3D打印技術(shù)的研究現(xiàn)狀和前景

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)讀書報(bào)告制作人：X X時(shí) 間：X.X.X3D打印技術(shù)1、 3D打印的概念我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫钠胀ù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)與普通打印機(jī)工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機(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，通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。3D打印技術(shù)，是以計(jì)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)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型

2、，制造出實(shí)體產(chǎn)品。與傳統(tǒng)制造業(yè)通過模具、車銑等機(jī)械加工方式對(duì)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)槿舾蓚€(gè)二維平面，通過對(duì)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、不需要龐大的機(jī)床、不需要眾多的人力，直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中便可生成任何形狀的零件，使生產(chǎn)制造得以向更廣的生產(chǎn)人群范圍延伸。2、 3D打印的原理3D打印并非是新鮮的技術(shù)，這個(gè)思想起源于19世紀(jì)末的美國，并在20世紀(jì)80年代得以發(fā)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”。三維打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)。這種打印

3、機(jī)的產(chǎn)量以及銷量在二十一世紀(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)，軟件通過電腦輔助設(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)別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料。3、 3D打印的過程1) 三維設(shè)計(jì)階段：先通過計(jì)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)逐層打印。設(shè)計(jì)軟件和打

4、印機(jī)之間協(xié)作的標(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分辨率越高。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文件經(jīng)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形狀的物品。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方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米來計(jì)算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米。而平面方向則可以打印出跟激

5、光打印機(jī)相近的分辨率。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，根據(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)則可以將時(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)則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對(duì)較少的產(chǎn)品。一個(gè)桌面尺寸的三維打印機(jī)就可以滿足設(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)的分辨率對(duì)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），要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方

6、法：先用當(dāng)前的三維打印機(jī)打出稍大一點(diǎn)的物體，再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。有些技術(shù)可以同時(shí)使用多種材料進(jìn)行打印。有些技術(shù)在打印的過程中還會(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。4、 3D打印的技術(shù)許多相互競爭的技術(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：選擇性激光燒結(jié)（selective laser sintering，SLS）和混合沉積建模（fused deposition modeling，F(xiàn)DM），還有一

7、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，簡單介紹三種主流技術(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”成若干個(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)周圍有一個(gè)液體槽，槽里面充滿了可以紫外線照射固化的液體，紫外線激光會(huì)從底層做起，固化最底層的，然后平臺(tái)下移，固化下一層，如此往復(fù)，

8、直到最終成型。其優(yōu)點(diǎn)是精度高，可以表現(xiàn)準(zhǔn)確的表面和平滑的效果，精度可以達(dá)到每層厚度0.05毫米到0.15毫米。缺點(diǎn)則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即固化，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) 選擇性激光燒結(jié)(簡稱SLS)不同材料的粉末為原料：SLS工藝又稱為選擇性激光燒結(jié)。SLS工藝是利用粉末狀材料成形的。將材料粉末鋪灑在已

9、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)度的激光照射下被燒結(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，選擇地?zé)Y(jié)下層截面。選擇性激光燒結(jié)的特點(diǎn)：發(fā)明于1989年；比SLA要結(jié)實(shí)的多，通?？梢杂脕碇谱鹘Y(jié)構(gòu)功能件；激光束選擇性地熔合粉末材料：尼龍、彈性體、未來還有金屬；優(yōu)于SLA的地方：材料多樣且性能接近普通工程塑料材料；無碾壓步驟因此Z向的精度不容易保證好；工藝簡單，不需要碾壓和掩模步驟；使用熱塑性塑料材料可以制作活動(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

10、方法可以輕易地除去原型件上未燒結(jié)的粉末材料 。5、 3D打印的材料（1） 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，具備工程塑料的所有特性。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料，應(yīng)用于汽車，家電及通信行業(yè)。（2） 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

11、光（紫外光）引發(fā)劑（或稱為光敏劑）。在一定波長的紫外光（250-300納米）照射下立刻引起聚合反應(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) Somos 19120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?，避免開模具的風(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材料為半透明材質(zhì)，類ABS材料。拋光后能做到近似透明的藝術(shù)效果。此種材料廣泛用于醫(yī)學(xué)研究、工藝品制作和工業(yè)設(shè)計(jì)等行業(yè)。3) Somos Next材料為白色材質(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。（3）

12、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，但它是唯一一個(gè)可以打印全彩色的材料，打印出來的樣品色彩亮麗，栩栩如生。適用設(shè)備：Zprinter 彩色立體打印機(jī)。（4） 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。（5） 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，做成的樣件能夠承受較小的沖擊力，并能在彎曲狀態(tài)下抵抗一些壓力。它的表面是一種沙沙的、粉末的質(zhì)感，也略微有些疏松。（6） 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

13、的模型。鈦合金模型的強(qiáng)度非常高，尺寸精密，能制作的最小細(xì)節(jié)的尺寸為0.1mm。（7） 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便宜的一種打印形式，既具有高強(qiáng)度，又適合打印大物品。（8） 生物材料：既是細(xì)胞，用于各種生物支架的制作。6、 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2012年，美國弗吉尼亞大學(xué)工程系的研究人員采用最新的3D打印技術(shù)制造了一架無人飛機(jī)，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）。 研究人員稱，2007年為了設(shè)計(jì)建造一個(gè)塑料

14、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)，可用于未來行星登陸時(shí)建造基地的任務(wù)中。比如，未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2012年為止，其應(yīng)用范圍幾乎可以將任何固體材料制造成所需的工具，可以允許未來的探險(xiǎn)家建設(shè)外星球基地。3) 骨骼3D打印技術(shù)：美國研究人員利用3D打印機(jī)開發(fā)骨骼打印技術(shù)，造出類似骨骼的材料。研究人員說，它可被用于骨科、牙科治療或開

15、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)，適宜細(xì)胞和骨組織的長入。研究發(fā)現(xiàn)，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。研究人員使用一部先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)。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的未成熟骨細(xì)胞生長測試顯示，支架上的骨細(xì)胞在移植一周內(nèi)開始生長。在兔子和老鼠身上的活體實(shí)驗(yàn)同樣得到可喜效果。研究人員說，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

16、長，而且這種類骨骼物質(zhì)可最終降解，沒有“明顯負(fù)面效果”。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。2009年，瑞士研究人員復(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研究所研究人員把立體打印技術(shù)與雙光子聚合技術(shù)相結(jié)合，于2009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(duì)準(zhǔn)同一分子。這個(gè)分子同時(shí)吸收兩個(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，研究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大學(xué)的建筑設(shè)計(jì)師簡加普魯基森納斯(Janjaap Ruijssenaars)設(shè)計(jì)了全球第一座3D打印建筑物“

17、Landscape House”，而且特別模擬了奇特的莫比烏斯環(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)現(xiàn)。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，本身具有很多奇妙的性質(zhì)。魯基森納斯和數(shù)學(xué)家、藝術(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69米，然后拼接成一個(gè)整體建筑，預(yù)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)也十分龐大，是由意大利發(fā)明家恩里

18、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，讓它打印一座龐大的建筑也太難了，迪尼因此建議只用它打印整體結(jié)構(gòu)，外部則使用鋼纖維混凝土來填充。 魯基森納斯打算帶著這個(gè)項(xiàng)目參加歐洲大賽。這項(xiàng)賽事在歐洲十五個(gè)國家每兩年舉辦一次，主要面向年輕的立體設(shè)計(jì)師，并為他們準(zhǔn)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，英國研究人員首次用3D打印機(jī)打印出胚胎干細(xì)胞，干細(xì)胞鮮活且保有發(fā)展為其他類型細(xì)胞能力。研究人員說，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。研究人員表示，打印24小

19、時(shí)后，95%以上細(xì)胞仍然存活，打印過程未殺死細(xì)胞；打印3天后，超過89%細(xì)胞存活，而且仍然維持多能性，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)胞培養(yǎng)基中的人體胚胎干細(xì)胞，另一個(gè)只有培養(yǎng)基。計(jì)算機(jī)控制微調(diào)閥噴出“墨水”，速度可通過改變噴口直徑實(shí)現(xiàn)精確控制。打印機(jī)上有顯微鏡顯示細(xì)胞打印情況。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養(yǎng)皿中，翻轉(zhuǎn)培養(yǎng)皿，飛沫形成懸液，在各凹孔內(nèi)“抱成團(tuán)”。打印機(jī)可精確控制飛沫大小，使干細(xì)胞達(dá)到分化最佳狀態(tài)。6) 3D打印房屋：據(jù)國外媒體報(bào)道，英國倫敦

20、的一家建筑企業(yè)Softkill Design率先提出了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，如果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)發(fā)明不僅對(duì)房屋建筑行業(yè)是一場革新，甚至還有望解決英國的住房危機(jī)。按照發(fā)明者的設(shè)計(jì)：將所有的組件制造好，需要三個(gè)星期的時(shí)間，裝配起來則僅需一天的功夫。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)中則不需要。據(jù)悉，這一構(gòu)想是2012年10月倫敦3D打印展上展出的一款打印房屋原型的延伸，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。房屋組件采用

21、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，用石頭打印是不可能的，因?yàn)樯匙記]有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和完整性。而在工廠環(huán)境中，則可以用到像塑料或金屬之類更高強(qiáng)度的材料。至2012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)的蓬勃發(fā)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密切關(guān)注MakerBot和GrabCAD公司的未來交通工具設(shè)計(jì)展，其中包括：汽車、摩托車、飛機(jī)和航天器。未來的運(yùn)輸工具意味著一件事

22、情任何人都能夠單獨(dú)駕駛。至2013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，計(jì)劃建立3D打印中心，3D打印技術(shù)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，而是真正能開上馬路的汽車。據(jù)連線雜志報(bào)道，Urbee 2是一款三輪的混合動(dòng)力汽車，它的所有零部件都是3D打印出來的。正如Makerbot和Form 1正在重新定義制造業(yè)，Urbee正在致力于改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，他們一直專注于研究未來的3D交通工具。他們在網(wǎng)站上展示了

23、對(duì)于未來汽車的構(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)地附近的原材料生產(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。車輛由大塊和許多個(gè)小塊組成。根據(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2013年2月21日報(bào)

24、道，美國康奈爾大學(xué)和威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院的研究人員合作，利用3D打印技術(shù)和含有牛耳活細(xì)胞的凝膠造出一種新型人工耳，無論在外觀還是功能上，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。研究人員表示，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；如果用病人的肋骨組織以手術(shù)方式重塑外耳，不僅難度大，還給病人帶來很大痛苦，因此很難制成既美觀又實(shí)用的人造耳。為造出這種生物工程耳，研究人員先用快速旋轉(zhuǎn)3D相機(jī)拍攝數(shù)名兒童耳朵信息，輸入計(jì)算機(jī)形成3D圖像，然后按照圖像用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

25、內(nèi)，軟骨逐漸增多并取代凝膠，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蛋白支架。9) 打印頭骨：2013年2月9日報(bào)道，美國的一家醫(yī)院完成了一項(xiàng)非常大膽的手術(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)候順利完成，使用了康涅狄格州牛津性能材料公司提供的原材料，至2013年2月為止，患者的病情已穩(wěn)定。10) 3D打印類生物組織材料：英國研究人員2013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)告由英國牛津大學(xué)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

26、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)，構(gòu)成特殊的新材料。研究人員說，這樣打印出來的材料其質(zhì)地與大腦和脂肪組織相似，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，因此它還可避免一些用干細(xì)胞等方式制造活體組織而引發(fā)的問題。研究人員還說，常規(guī)的3D打印機(jī)無法打印這種新材料，實(shí)驗(yàn)中他們使用的是一種特制3D打印機(jī)，至2013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，但相信將來能夠?qū)⒁旱纬叽缈s小。11) 用3D打印珠寶：個(gè)性化，珠寶加工自是對(duì)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

27、正好可以平衡消費(fèi)者需求與加工成本之間的矛盾加工成本與造型復(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(duì)珠寶類目情有獨(dú)鐘(事實(shí)上最早加入的成員就已開始利用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，如果套用到打印技術(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)間而改變形狀。7、 3D打印的發(fā)展前景在3D打印技術(shù)可以打印假肢、汽車、飛機(jī)的今天，它還在創(chuàng)造無限的可能。首先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，或者采用模具，把金屬

28、和塑料融化灌進(jìn)去得到這樣的零件，這樣對(duì)復(fù)雜的零部件來說加工起來非常困難。立體打印技術(shù)對(duì)于復(fù)雜零部件而言具有極大的優(yōu)勢，立體打印技術(shù)可以打印非常復(fù)雜的東西。其次實(shí)現(xiàn)了首件的凈型成形，這樣后期輔助加工量大大減小，避免了委外加工的數(shù)據(jù)泄密和時(shí)間跨度，尤其適合一些高保密性的行業(yè)，如軍工、核電領(lǐng)域。再次由于制造準(zhǔn)備和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的時(shí)間大幅減少，使得單件試制、小批量出產(chǎn)的周期和成本降低，特別適合新產(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)療輔助、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)有了一定程度的應(yīng)用。尤其在飛機(jī)、核電和火電等使用重型機(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)還尚需時(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)品前提供產(chǎn)品原型的制造