盤點2015年國外十大3D打印技術

來源：OFweek3D打印網

　　近年來，3D打印在世界各地掀起了一股熱潮，尤其是2015年，3D打印更是以爆發式的增長速度引爆全球。在近期舉辦的2015哈爾濱3D打印產業發展高層論壇上，中國3D打印技術產業聯盟執行理事長羅軍指出，2014年全球3D打印的產值是300億元，今年將突破500億元。他預計到2020年，全球3D打印的產值有望突破1500億元。然而當今世界製造業危機四伏，行業發展以技術分高下，誰掌握了技術，誰就能主導市場。不可否認，雖然今年我國在3D打印方面取得了一定的成就，但國外3D打印技術仍舊略勝一籌。下面，就隨小編一起回顧2015年國外十大3D打印技術。

　　一、德國3D打印人造血管正式面世

　　德國弗朗霍夫激光技術研究所研究人員成功利用3d打印技術製造出人造血管。據悉，人造血管多分叉結構借助於計算機的模擬設計，完全按照真實的血管結構打印。打印血管所用的材料是丙烯酸酯基的合成聚合物，這種材料可以使血管表面分佈許多直徑數百微米的微孔。同時利用這種材料，研究人員首次成功地打印出了與真實血管功能類似的人造血管。這一技術突破有望廣泛應用在治愈皮膚創傷、人工皮膚再造和人造器官等醫學領域。

　　二、澳洲科學家3D打印腦組織研究獲重大突破

　　澳大利亞ARC電材料科學卓越中心（ACES）的研究人員已經找到一種方法通過3D打印神經細胞來複製和模擬腦組織。儘管能夠以物理的形式3D打印出這些，甚至構成細胞網絡是一項驚人的成就，但是能夠實現它們的是3D設計與3D打印，如果沒有這兩種技術協同工作，魔術根本不會發生。

　　到目前為止，研究人員已經能夠創建出定制的3D生物油墨，這種油墨包含真正的真正的醣類物質，並可以在細胞培養工廠裡進行處理。研究人員已經能夠用它打印出六層深的細胞3D結構，這種結構不僅能夠精準、正確地擴展，而且能夠很好地保護和固定腦細胞。

　　雖然離3D打印大腦仍有很長的一段路要走，但是，獲得組織腦細胞、從而使它們形成神經網絡的能力已經是一個非常顯著的進步。3D打印腦組織研究強調了將3D打印技術與材料科學的最新進展相結合，以獲得生物學研究成果的重要性，這為更為複雜的3D打印機創建具有更精細的分辨率結構鋪平了道路。

　　三、MIT研發出世界首個光學透明玻璃3D打印技術

　　麻省理工學院的研究員開發出了一種使用玻璃材質進行3D打印的技術,這項新技術名為“3DGP”，它跟傳統的塑料3D打印方式一樣，但是不同的是，用玻璃代替了塑料作為打印材料。

　　具體來講，這項技術使用了一種由玻璃構成的融化物，然後通過調製和改變打印厚度來加層。這台3D打印機包含了兩個堆積在一起的加熱器，上面的加熱器可以加熱溫度最高達到1900華攝氏度，充當一種“窯筒”，底層的加熱器用來加熱和冷卻打印材質，已達到軟化和凝固玻璃材質的目的。

　　據研究團隊介紹，這項全世界首個光學透明玻璃打印技術擁有非常大的潛力。

　　四、英國科學家研發3D打印高效石墨烯電池

　　在人類科技突飛猛進的今天，電池技術一直沒有跟上來，阻礙了很多行業的發展，比如智能手機用戶抱怨最多的就是電池的使用壽命，因為電池續航能力差，我們不得不每隔一段時間就給手機充一次電，此外，由於缺乏可靠的電池，電動汽車產業在過去幾十年裡幾乎沒有實質性的進步。

　　終於，來自英國曼徹斯特城市大學的電化學與納米技術教授Craig Banks帶領的團隊研發出高容量的電池將會消除這個痛點，因為他正在使用的材料是神奇的石墨烯，而他採用的技術則是3D打印。

　　五、德國超聲波3D打印技術真正實現冶金結合

　　德國Fabrisonic研發出了一種能融合金屬箔的超聲波系統，將鋁、銅、不銹鋼以及鈦等冶金材料鍛造成高密度3D物件。這種固態3D打印技術可以實現具有完全密度的真正冶金結合，並可以用於多種金屬材料，比如鋁、銅、不銹鋼、鈦等等。

　　使用這種3D打印技術，Fabrisonic可以用一系列連續的金屬箔帶生成實體對象，從而製造出金屬零部件。它的基本過程類似於3D打印方法，都是先通過CAD模型來構造一個詳細的3D對象，然後通過一系列的機械操作將其打造出來。首先，操作人員需要將基板固定在機器的砧座上，然後將箔帶拉到焊接角的下方，由後者向下施加壓力，與此同時，一組超聲波換能器將特殊的超聲波震動也施加到這些金屬箔片上。

　　在機械壓力和超聲波力的作用下，該箔片會跟構建板貼合在一起。該機器會重複這一過程，直到整個區域都被多層金屬鉑覆蓋，之後再用CNC銑床用來除去過量箔和實現該層所希望的形狀。這種超聲波焊接、銑的過程會重複進行，先在每層一條條地排列箔帶，然後再在垂直方向上一層層堆疊，直到完成完整的3D對象。每層之間箔帶的排列必需錯開以使接縫不止於重疊，這就消除了結構中的任何潛在弱點。

　　六、微米級3D打印新技術“嶄露頭角”

　　加州大學洛杉磯分校（UCLA）的生物工程師團隊開發出了一種新型的3D打印技術，該技術可以製造出比人類的頭髮絲寬度還小的複雜微觀對象。儘管傳統的3D打印方法也可以創建出非常複雜的形狀和結構，但是在如此小的尺度（小於1毫米）上實現還是頭一次。使用一系列的微流控和光學技術，UCLA的科學家們能夠製造出100-500微米大小的對象，其細部特徵甚至能夠達到10-15微米。

　　研究團隊將該技術命名為瞬態光學液體成型（Optical Transient Liquid Modeling），它主要依靠照射圖案的紫外光、液態光敏聚合物材料和一款自定義軟件來實現。研究團隊認為該技術在生物醫學和各種工業領域具有很好的應用前景。

　　七、日本成功突破超高溫3D打印塑形技術

　　據悉，東京大學生產技術研究所的新野俊樹教授等運用3D打印機成功對具有150°C以上耐熱性的超級工程塑料完成了立體造形。相比切削和注塑成形等現有加工法，達到了80%左右的強度，可進行複雜形狀的加工，有利於完成汽車、飛機的發動機周邊零部件等對耐高溫性有要求的生產。

熔點280℃、耐熱性150℃的聚苯硫醚(PPS)和熔點360℃、耐熱性200℃的聚醚醚酮(PEEK)成功完成了立體造形。造形方式為樹脂粉末照射激光後反复熔解、冷卻凝固，搭建立體形狀的粉末積層方法。爐內保持200℃，通過激光升高至約400℃使樹脂粉末熔解。增加激光面積，使能量均勻分佈後，粉末可高效率地吸收熱能使樹脂熔解。對強度試驗用的規格試驗片造形後，確認強度達到其他加工法的約80%。

　　八、LLNL：3D打印石墨烯氣凝膠微格

　　美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的研究人員是3D打印技術的忠實擁躉。今年4月，LLNL又宣布了一項3D打印應用新突破，他們3D打印的輕量級石墨烯氣凝膠展現了超級可壓縮性，提供了高達90％的壓縮應變。氣凝膠，是世界上密度最輕的固體，也被稱為“凝煙”，它是用氣體取代凝膠中的液體製成的，因此其重量的90%以上是空氣，這種極輕物質具有一些傑出的特性。

　　通過3D打印製造出的石墨烯氣凝膠微格（microlattice）具有優異的導電性和高表面積，可以作為一種存儲能量的新載體，並可用於傳感器、納米電子學、催化、分離等應用。

　　據了解，在氣凝膠上採用3D打印技術可以製造出無數複雜的氣凝膠架構以供應用，比如其機械性能和可壓縮性，這是從來沒有過的成就。

　　九、超級植入式打印技開啟3D打印新革命

　　美國佛羅里達大學的科學家們找到了一種方法，可以用一台3D打印機打印出精細的軟結構。這種新型3D打印機能夠打印出傳統上“不可能”實現的形狀，比如為細管打結等。該技術主要是將噴嘴深入一種凝膠中進行打印，這種凝膠能夠固化從噴嘴中擠出的油墨，最終產物是一種柔軟但穩固的結構。

　　這種植入式3D打印的概念--即在某種液體或固體物質內部進行3D打印的--非常值得研究人員進一步完善。它改變了人們印像中的3D打印方式，不用再考慮將某種材料融化然後堆積出某種結構，而只需要將材料從針/噴嘴中擠出，由（基質材料）組成的空間就會將它留在指定的位置，就可以用它打印出任何結構。

盤點2015年國外十大3D打印技術

　　研究人員認為，該技術克服了3D打印的一些限制，並可能對組織工程有用，對神經外科和癌症研究人員會有很大的幫助。

　　十、多材料混合3D打印技術掀起一場大革命

　　美國研發出的主動混合多材料3D打印機為全3D打印可穿戴設備和電子設備鋪平了道路，該打印機可以主動整合不同的材質和屬性，包括柔性和剛醒材料以及導電和非導電油墨等等，並且首次在3D打印的普通集體材料上打印嵌入式導體、電線和電池等。據了解，之前的3D打印技術有很多無法解決的多材料集成問題，即如何在不停止打印過程的條件下實現柔性材料、剛性材料和電子電路的無縫和精確過渡等等，而這項技術一舉解決了這些問題，為柔性機器人和可穿戴電子設備的發展帶來了新的可能性。

　　多材料混合3D打印技術目前仍在探索當中，但是可以看到，這種在打印產品中整合不同材料和性質的能力將是3D打印技術的下一個前沿。

　　結語：

　　一個產業的前進，需要許許多多的科研人士不斷的去開拓創新，正是因為有了這些孜孜不倦的耕耘，才有了全新的科技時代。3D打印是這個世紀的一大寵兒，在世界各國科學工作者和創客們的努力下，如今才走到了一個相對鼎盛的時期。時代在進步，技術要發展，只有全力突破3D打印技術瓶頸，3D打印才能真正實現從概念走向應用。