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巴西一名女子30年前患上脸部肿瘤，导致失去右眼和部分下巴，但近日圣保罗一家医院使用智能3D打印，创建人造眼睛和面部皮肤，使他成功有了“新面孔”。 《法新社》报导，现年53岁的丹妮丝30年虽然成功摘除面部肿瘤，但20年后肿瘤癌细胞卷土重来，让她受尽折磨，也导致她失去了脸的右侧部分，包括右眼和部分下巴。近日圣保罗一家医院及保利斯塔大学研究人员采用智能3D打印技术，使用硅胶为她创建人造眼睛和面部皮肤。 [图片] 有了“新面孔”的丹妮丝看着镜子中的自己，感动不已。丹妮丝说：“今天我走在街上会感觉好很多。”保利斯塔大学的研究人员目前正在使用智能手机和3D打印创建“数码脸部印象”来制造“硅胶假体”的人类器官，这种开创性的方法降低了成本，生产时间减少一半。首席研究员萨拉萨尔说：“过去需要花费更长时间，需要手工雕刻数小时，而且过程非常具有侵入性，患者脸上的物质可能会留下痕迹。” 丹妮丝的整形始于2018年。萨拉萨尔首先在她的眼窝中植入了钛棒以固定假体。在接下来的一年中，她接受了多次外科手术以建立生长自己的面部细胞组织。 [图片] 之后，萨拉萨尔使用智能手机从不同角度拍摄了丹妮丝15张的脸部照片，这些照片被用于制作3D数码模型，设计师就使用该模型创建丹妮丝脸部“残缺”部分。然后，技术人员使用3D打印了一种原型假体，他们用硅树脂，树脂和合成纤维制成了最终的假体“脸型和眼睛”部分。为了使假体看起来尽可能真实，萨拉萨尔的团队仔细地将颜色与丹妮丝的皮肤和蓝绿色眼睛进行匹配。制作最终假体的过程耗时12小时，是传统方法的一半。

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增材制造公司ADDere正在使用激光线增材制造（LWAM）生产航空航天和卡车业的工业零件。目前，增材制造的重点是粉末基金属系统。 ADDere总裁Scott Woida说。 “这种关注使很多潜在市场停留在外部，这些行业现在已经看到了适用于其零件的合法3D打印路线图。” [图片] 具有机加工部分的3D打印钢块。图片来自ADDere。 激光丝增材制造 去年，ADDere开始作为3D打印公司提供服务。此后，该公司通过生产5英尺11英寸的不锈钢涡轮叶片展示了其大规模的增材制造能力。叶片经过30小时的单次生产，其高度公差在设计高度的0.5毫米以内。 最近，ADDere推出了由钛和不锈钢制成的3D打印块，尺寸为15 x 15 x 30cm，六小时内可打印重达32kg的零件。这些部分的创建旨在进一步证明其LWAM系统的功能。 ADDere销售与营销副总裁Pete Gratschmayr补充道：这些块表明，我们可以在相对竞争的时间内通过铸造进行3D打印大量零件。现在，可以就印刷大型，高品质的组件（如变速箱，卡车车架和涡轮发动机支架），而无需在新闻稿中添加“将来”字样。我们今天可以做到。” [图片] 具有机加工部分的3D打印钢块。图片来自ADDere。 铸造替代品 据称，ADDere的LWAM系统的尺寸是市场上大多数粉末金属基系统的三倍多，其建筑面积为2M x 1M x 1M，容量为2000kg。它生产大规模部件时，接近最终形状的金属零件，目前为能源，航空，船舶和国防公司提供支持。 去年，该公司发布了有关激光线增材制造（LWAM）设计的白皮书。 Woida继续说道：“ ADDere系统已经证明了其缩短了以前依赖于铸造工艺的产品上市时间的能力。” [图片] ADDere系统正在运行。

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随着公司将3D打印的更多用途结合起来，以便更快地将其产品推向市场并满足消费者对更个性化产品的需求，工厂现场发生了幕后改革。目标是提高生产力和盈利能力。 [图片] 这种趋势给公司带来了挑战，这些公司必须对工人进行最新的3D技能培训，并创建新的职位来监督设计，原型制作和生产。这些人员包括3-D实验室技术人员，3-D打印专家和3-D打印协调员。 变化的步伐令人难以置信。十年前，谁能想到我们会使用3-D打印来个性化化妆品和牙科，打印身体部位并将其用作广泛的工业应用的备件？ “我们正在将3D打印作为主要的[制造]平台，” Wyss学院的核心教员Jennifer A. Lewis，说。“它不再只是用于原型制作。” 要想了解3D打印机如何彻底改变制造业的顶峰，可以查看哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的工作。那里的科学家开发了他们所谓的MM3D（多材料多喷嘴3D打印）。使用此方法，3-D机械手最多可以在八种不同的打印材料之间切换，从而可以在当前机器的一小部分时间内创建复杂的形状。每个喷嘴每秒可以切换材料的速度高达50次，这比眼睛能看到的速度快，或与蜂鸟拍打翅膀一样快。 目前，基于挤出的3D打印允许打印各种材料，但是该过程非常缓慢，如果占很大一部分，则可能需要几天的时间。 Wyss研究所的研究员Mark Skylar-Scott博士说：“这项新技术是我们解决这个问题的尝试。” 刘易斯说，这一进步可能会影响广泛的行业，包括航空航天，汽车，医疗和机器人技术。她说：“许多公司正在从传统制造转向数字制造。” “这样做的原因很多：您离客户更近；您可以更轻松地自定义产品；而且您可以更快地交付它们，因为3D打印消除了对昂贵工具，模具和其他设备的需求。” 为了展示MMD的工作原理以及如何为设计开辟新的视野，Wyss团队建造了一个类似千足虫的机器人，该机器人由坚硬而柔韧的材料制成，可以模仿“腿和肌肉”以使其能够行走。 Skylar-Scott说：“目标是使整个过程更简单，更快。” “这是第一步。”

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一组研究人员在《通过3D立体光刻技术制造的，经过GO改性的柔性聚合物纳米复合材料中》探索了在SLA 3D打印中创建更坚固材料的挑战。尽管当今氧化石墨烯和其他金属经常用于增材制造过程，但在本研究中，它们首次被集成到光敏聚合物树脂中。 复合材料的受欢迎程度继续提高，其材料得到了进一步的发展，这可能使研究人员或任何级别的用户都可以创建成功的零件或原型。 “外来材料”的添加可以改善性能，氧化石墨烯可以提供更好的机械强度和出色的导电性。 弹性体，表现出粘弹性的塑料，包含多种化学物质，包括： .聚偏二氟乙烯（PVDF） .聚氨酯 .苯乙烯-丁二烯橡胶 .天然胶乳 .天然橡胶 近年来，通过各种研究开发了氧化石墨烯（GO）弹性体，其组合为： .熔融混合 .溶液/胶乳结合 .原位聚合 .电影式冲洗 改性弹性体已显示出比纯弹性体优越的机械性能，但由于“复杂的合成过程”，在制造它们方面面临挑战。3D打印已改变了这一点，但正如作者所解释的那样，在优化方面仍存在很大的进步。据了解，有一些报道详细介绍了GO涂料与3D打印弹性体之间的结合，并最终应用于实际应用。但是，它们都不涉及GO /商业弹性体复合材料的直接3D打印。” 对于大多数研究团队来说，仍然存在学习曲线：必须选择适合GO分散的溶剂。树脂可能需要进行预处理。并且，关于在SLA中使用此类复合材料进行3D打印，需要更大的报告。对于本研究，使用了自下而上的SLA方法，一旦零件干燥，就用UV灯固化。之后，研究人员将样品抛光。为了进行比较，还制备了两种纯树脂3D结构，其中一种不包含GO且没有预处理步骤，而另一种不包含GO但经过氯仿进一步处理，其步骤类似于GO /树脂混合物处理，“拉伸应力的计算方法是将测得的力归一化为样品的横截面积，而施加的应变则作为位移量进行归一化，归一化为样品的标距。使用曲线的线性区域的线性回归，将杨氏模量计算为归一化应力-应变曲线的斜率。” [图片] 来自纯聚合物和具有不同GO浓度的GO / Formlabs柔性纳米复合材料的3D结构的数字图像：（a）0 wt-％GO； （b）CH 3 Cl蒸发后GO为0重量％； （c）0.1重量％的GO； （d）0.2重量％的GO； （e）0.3重量％的GO。 虽然使用具有不同GO含量的柔性半透明树脂创建3D打印块，但将树脂与原始GO结合后，GO改性的SLA打印的柔性聚合物纳米复合材料变成了深绿色。 [图片] 0.1 wt％GO / MA原始凝胶的TEM图像（比例尺：（a）0.5 µm，（b）0.2 µm，（c）100 nm，（d）1 µm）。 [图片] （a）和（b）在不同放大倍数下分散在氯仿中的原始GO的TEM图像; （c，d）对应的SEM图像（比例尺：（a）0.2 µm，（b）100 nm，（c）10 µm，（d）1 µm）。 “尽管成功加入了GO，但机械强度和刚度（杨氏模量）以及所得聚合物的伸长率都随着GO的加入而降低。基于DSC和TGA的结果，GO含量的增加也对热性能产生了不利影响。” GO在SLA树脂中的不均匀分散会在3D打印的复合材料中引起大量的GO附聚，这会显着改变所得纳米复合材料的机械和热性能。“为进一步发展3D打印纳米复合弹性体，提出了对在SLA树脂中实现GO均匀分散的有效方法的进一步深入研究，以及GO /弹性体纳米复合材料的退火处理以进行机械和热增强的建议。” 点评：随着用户要求3D打印零件具有更强大的功能和更完美的性能，复合材料已成为当今许多研究的重点。从导电聚合物纳米复合材料到木质素生物复合材料再到连续线材聚合物，许多材料都得到了增强，以获得更好的性能。

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随着3D打印技术的进步及产品持续创新，近年来全球 3D打印行业持续保持增长势头，据权威机构Wohlers Associates统计，2018年中国3D打印产业规模达23.6亿美元，5年的复合增速达49.1%。 作为中国通用打印耗材行业领跑者，天威整合行业资源，最早发展成为全球通用耗材行业上下游生产链的行业旗舰，在39年的发展历程中，天威坚持以“自主创新”为核心竞争力，于2015年正式进军全球3D打印市场，创建品牌——CoLiDo，并获得中国首张“3D打印CQC标志认证证书”。在3D打印机机器生产的基础上，主攻3D打印机及材料开发，打造融入3D设计、扫描、后加工、应用的综合解决方案。 3D打印是天威发展历程中的重要里程碑，也是天威集团转型升级的重要战略布局之一，从科技引入和再创造方面出发，推动产业升级。 第一、引入了一批高精尖、装备技术种类全面的3D打印机，涵盖金属、塑料、树脂等3D打印工艺；现3D打印模具覆盖传统工业生产各个领域，涵盖消费品包装、医疗模具、电动工具、电子连接器、汽车、家用电器等。在此基础上，逐渐形成了极具战略价值的客户规模优势，凸显技术壁垒和时间壁垒。 金属3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向，中心投入了近二千万引进EOS SLM等设备，建立金属实验室来提升3D打印服务。不论是多少直径的模具水路，或是一般车床难以施作的内角加工，金属3D打印皆可轻易达成，即使异型水路的规划方式复杂，金属3D打印只要一次施作过程，皆能精准的同时完成模具与异型水路。天威提供从水路设计优化、技术分析、打印制造、养护处理、到智力支持等一站式3D打印模具业务。 [图片] 天威AMSS 金属3D打印机成品 第二、天威多年来一直坚持创新创业，在2014年进入3D打印市场前就成立专业的3D研发团队。自主研发AMSS金属打印技术也在香港发明奖和日内瓦发明奖上夺得奖项，这项技术是将金属粉末和塑料粘合剂混合挤出金属线材，成本是金属粉末打印技术的20%，相比传统金属打印工艺，天威AMSS 3D金属打印机及整套技术解决方案的成本只占粉末金属打印机的四分之一，这项突破性的打印技术将让更多企业使用3D金属打印制作手板、测试件、模具、零部件及配件产品等，提升企业的研发、生产和销售效率，制造更好的产品，加速上市时间，以取得市场先机，对于中小企业在产品打印的运用具备更高性价比。 [图片] 天威自主研发的AMSS 金属 3D打印机 第三、天威提出集设计、创造、3D打印为一体的“天威一站式创客教育解决方案”，并成为创客教育解决方案集成商。应用课程根据“STEAM”教育理念设计，针对不同教学阶段匹配对应课程，逐步开发学生的创造潜能，并与师范类高校合作，在为校方提供培训服务同时，实现在线教师资源输出。近年来，天威与北京航空航天大学、上海交通大学、复旦大学附属中学等近400所学校合作建立3D打印实验室。 伴随着天威3D打印解决方案的不断拓展和深入，由珠海保税区管理委员会与天威集团共同打造的“粤港澳3D打印产业创新中心”（简称“3D创新中心”）应运而生，是珠海市首个政企共建、服务粤港澳三地的3D打印产业孵化器和3D打印一站式方案提供商。创新中心拥有3D设计、扫描、后加工、应用的综合解决方案和产业孵化平台，3D打印领域项目在此将获得全链条的产业孵化服务。 3D创新中心自开业以来，入孵的企业和项目共有24个，涵盖3D打印、生物医疗、新材料运用、艺术设计等领域，港澳企业和项目占30%。其中，AI新物种加速器是中心孵化的澳门项目之一。该项目通过AI技术与传统应用相结合，组合出千人千面的创意场景。例如“AI＋饭桌”便产生可聊天点餐的饭桌，“AI+蜡像”可模拟原声与你对话。中心为项目提供了3D打印技术和设备支撑，研发AI机器人需要许多零件和实物测试，如果每个零件都去开模，光开模费就要花几十万甚至几百万，而且开模时间往往在1个月以上，这对于很多公司来说都是不能接受的，而3D打印能提供零配件打印，能实现一些传统制造做不出来的特殊结构零件，打印成型速度快，大大缩小金钱和时间成本，为研发测试提供了巨大的技术支撑，也推动了产品的研发和成果的落地。 此外，3D创新中心文化创意与生物医疗等方面的项目，也均有港澳企业参与，将通过3D打印产业不断推动两地设计创新、融合与发展。香港佳能是今年入孵的一家专注3D打印医疗器械研究应用的金属医疗公司，中心为其在产品研发和生产上提供强有力的技术支持。 3D创新中心打造的粤港澳箐创营，为全国中小学生提供3D打印研学之旅，开启通往梦想的早班车。2019年5月份，中心继被中国科协评为“全国科技辅导员培训基地”，又被香洲区教育局列入“中小学生研学实践活动线路”， 截至目前，已有1万多人次的粤澳中小学生来此进行3D研学之旅，预计明年游学人次超3万。 [图片] 澳门学生团体来此研学 未来，天威将继续加大3D打印技术研发创新力度，致力于孵化和培育3D打印及产业链上下游创业项目，打造粤港澳大湾区3D打印产业创新示范点，推动3D打印产业升级，助力“中国智造2025”！

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研究人员在最近发布的“透过皮肤药物输送的3D打印的微流体空心针结构”中，研究人员探索了通过皮肤将药物输送到血液中的创新方法。在这项研究中，他们在微观层面上努力创造交付的“新自由度”。随着医学朝着针对患者的特定治疗方向发展，3D打印继续扮演着巨大的角色，包括医疗设备，植入物，组织工程学创新（如脚手架）等等。在这项研究中，研究人员继续改进针头皮肤注射中的使用。 通常微针是用塑料，金属，陶瓷等材料制成的。随着生物相容性聚合物的问世，由于更大的可处置性，可负担性和定制化的潜力，微针正被更广泛地使用-总体上针对患者特定的利益。微流体装置落后于药物输送系统中的许多新功能，可用于混合和输送所需的少量液体。 研究人员指出：“例如，微流体混合用于直接合成具有可调节理化特性（例如粒径，均质性以及在输送点处的药物载量和释放）的纳米颗粒。” “此外，微针和微流体混合的结合在诸如基于结合疗法的皮下/透皮给药等用于生物治疗的临床前测试的领域中是有益的。” 新的系统也正在开发用于“剂量”的系统，使患者可以同时接受多种药物。微流体技术和创新的药物输送系统使该过程更经济，更简单且更不易出错。这项研究通过“精细的空心微针设计”，通过单步立体光刻（SLA）印刷了支持微流体的微针设备，从而形成了精巧的微针阵列。据中国3D打印网了解，这种体系结构允许调节输入流体溶液的流速，以便在未来基于组合疗法的应用中促进可编程药物的输送。SLA 3D打印有很多好处，研究团队的任务是进一步完善该研究的过程，创建新的微针设计和打印设置。 [图片] 支持微流体的空心微针设备的3D打印。 （a）具有代表性的启用微流体的微针设备的CAD模型，作为SLA打印机的输入。 （b）具有三个微流体入口的印刷设备，这些入口汇聚到3D螺旋腔和空心微针阵列出口中。 （c）入口交汇处的特写，可以看到红色，透明和蓝色染色溶液流的汇合。 （d）中空微针阵列的特写。 该研究团队能够使用IIa类生物相容性树脂在2.5小时内一次印刷最多12个设备（尺寸为1.5××1.2××3.1×cm）。 [图片] 3D打印空心微针阵列的表征。以（a）0°，（b）-45°，（c）+ 45°和（d）90°角打印的剪切圆筒微针图像，带有轮廓轮廓（插图显示相应的打印设置）。 （e）圆锥形，（f）金字塔形和（g）基本的注射器形针头阵列的SEM图像。 （h）每个设计的平均针高（每个阵列25个微针的子集）。 （i）注射器形设计的CAD模型和尖端的SEM图像（曲率半径约为50μm）。 （j）细针头注射器形设计的CAD模型（附加功能突出显示）和针头的SEM图像（曲率半径约为25μm）。 （k）尖端微针阵列的SEM图像。 （l）跨三个独立的细尖端微针阵列的平均微针高度（每个阵列25个微针的子集）。误差线表示±标准偏差。 扫描显微镜在阵列的设计和3D打印方面均显示出成功。 [图片] 3D打印的微针机械特性：穿透和失败。 （a）在施加力为5 N的情况下，穿过两层封口膜对锥形，锥形和细尖注射器形微针阵列进行穿透测试。 （b）细头注射器形微针的机械仿真，可视化尖端处最大应力的出现。 （c）穿透测试之前和之后的微针的SEM图像（无尖端故障）。 （d）3××3的注射器形微针阵列的轴向力与位移曲线。记录了破坏点和穿透力。插图显示了压缩测试设置。 渗透和断裂测试证实了微针在实际应用中的机械强度。使用我们设计的方案印刷了一个示例性的启用微流体的微针设备，该设备可促进多种流体在不同流速下的均匀混合，然后经皮输送混合溶液。将各种流速比与有色染料溶液进行比较表明，可以控制溶质的相对浓度。研究人员总结说，猪皮肤上的三种荧光染料模型药物溶液的离体共聚焦激光扫描显微镜进一步证实了该平台的透皮药物调制和递送能力。 点评：这种3D打印设备特别适用于以联合药物治疗为中心的临床前研究，在该研究中，多种药物的原位组合及其理化特性的调整比单独使用单一或预混合的药物产生更有效的结果。例如，纳米粒子的受控多流体合成可以调节各种药物在伤口愈合中的释放机制。” [图片] 3D打印微流体体系结构的混合表征。 （a）插图中带有SLA打印的SLA打印的微流体混合体系结构的照片。 （b）溶液浓度定量方法示意图。 （c）–（f）在红色，透明和蓝色染色溶液（Q1：Q2：Q3）的各种流速比下，3D螺旋腔室入口结的显微图像。 （g）–（j）在相应的流量比下3D螺旋腔室出口的显微图像。 （k）–（n）从出口获得的溶液中存在的若丹明B（RB），异硫氰酸荧光素（FITC）和亚甲基蓝（MB）的归一化荧光（FL）强度。误差棒表示±标准偏差（n = 3）。

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在过去的几年中，全球范围内的组织已经开始开发用于制造房屋，行人天桥和其他相对较小的结构的混凝土3D打印方法。RCAM Technologies正在将这些混凝土构造方法用于制造大型高负荷结构，例如超高层风力发电机塔架和海上风能支撑结构。 2019年12月23日，混凝土3D打印初创企业RCAM Technologies与IT服务提供商Accucode，Inc.建立了合作伙伴关系。双方将共同开发用于海上风力发电机的大型3D打印混凝土结构。 [图片] △海上风力涡轮机建设示范 该项目的前期工作将在美国能源部的国家可再生能源实验室（NREL）中完成。经过初步测试后，RCAM的混凝土3D打印机将会移至Accucode公司科罗拉多斯普林斯的站点， 以进行进一步的研发。 Accucode首席执行官凯文·普赖斯（Kevin Price）表示：“ 3D打印技术正在颠覆我们的制造业，改变包括商业建筑在内的所有产品的生产方式， Accucode 3D很荣幸能与RCAM合作共同引领潮流。” RCAM Technologies由Jason Cotrell于2017年创立。在开始创立RCAM之前，Cotrell在NREL的国家风力技术中心工作了22年，在那里担任高级工程师和创新与可靠性经理。利用其专业知识，RCAM希望在陆上和海上风力涡轮机塔架和子结构的开发中利用3D打印。据该公司称，此类建筑的高度可达20m，可以将传统的高塔技术的成本降低一半。 [图片] RCAM与加利福尼亚大学欧文分校合作开发了一种低成本的陆地风轮机塔架3D打印方法，并进行了测试，而且获得了加州能源委员会Grant EPC-17-023的资助。下一步是用于海上风力涡轮机的混凝土3D打印。 今年早些时候，RCAM还获得了科罗拉多州经济发展和国际贸易办公室（COEDIT）的先进工业加速器计划的25万美元资助。根据Cotrell的说法，“这笔赠款将使我们能够在科罗拉多州建立大规模3D混凝土打印能力。并利用NREL的世界一流的测试设备来提升我们的技术。” 如今，混凝土3D打印技术的应用越来也多，世界各地许多不同的单位都在探索其潜力，并且在过去几年中，发展显著上升。瓦伦西亚技术大学，宾夕法尼亚州立大学，麻省理工学院和加泰罗尼亚高级建筑学院（IaaC）等都在进行相关项目的研究。海军陆战队系统司令部（MCSC）和美国陆军工程兵团（USACE）也已开始将该技术用于快速建造临时营房。

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你能自己3D打印一辆超级跑车吗？国外一对父子二人开始这样做，他们使用深圳创想三维生产的CR－10S，CR－105S 3D打印机和QIDI Xpro来制造兰博基尼Aventador车身板和一些内饰件。 当Sterling Backus 11岁的儿子Xander玩一款兰博基尼Aventador的视频游戏时，两人“爱上了这辆车”。但这辆车的售价高达639，670美元，他们根本买不起。 于是他们想自己造一辆，幸运的是，Backus在3D打印方面有一些经验。 Backus说：“大约7年前，我在工作中开始使用3D打印，我喜欢建造东西，而我认为汽车是移动艺术。” [图片] 父子两个3D打印制造兰博基尼Aventador 父亲和儿子现在已经在这个项目上工作了一年零四个月，并试图每晚花一个小时来建造汽车。他们利用CR－10S，CR－105S和QIDI Xpro来完成工作。 [图片] 创想三维CR－10S 虽然Xander甚至还没到青春期，但Xander帮助了真空灌注工艺和设计选择。 Backus说：“最终，我希望孩子们对STEAM产生兴趣，这是一个很好的平台，因为这个项目所涉及的所有学科都是如此。” [图片] Backus和他的儿子已经在这个项目上工作了一年零四个月 Backus使用网上的汽车3D模型，并使用SoildWorks来修改设计，以便用于3D打印制造。 由于尺寸稳定性高，他将PLA用于车身面板。同时，ASA，ABS和PETG用于前灯和尾灯。对于需要高强度的内饰部件，Backus使用碳纤维尼龙。 如果你想要制造自己的兰博基尼Aventador，这绝对是一个经济实惠的方式。Backus解释说，3D打印版本的成本约为20，000美元。 Backus解释说：“我们想参加车展，并把它带到当地学校，对该项目进行STEAM演示，我想用这辆车来鼓励孩子们学习STEAM项目。”

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中国长春吉林大学口腔医学院的研究人员在“ 3D打印的聚乳酸-乙醇酸/β-磷酸三钙磷酸酯支架的聚（多巴胺）涂层中进行骨组织工程”中介绍了由健康问题引起的骨骼缺陷，例如骨质疏松症，恶性肿瘤和身体创伤。尽管目前在医学上有许多限制，但生物打印和骨组织工程学显示出巨大的潜力。对于这项研究，研究人员3D打印了聚多巴胺涂层的聚（乳酸-乙醇酸）/β-磷酸三钙复合支架，然后进行了表征和生物相容性测试。 由研究小组创建的样品支架呈现出规则的形状，孔径约为500μm，具有蜂窝状结构-这种形式在生物印刷中并不罕见。 [图片] 不同支架的整体外观和结构。 （A）具有不同PDA涂层的3D打印PLGA /β-TCP复合支架； （B）从具有不同涂层的3D打印复合支架的微CT重建图像。 研究人员说“印刷的长丝以网络结构展示，具有很强的结构完整性，无论是否进行PDA表面改性，都可以通过SEM表征纤维排列的支架的表面形态。 结果表明，与未涂覆的支架相比，PDA0，PDA1和PDA2支架的孔分布在内壁上，具有高度粗糙的结构涂层和不平坦的微表面。”在扫描电镜下观察不同组支架的表面形态。不同支架的图像以不同的放大倍数显示了PDA0组，PDA1组和PDA2组的表面特征。 PDA以高放大率（红色箭头）在支架表面上形成薄膜状涂层。 使用水接触角测量法评估PDA0，PDA1和PDA2的表面润湿性，其中PDA0分别在88.3°，68.5°和55.1°处表现出最高的接触角（p <0.05）。孔隙率分别为60.31％，61.1％和59.67％。虽然在骨组织工程过程中可以保持孔隙率，但密度会发生变化。 [图片] 来自不同实验组的支架的表征。 （A）显示了不同组支架表面的水接触角； （B）显示了不同组中支架的密度和孔隙率，其中没有指出统计上的任何差异，并且不同组中的支架具有约60％的孔隙率和约0.28g / cm 3的密度； （C）代表每组支架的平均孔径，均为约500μm，无差异。 （D）表示包括强度和模量在内的机械性能，附图通过应变-应力曲线表示每个支架的趋势。结果没有显示出不同组之间的任何差异，即强度为0.65 MPa，模量为26.5 MPa。 对于细胞附着测试，研究团队使用了小鼠成骨前细胞，证明PDA0，PDA1和PDA2支架的细胞播种效率分别为56％，76％和82％。他们还指出，PDA2组的粘附力最高（p <0.05）。随着PDA涂层的增加，细胞膜会更广泛地扩散。 [图片] 支架的细胞粘附特性。 （A）显示了当将细胞接种到支架中时的粘附效率； （B–D）是在共聚焦激光显微镜下用DAPI染色的照片，分别代表PDA0，PDA1和PDA2组。 研究团队称，最终，成功地将PDA涂层的PLGA /β-TCP复合支架进行了3D打印。随着成功的制造努力，研究人员发现样品支架“适合”作为骨组织工程的载体。使用单向方差分析，团队评估了实验组之间的差异。结果具有“统计学意义”，p值<0.05。“此外，体外细胞生物相容性测试结果表明，PDA涂层可以改善细胞粘附和成骨分化。为了进一步研究涂有PDA的支架的成骨作用，我们建立了小鼠颅骨缺损模型，并将支架植入缺损中一段时间。 提取具有支架的骨骼以分析新骨骼的形成，结果表明，PDA涂层复合支架具有令人满意的修复效果。 点评：结果表明，PDA对PLGA /β-TCP支架进行的简化生物启发性表面修饰是有效修复骨缺损的非常有前途的方法。由于骨组织工程学中的困难和挑战，从有关纳米纤维管状支架的研究到由磷酸三钙，多孔金属生物材料等制成的结构的研究一直在继续进行。 [图片] [来源/图片：“用于骨骼组织工程的3D打印的聚乳酸-乙醇酸/β-磷酸三钙支架上的聚（多巴胺）涂层”]

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纤维素在自然界中大量存在，被认为是可广泛应用于制造具有可持续功能产品的材料，但是将其加工成具有复杂结构和高纤维素含量的结构仍然十分困难，这极大地限制了纤维素基合成材料的使用，同时也无法实现木材等天然材料中纤维素结构的有序排列和优异的机械性能。 苏黎世联邦理工学院A.R. Studart教授课题组将3D打印技术与湿法致密化工艺相结合，极大提高了材料中纤维素的浓度，3D打印复合材料显示出了高度有序的微观结构和显著增强的机械性能，其性能明显高于已报道的3D打印纤维素基材料。相关工作以“Complex-Shaped Cellulose Composites Made by Wet Densification of 3D Printed Scaffolds”为题，发表于《先进功能材料》上。 复合材料的制备过程研究人员采用两步法来制备具有高纳米纤维浓度的复杂结构复合材料：首先打印具有高度有序微观结构的纤维素支架，随后是通过溶剂置换过程对打印支架进行湿致密化（图1）。所打印的油墨由纤维素纳米晶与纤维素两部分组成，研究人员引入尽可能高的纤维素纳米晶来实现打印支架中纤维素的浓度最大化，挤出过程则使得纤维素纳米晶定向排列（图1A）；随后，将打印物体浸入选定成分的溶剂浴中，使纤维素支架致密化（图1B），当溶池中的液体是纤维素的不良溶剂时，会导致纤维素之间相互吸引，实现致密化；研究人员还利用文献报道的Hansen溶解度参数来评估了相应的溶剂量（图1C）。 [图片]图1. 3D打印和湿法致密化工艺示意图 研究人员系统地研究了溶剂组成对致密化过程的影响，当将支架浸入浓度不断增加的乙醇、丙酮或乙腈的水溶液中时，支架 会不断致密化（图2A）。以水和乙醇的混合物为例，随着乙醇的比例从65.5增加到100 vol％，可以观察到固体体积分数从3.67改变为24.5vol％。根据实验数据，可以在溶解度图中定义一个能够分散或者致密化纤维素支架的区域（图1C中的绿色区域）。 为了更好地定量湿法致密化过程的物理过程，研究人员用纤维素的内聚能密度（CED）与不同溶剂混合物的内聚能密度进行了解释。由于水解纤维素的CED与水相当，但高于纯乙醇、丙酮和乙腈（图2B），因此将这些非水溶剂添加到液体混合物中将有利于纤维素纳米粒子之间的相互吸引。此外，还可使用交联剂离子（如Ca 2+）来增加打印纤维素制件的固体含量。Ca 2+离子和水解的纤维素纳米颗粒之间存在静电作用，减小了纳米纤维素相互间的距离，从而增加了固体含量。通过将乙醇添加到含Ca 2+的水溶液中，Ca 2+的交联作用可以与溶剂诱导的致密化作用相结合（图2C）。对于含Ca 2+浴中的乙醇浓度高于70.4 vol％的情况，其固形物的含量可与使用无Ca 2+的水-乙醇混合物获得的浓度相当（图2C，D）。 [图片]图2. 使用不同混合溶剂获得的纤维素支架的固体含量 复合材料和力学性能将经过湿法致密化处理的3D打印纳米纤维素制件进一步加工成含有高浓度纤维素的复合材料。在纤维素支架中引入聚合物相来制备复合材料：先对打印材料超临界干燥处理，再以单体渗透打印材料。3D打印后进行湿法致密化可以保留纤维素纳米晶和纳米纤维的定向排列（图3A，B）；广角X射线衍射验证了纤维素沿打印方向的高度有序排列，扫描电镜照片也进一步观察到了纤维素的取向结构（图3C–F）。由于所选的聚合物具有与纤维素纳米颗粒相似的折射率，最终可获得透明的复合材料（图3G）。 [图片]图3纤维素基长丝和打印物体在用聚合物渗透前后的结构表征 通过控制纤维素的排列以及在纳米纤维和聚合物基体之间形成牢固的界面，可以制备具有可调各向异性机械性能的半透明纤维素基3D打印复合材料（图4）。拉伸测试结果表明该聚合物基体非常柔软和脆弱，而掺入27.35 vol％的纳米纤维素颗粒可将材料的模量和强度提高几个数量级（图4A–C）。利用弯曲测试研究了纳米纤维素排列和丝间粘附对复合材料机械性能的影响，结果表明，纳米纤维素与施加的应力平行排列的复合材料的弯曲模量为7.9 GPa，比垂直方向下测试的样品高出两倍。反映了打印纤维素之间的高粘附力，同时表明，即使垂直于主应力方向排列，纳米纤维素也能够增强聚合物基体。通过湿法致密化过程获得的高浓度的纤维素，其增强效果明显强于文献报道过的基于纤维素的3D打印复合材料（图4D–F） [图片]图4 3D打印复合材料的机械性能 研究人员打印出了具有悬垂和不对称特征的复杂形状的罐子、中空的截锥和蜂窝等多种复杂结构（图5A–D）。研究人员还打印了一个钩子，该钩子可以承受的载荷比其自重高737倍，没有出现明显的伸展或破裂（图5A）。高浓度的纳米纤维素可以用来打印坚硬的承重结构，而在纤维素含量较低时，可以制备与Ca 2+交联并在水中溶胀的油墨，设计出具有定制的宏观几何形状的软水凝胶和机械响应能力（图5E–J）。 [图片]图5 3D打印复杂结构展示 小结研究人员通过3D打印支架的湿法致密化，可以制造纤维素浓度高达27.35 vol％的复杂形状的复合材料，实现了3D打印的成型自由度与致密化和渗透过程灵活相结合，制备出具有高机械性能和纤维素体积分数的复杂形状的物体，通过这种组合工艺的方式为实现高结构复杂性和可控制性制造纤维素基材料开辟了道路。