膠造出一種

25、新型人工 耳，無論在外觀仍是功能上，均可與真耳相媲美；相關(guān)論文在線發(fā)表于2月20日出版的plos one 上；討論人員表示，通常的人工耳材料密度和泡沫聚苯乙烯差不多，質(zhì)感與真耳相差較大；假如用病人的肋骨組織以手術(shù)方式重塑外耳，不僅難度大， 仍給病人帶來很大痛楚，因此很難制成既美觀又有用的人造耳；為造出這種生物工程耳，討論人員先用快速旋轉(zhuǎn)3d相機(jī)拍照數(shù)名兒童耳朵信息，輸入運(yùn)算機(jī)形成 3d 圖像， 然后依據(jù)圖像用 3d 打印機(jī)打出一個(gè)固體模子，并在其中注入一種高密度膠原蛋白凝膠，其中含有能生成軟骨的牛耳細(xì)胞；此后數(shù)周內(nèi)，軟骨逐步增多并取代凝膠， 3個(gè)月后軟骨會(huì)形成柔韌的外耳，替代最初用于塑形的膠原

26、蛋白支架；9) 打印頭骨 ：2021 年2月9日報(bào)道，美國的一家醫(yī)院完成了一項(xiàng)特別大膽的手術(shù)： 使用3d打印出人的頭骨，來替代患者原本高達(dá)75%已受損骨骼；這次手術(shù)在本周早些時(shí)候順當(dāng)完成，使用了康涅狄格州牛津性能材料公司供應(yīng)的原材料，至2021 年2月為止，患者的病情已穩(wěn)固；10) 3d 打印類生物組織材料：英國討論人員 2021 年4月4日在科學(xué)雜志上發(fā)表報(bào)告說，他們利用特制3d打印機(jī)打印出類似生物組織的材料，這一成果將來有望應(yīng)用 在醫(yī)療領(lǐng)域；這篇報(bào)告由英國牛津高校的黑根·貝利教授及其同事聯(lián)名發(fā)表；據(jù)介紹，他們利用3d打印機(jī)分層次噴出大量被脂類薄膜包裹的液滴，這些液滴形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，

27、構(gòu)成特殊的新材料；討論人員說，這樣打印出來的材料其質(zhì)地與大腦和脂肪組織相像，可做出類似肌肉樣活動(dòng)的折疊動(dòng)作，且具備像神經(jīng)元那樣工作的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可用于修復(fù)或增強(qiáng)衰竭的器官；由于這是合成材料，因此它仍可防止一些用干細(xì)胞等方式制造活體組織而引發(fā)的問題；討論人員仍說，常規(guī)的3d打印機(jī)無法打印這種新材料，試驗(yàn)中他們使用的是一種 特制3d 打印機(jī)，至 2021 年4月為止，這種打印機(jī)噴出的液滴直徑約50 微米，有 5個(gè)活體細(xì)胞那么大，但信任將來能夠?qū)⒁旱纬叽缈s??；11) 用3d 打印珠寶 ：個(gè)性化，珠寶加工自是對此類需求最為迫切的行業(yè)之一，而3d打印所具備的優(yōu)勢正好可以平穩(wěn)消費(fèi)者需求與加工成本之間的沖

28、突加工成本與造型復(fù)雜程度完全無關(guān)；事實(shí)上在shapeways上就有大量的設(shè)計(jì)師們對珠寶類目情有獨(dú)鐘 事實(shí)上最早加入的成員就已開頭利用3d 打印制造首飾 ；12) 4d 打印技術(shù) ：我們都知道，4d 就是在長、寬、高之外，另外加入了時(shí)間的維度，假如套用到打印技術(shù)上的話，指的就是你所打印出來的東西，可以依照你預(yù)先設(shè)定的程序，隨時(shí)間而轉(zhuǎn)變外形；七、 3d 打印的進(jìn)展前景在3d 打印技術(shù)可以打印假肢、汽車、飛機(jī)的今日，它仍在制造無限的可能；第一3d 打印技術(shù)可以加工傳統(tǒng)方法難以制造的零件；過去傳統(tǒng)的制造方法就是一個(gè)毛坯，把不需要的地方切除掉，是多維加工的，或者采納模具，把金屬和塑料融解灌進(jìn)去得到這樣的

29、零件，這樣對復(fù)雜的零部件來說加工起來特別困難；立體打印技術(shù)對于復(fù)雜零部件而言具有極大的優(yōu)勢，立體打印技術(shù)可以打印特別復(fù)雜的東西；其次實(shí)現(xiàn)了首件的凈型成形，這樣后期幫助加工量大大減小，防止了委外加工的數(shù)據(jù)泄密和時(shí)間跨度，特殊適合一些高保密性的行業(yè)，如軍工、核電領(lǐng)域；再次由于制造預(yù)備和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的時(shí)間大幅削減，使得單件試制、小批量出產(chǎn)的周期和成本降低，特殊適合新產(chǎn)品的開發(fā)和單件小批量零件的出產(chǎn)；這些速度快、高易用性等優(yōu)勢使得3d打印成為一種潮流，并且在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用；如今 3d打印機(jī)已經(jīng)在建筑設(shè)計(jì)、醫(yī)療幫助、工業(yè)模型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、零配件、動(dòng) 漫模型等領(lǐng)域都已經(jīng)有了肯定程度的應(yīng)用；特殊在飛機(jī)、核電和

30、火電等使用重型機(jī)械、 高端精密機(jī)械的行業(yè)， 3d 打印技術(shù) “打印”的產(chǎn)品是自然無縫連接的，結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)固性和連接強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方法；事實(shí)上， 3d 打印技術(shù)要成為主流的生產(chǎn)制造技術(shù)仍尚需時(shí)日；3d 打印機(jī) 21世紀(jì)初的實(shí)際使用仍屬于快速成型范疇，即為企業(yè)在生產(chǎn)正式的產(chǎn)品前供應(yīng)產(chǎn)品原型的制造，業(yè)內(nèi)也將這類原型稱作手板；據(jù)統(tǒng)計(jì)，3d打印機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品中80% 照舊是產(chǎn)品原型，僅有20% 是最終產(chǎn)品；雖然 3d 打印機(jī)技術(shù)在 21 世紀(jì)初已取得不小的進(jìn)步，比如材料增多、打印機(jī)和原材料價(jià)格逐步下降，但在2021 年左右，照舊是一項(xiàng)年輕的技術(shù)，在沒有變得更加成熟和廉價(jià)前，并不會(huì)被企業(yè)大規(guī)模采納；美國

31、和歐洲在 3d 打印技術(shù)的研發(fā)及推廣應(yīng)用方面處于領(lǐng)先位置；美國是全球 3d 打印技術(shù)和應(yīng)用的領(lǐng)導(dǎo)者，歐洲特別重視對3d打印技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用；除歐美外，其他國家也在不斷加強(qiáng) 3d 打印技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用； 澳大利亞在 2021 年制定了金屬 3d 打印技術(shù)路線；南非正在扶持基于激光的大型 3d 打印機(jī)器的開發(fā)； 日本著力推動(dòng) 3d 打印技術(shù)的推廣應(yīng)用； 中國3d 打印設(shè)計(jì)服務(wù)市場快速增長， 已有幾家企業(yè)利用 3d 打印制造技術(shù)生產(chǎn)設(shè)備和供應(yīng)服務(wù)；3d 打印在中國仍處于初級(jí)階段，從整個(gè)產(chǎn)業(yè)角度來看，由于缺少龍頭企業(yè)的帶動(dòng)作用，政府臨時(shí)缺少針對性的扶植措施，整體產(chǎn)業(yè)體量仍較?。涣硪环矫嬷袊圃鞓I(yè)仍處于粗

32、放形式，各個(gè)環(huán)節(jié)對 3d 打印技術(shù)帶來的沖擊熟悉仍不足，接受度較低；從進(jìn)展情形來看， 3d 打印至 2021 年為止仍停留在“高級(jí)玩具”階段，并沒有實(shí)現(xiàn)成熟的產(chǎn)業(yè)化；但是，各個(gè)區(qū)域都特別認(rèn)可 3d 打印技術(shù)可能帶來的轉(zhuǎn)變，這些轉(zhuǎn)變將如何影響現(xiàn)有生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)模式是值得關(guān)注的問題；國內(nèi)3d打印主要有清華高校、華中科技高校、西安交通高校、華南理工高校、北 京航空航天高校等高校教授帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)；在他們的引領(lǐng)下，中國3d打印取得了肯定的成效，不少 3d 打印聯(lián)盟相繼成立，3d 打印企業(yè)也層出不窮，3d 打印也能打印出無人駕駛小型飛機(jī)、文物、小零件、食物、自行車、小建筑等，令人耳目一新；參考資料12

33、021 年3d 打印機(jī)將崛起市值有望 50 億美元中國 3d 打印產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 2021-03-2423d 技術(shù)打印小飛機(jī)國內(nèi)打印技術(shù)進(jìn)展迅猛飛行網(wǎng)33d 打印產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心將在10 個(gè)工業(yè)城市集中建設(shè)產(chǎn)業(yè)洞悉網(wǎng)4產(chǎn)業(yè)洞悉討論中國3d 打印機(jī)市場銷售前景：產(chǎn)業(yè)洞悉討論，2021 53d 打印第一顆人類心臟心臟樣本由塑料制成autodesk中文站6大力扶持多地著重布局 3d 打印產(chǎn)業(yè)胖 3d 73d 打印技術(shù)、打印材料成進(jìn)展難題中國 3d 打印產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 2021-04-22 83d 打印材料介紹叁迪網(wǎng)9百度圖片硅酸凝膠1 簡介編輯將過飽和的h4sio4失去部分水分后，產(chǎn)生膠態(tài)粒子、沉淀物或凝膠外形，這種無

34、定形的二氧化硅沉淀統(tǒng)稱硅酸凝膠；2 制取方法 編輯硅酸鈉溶液和酸性物質(zhì)反應(yīng)制?。?. 在 10 毫升 20 形硅酸鈉溶液中,逐滴加入6n 鹽 酸 1 .5 毫 升 ,2. 顯現(xiàn)白色渾濁后,再滴加 0.5 毫升此鹽酸 ,邊滴邊振蕩 ,可得白色凝膠.3. 在 5 毫升 20 另硅酸鈉溶液中,通入二氧化碳?xì)饧s5 分鐘 ,可以得到半透亮硅酸凝膠；4. 在 10 毫升 20 拓硅酸鈉溶液中,逐滴加入飽和氯化按溶液3 毫升 ,得到白色的硅酸凝膠；3 用途編輯可用來作凝固劑、止血?jiǎng)⒏稍飫?、催化劑，或用作其他催化劑的載體；c-s-h凝膠c-s-h 的化學(xué)組成是不固定的，其 ca/si 比隨液相中caoh 2

35、 濃度的提高而增加； 當(dāng)溶液中氧化鈣濃度約為2 20mol/l時(shí)，生成 ca/si 比為 0.8 1.5 的水化硅酸鈣 稱 c-s-h ；當(dāng)液相中氧化鈣濃度飽和時(shí)，就生成ca/si 比提高到 1.5 2.0 的 c-s-h ；在常溫下， 水固比增加， 能使 c-s-h 的 ca/si 比下降； 同時(shí)， h/si 比也相應(yīng)削減， 而且比 ca/si 值都低 0.5 左右；因此，在正常水化的條件下，c-s-h 的組成或可粗略地用cx shx-0.5 表示；多數(shù)討論者仍認(rèn)為 c-s-h 的組成隨著水化進(jìn)程而轉(zhuǎn)變，其ca/si 比隨齡期的增長而下降，例如從水化1 d 的 1.9 ，到 2 、3 年后可

36、削減至1.4 1.6 左右；c-s-h 呈無定形的膠體狀，粒子如以球形計(jì)， 直徑可能小于10 m ；其結(jié)晶程度極差， 而且即使經(jīng)過很長時(shí)間，結(jié)晶度仍舊提高不多；水泥漿體中的c-s-h 凝膠會(huì)出現(xiàn)各種不同的形貌：纖維狀粒子，稱為型c-s-h ，為水化初期從水泥顆粒向外輻射生長的瘦長條物質(zhì)，長約0.5 2 m ， 寬一般小于 0.2 m ，通常在尖端上有分叉現(xiàn)象；網(wǎng)絡(luò)狀粒子，稱為型 c-s-h ，呈相互聯(lián)鎖的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其組成單元也是一種長條形粒子，截面積與型相同，但每隔半 m 左右就叉開，而且叉開角度相當(dāng)大；由于粒子間叉枝的交結(jié)，并在交結(jié)點(diǎn)相互生長，從而形成連續(xù)的三維空間網(wǎng)；等大粒子，稱型c-s-h ，為小而不規(guī)章、三向尺寸近乎相等的球狀顆粒，也有扁