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现在3D打印机能够打印的材料也是越来越多了，比如，金属打印、陶瓷打印、混泥土打印等等。最近哥伦比亚大学的研究人员继续对新的3D打印材料进行了开发，开发出一种新的3D打印木材项目！那么，这个项目实验能为我们生活带来哪些帮助呢？接下来就让我们跟着哥伦比亚大学的研究人员一起来了解这个实验的进程吧！[图片]3D打印木材它能成为现实吗？哥伦比亚大学研究人员开发的树脂块看起来就像橄榄木！值得注意的是，木材3D打印的巨大难点实际上是如何重建木材的外部和内部纹理。而哥伦比亚大学的工程师们为了解决这个难题，使用了体素映射来创建具有丰富内部结构的对象。为了模仿木材的结构，他们不得不使用3D扫描仪器来了解木材样品内部结构的生长过程; 显然这不是一件简单的事情。工程师使用了一种称为破坏性断层成像的特殊技术。这个过程包括使用3040T台式数控机床对木材进行切片，并使用由连续拍摄图像的程序控制相机。每个切片的高度为27微米，对应于研究中使用的3D打印机的层高度。[图片]研究人员必须先缩放木材样本的图像以匹配3D打印机的XY分辨率，然后将RGB图像转换为CMYK标准，以满足用于实验的3D打印机的要求。最后再使用所有采集到的信息制作GrabCAD体素文件。[图片]3D打印机如何打印木材来自密歇根州的科学家去年开发了一种技术，可以使用由木材废料制成的木丝进行3D打印！ 再生木材可能是打印木材项目的下一个解决方案。事实上，通过四个不同步骤的过程，科学家已成功地创造了一种由木材废料和PLA塑料制成的耗材。为此，将木材废料转化为粉末，然后用PLA颗粒加热，耗材一旦冷却，混合物就凝固了，这就是密歇根州的科学家对木丝整体的制作流程。[图片]对新3D打印材料的永久性研究如果您经常关注过我们以往的3D打印资讯，您应该知道：大量的3D打印材料研究是为了增加3D打印的好处。您可能会问，为什么创建新的3D打印材料会如此重要？新的设计和制造技术每天都在进一步发展。开发具有新属性的新3D打印材料将有助于提高人类的生产效率。[图片]目前，哥伦比亚大学研究人员开发的这种制造技术还在试验阶段，如果您急着想要这种木质耗材，您可以使用另外一种数字化制造方法，它也能帮您制作出具有木材效果的模型。您需要这方面的帮助吗？联系我们的销售团队，他们将为您提供所需的所有3D打印机的打印技巧，以充分利用数字化制造改进产品和设计新产品，从而优化您的制造流程。

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近日，化学领域国际权威期刊《美国化学会志》 （Journal of the American Chemical Society，JACS）发表邓鹤翔教授和程佳瑞教授合作研究成果。论文题为“Nanoscale Laser Metallurgy and Patterning in Air Using MOFs” （《空气环境下基于MOF的纳米金属激光冶炼及图案化》），被选为当期杂志封面，博士后江浩庆为论文的第一作者。金属纳米晶粒是制备光电子器件的重要原料。但金属纳米晶粒活性高、极易被氧化，制备过程往往需要溶液、真空或惰性气氛保护，因此制造工艺复杂，难以大规模应用。化学与分子科学学院邓鹤翔教授与工业科学研究院程佳瑞教授团队合作，采用金属有机框架材料（Metal-organic Framework, MOF）作为原料，利用激光成功制备了颗粒大小均一的金属纳米晶粒。通过程序控制激光的开闭和光斑的移动实现了图案的制备，仅数十秒即可打印出由金属纳米晶粒构成的晶圆级别大小的芯片，整个过程完全在空气中进行，所需激光功率不到5瓦，非常适合规模化生产。[图片]激光照射金属有机框架材料（MOF）产生金属纳米晶粒及芯片打印MOF由金属与含碳有机配体构筑。目前大部分研究集中在MOF中有机成分上，而结构中丰富的金属离子尚未充分利用。此项工作提出了激光纳米金属冶炼及图案化方法（Nanoscale Laser Metallurgy and Patterning, 简称nano-LaMP）：以MOF为原料实现了空气环境下的金属纳米颗粒制备和同步图案打印。在反应过程中，MOF晶体内有序排列的金属离子和有机配体分别作为金属源和还原剂。纳秒脉冲激光器则负责将能量精准地投送到指定位置，为金属还原提供能量。MOF晶体高效吸收激光后产生局域高温，金属离子被迅速还原并从MOF丰富的孔道中喷射出来，在基底上沉积并迅速冷却形成金属纳米晶粒。nano-LaMP方法展现出较好的普适性，能够基于含有不同金属离子的MOF晶体制备出铁、钴、镍、铜、锌、镉、铟、铅和铋九种金属纳米晶粒及其图案。其中，基于铜纳米晶粒的表面增强拉曼效应芯片在对多种生物分子的检测中提供极低的检测限（10-12 M）。nano-LaMP结合了激光和MOF材料的优点，为芯片制造提供了节能环保、快速灵活的新方法。该工作获得国家自然科学基金，国家重点研发计划武汉大学创新团队项目的资助，以及上海光源（SSRF），武汉大学大型仪器共享平台和测试中心的支持。论文链接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b00355文章来源：国家自然科学基金委员

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几乎所有3D打印设备制造出来的零件都不能直接使用，而是需要进行不同程度上的后处理，如清洁多余粉末、树脂材料、去除打印支撑结构，热处理、精加工等。正如3D科学谷在《3D打印与工业制造》一书中所提到的从技术本身来说，3D打印技术所涉及的并非仅包括那些以逐层叠加的方式进行材料成型的设备，更是涵盖了从仿真技术、优化技术、打印过程质量控制、检测、后处理工艺等等多种技术与工艺组合。随着产量的增加，3D打印零件的高效后处理工艺也变得更加重要。3D打印过程是多种技术与工艺的组合通常在谈到3D打印-增材制造技术的优势时会谈到，该技术对产品的复杂性不敏感，其制造成本不会因为产品复杂程度高而明显的上升。这一优势的确为产品设计优化带来了更大的空间，使得设计师能够专注于实现产品的功能和性能，而尽可能少的顾虑产品的可制造性。然而，3D打印件后处理的成本和效率会受到产品复杂性的影响，通过后处理实现设计师对于产品功能和美学上的要求，将产生相关成本，而这一成本应计算在3D打印件的总成本当中。根据某3D打印服务机构的反馈，在他们的工厂中后处理技术人员和设备占三分之二，3D打印制造本身占三分之一。3D打印本身是个广泛的概念，它包括多种不同的工艺，例如：定向能量沉积工艺、粉末床熔融工艺、光聚合工艺、粘结剂喷射工艺等等。因此，不同的3D打印零件所需要的后处理工艺也是多样化的。[图片]图：不同3D打印技术所需后处理工艺没有哪一种技术可以对所有的3D打印零部件进行后处理。3D打印零部件的表面质量受到打印机类型、打印技术和材料粒度多种因素的影响。后处理技术需要与打印材料、打印技术和零件几何形状相匹配，有时多种不同技术可以用于一种零件的后处理。[图片]图：DyeMansion Powershot C 后处理系统为戴姆勒巴士3D打印备件去除多余粉末，打印技术为粉末床激光烧结。以下是其中几种与3D打印相关的后处理工艺：- 去除支撑结构。简单来说，3D打印是增材制造技术，在加工时材料被逐层添加，从而形成一个完整的零件。正如大楼在施工期间可能需要支撑以保持墙壁和地板稳定一样，许多增材制造工艺也需要格子状结构的支撑结构，以防止新生工件在生产过程中下垂或翘曲，而这些支撑结构在打印完成后是需要拆除掉的。- 表面加工。逐层构建过程还会在所有非水平零件表面上产生阶梯效应，当零件离开腔室，这些打印层通常需要一定程度的平滑，功能表面可能需要二次加工。例如，孔通常需要铰孔或钻孔;螺纹部件必须攻丝或螺纹铣削; 并且，根据工件的尺寸、几何形状以及所使用的增材制造工艺类型，尺寸规格小于±0.005英寸（约0.127毫米）左右的特征需要在CNC加工中心、车床、EDM或磨床上完成。- 清洁多余打印材料。无论是基于粉末床工艺的3D打印，还是基于光聚合工艺的3D打印，在打印完成后，新工件上会有多余的粉末材料或树脂。此时就需要通过相关后处理技术清洁多余材料，并回收剩余打印材料供以后使用。- 一系列后处理组合。近年来，粉末床激光熔化金属3D打印技术（SLM）在最终零部件生产中的应用得到加强，通过SLM 3D打印设备在完成工件制造后，需要进行一系列后处理，包括将打印件与底板进行切割分离，通过热处理去除打印过程中产生的内应力，二次加工，以及零件涂漆、阳极氧化或电镀。类似地塑料3D打印零件也需要表面清洁、表面强化、染色等后处理。后处理的自动化趋势尽管针对3D打印件的后处理工艺种类多而看起来难以操作，但实际上很多传统加工领域所使用的零件后处理技术对3D打印零件是同样有效的。3D打印后处理技术的挑战是，随着该技术从少量的原型件制造转变为主流的最终零件生产技术，如何扩展和实现后处理的自动化，以支持增材制造技术在批量生产中的应用。目前3D打印技术正在快速的发展变化中，原本使用人工来完成原型甚至几十个零件可能具有成本效益，但当通过3D打印技术制造的零件数量为1000件或更多时，人工方式将会失去成本效益，这就是为什么更高效的后处理方法现在变得越来越重要。而高效、自动化的后处理不仅仅是对速度的需求，质量可重复性和一致性是同等重要的属性。数据驱动和智能化软件，是实现高效、自动化3D打印后处理的要素。以针对塑料3D打印零件的后处理工艺为例，自动化、经济高效的后期处理取决于：硬件、软件和化学工艺。3D打印是一种数据驱动的数字化制造技术，数据能够用于管理塑料3D打印零件在后处理时所需的化学能和机械能。根据3D科学谷的市场观察，有的企业针对塑料3D打印件开发了智能化软件，用于驱动自动化支持移除和表面处理，并精确控制后处理所需的化学能和机械能。这类自动化的3D打印后处理技术，也是3D打印实现批量生产应用的重要条件。从零件后处理的角度来看，零件是通过哪种工艺制造的并不重要，重要的是找到合适的后处理工艺组合，实现最终用户对于零件表面质量、力学性能等要求。对于包括3D打印、后处理工艺在内的整个生产工艺链的良好理解，有助于为3D打印零件找到最具成本效益的制造解决方案。

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说到“3D打印”大家肯定都不陌生但要讲建筑业的“3D打印”大家可能会发一脸的“黑人问号gif”What～房子也能3D打印？没错，因为有SSGF！什么是SSGFSSGF是碧桂园自主创新研发的一套新型装配式建造体系，具体的让我们来“爬楼”了解一下吧！[图片][图片][图片][图片][图片][图片]建筑业的“3D打印”果然名不虚传，更具有新时代四大建造优势：拒绝渗漏、拒绝空鼓、减少空间浪费、提高安全性。云麓国际社区SSGF工艺SSGF有这么多好处，怎能让人不爱？下面，一起来看看SSGF在云麓国际社区建造中的应用吧。[图片]1智能爬架SSGF自升式爬架具有安全、节能环保等优点，爬架跟随楼栋主体进度爬升，主体封顶后半个月解体拆架，为外墙施工的有序提效创造了条件，并提升了安全系数。[图片]（SSGF项目工地模拟动画）2建筑模具+全现浇混凝土外墙SSGF的外墙采用高精度铝模等建筑模具搭建框架，再用钢筋混凝土浇筑，整体一次成型；建筑模具承重强度高，不易变形，平整度高，并且浇筑墙体无需砌砖、抹灰，从源头上大幅减少渗漏、开裂、空鼓、脱落等质量问题。[图片]3楼层截水系统SSGF设计跟主体进度同步的截水系统，对施工用水和雨水进行有组织的拦截与引流，楼上施工的水不会流到楼下，互不干扰；实现楼层干湿分区，为装修的有序提效创造了条件。[图片]SSGF工地开放日SSGF不仅在建造施工上优势明显，还实现“全天候工地开放”，首创“先看工地，再买房”的理念，让消费者来监督工程质量和安全文明施工，同时，又能让消费者真正透明化地了解房子建造的过程，对每一道工序都有所了解，买得安心，住得放心。4月20日将迎来碧桂园云麓国际社区的“工地开放日”，届时欢迎各界朋友及职业客户莅临现场互动交流，分享建造工艺，品鉴云麓初容。

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我们看到越来越多的3D打印研究项目使用废料或回收聚合物来制造商品。设计师和制造商也在探索使用废物作为3D打印的输入。这些方法不是灵丹妙药。为了可挤出并且功能良好3D打印材料通常需要一定比例的原始（新）材料。聚合物在重熔，研磨，再次挤出时会降解，因此只能回收有限次数。可悲的是，大多数已经看到的“再生长丝”项目表现不佳。同样，大多数“通过将废物变成3D打印的东西来拯救世界”项目的天真和乐观以及低价值都很高。我们的市场中有太多的福音传道者，有太多人认为他们有“愿景”，而其他一切都会随后落实到位。我们得到的大多数绿色3D打印项目在执行方面都很糟糕。他们通常不雇用聚合物人员或经验丰富的挤压人员或工业人员。Yippee我们要拯救世界废话只会让希望变成幻灭。我很乐观，但目前我们正在看到一种技术上的可笑性，坦率地令人作呕。在全球范围内，人们真诚希望投入时间和精力来减少塑料浪费。这个美丽星球周围的人真心地担心我们在错误的地方扔掉了太多的东西。一个精明的营销人员或商人可以很好地利用这一优势来获得成功，同时重新利用聚合物废物。这不是一些可爱的事情，而是一个等待被剥削的巨大商机。每年都会丢弃数百万公斤的可用材料。这些已经被有效地分配了每公斤0美元的价值，因为它们已被使用过一次并存放。它们的价值并不是PET瓶，袋，包装; 它可以全部重复用作新产品的有价值的输入。世界各地有数十亿公斤的免费物品等待收集，以便它们可以变成金钱。你的钱，如果你想要的话。每年都有数十亿美元投入到地面。每天宝箱都会降落到地球上一百万次。忘记你的“它就像Netflix但是有氧运动”的商业理念。我有一个字给你：垃圾。什么比成为亿万富翁更好，而不是其他人抛出的东西呢？放下无所事事的自由东西，等待被转化为某种东西。关于3D打印，我看到了一些可以立即使用它的方法。在家庭消费后回收系统[图片]在家中的研磨机和挤出机解决方案将PET瓶回收到长丝中，使得该人每公斤成本约0.50美元可以打印他们想要的任何东西。公司正在努力解决这个问题，但要做到这一点，这是一个看似困难的挑战。美国国家航空航天局迫切希望在太空中做到这一点，世界各地的军队也正在努力解决这个问题。 这让你的蛋糕吃了它的场景也会让人们通过使用他们免费获得的废物来消费和享受。机构现场回收大学每年使用数万个PET瓶。在这个创业理念中，一个更大的更有效的系统将出租给大学，以便他们可以获得免费的长丝，以回收所有他们的PET瓶。大学往往是可爱的，通过以这种方式让一个校园回收将是一个巨大的胜利，同时使他们能够以非常低的成本3D打印（或注塑）许多东西。集装箱回收和3D打印[图片]以上的容器化版本（事实上，上面的每个启动想法都可以以模块化的方式成为同一个公司）。集装箱化会让你把它放在某个村庄或远程军事场所。PET水瓶是现代军队中最大量的废物产品。与此同时，前沿地区的废物处理对军队来说是一个巨大的问题，可能导致部队生病。货物运输需要大量的部队建设以及胃变得更大以供养自己。集装箱化的回收和3D打印解决方案对军队和穷人都是一个福音。[图片]

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刘忠军 北京大学第三医院大外科主任，博士生导师。主要研究课题为脊柱肿瘤的外科治疗与研究、脊柱微创外科技术的应用与研究、脊髓损伤的干细胞移植研究。3D打印的脊柱植入物[图片]刘忠军在手术中将3D打印植入物植入患者体内[图片]“能不能用3D技术打印人体‘骨骼’？”8年前，当北医三院骨科医生刘忠军冒出这一想法时，自己心里也很没底。毕竟3D打印才刚刚兴起，如果手术应用中失败了，也没有相应的法规来保护医生。但刘忠军决定冒险一试。那年，他53岁，在外科治疗与研究领域已功成名就。为患者脱下金属“铠甲”这些年，骨科医疗技术的进步，内固定器材的作用功不可没。过去，病人骨折后，往往要长时间躺在床上，通过打石膏或做牵引的方式让局部骨骼保持稳定，慢慢愈合。到上世纪80年代后，内固定金属器材逐渐进入临床，可帮助患者进行骨骼结构重建，大大缩短了康复周期。然而，受传统工艺所限，也只能生产一些或圆或方的规则形状内固定金属器材。在人体脊椎上，以结构最为复杂的寰椎和枢椎为例，其形状怪异，传统内植物显然无法适应人体骨骼的复杂结构。2011年，与北医三院骨科合作研发国产人工关节产品的医疗器械公司从瑞典引进了一种3D金属打印设备。“只要计算机能设计出来的，不论结构多复杂、图形多怪异，它都能‘打印’出来。”3D金属打印设备的独特之处让刘忠军感叹不已，“这是以往其他工艺都不可企及的。”脊柱外科手术面临的难题，是不是也可以借助3D技术来解决呢？当时，刘忠军所在的骨科已连续多年致力于脊柱肿瘤的手术治疗。在外科领域，脊柱肿瘤手术被公认为最难最危险。而最棘手的是：脊柱结构复杂，要做到彻底切除肿瘤，往往要在360度范围将一节或多节脊椎切上整整一圈，只留下被围绕在中央的脊髓、神经和血管。切除肿瘤之后缺损的脊柱怎么修复？脊髓、神经和血管结构又如何被可靠保护？传统办法是用钛网（一段柱状钛合金网笼）填充进一些骨质做支撑，代替原来的椎体，通过钛网中骨头与相邻骨头的融合完成上下的连接。但是，钛网植入后只能做到部分贴合，牢固性大打折扣，骨融合周期漫长且存在不确定性。钛网支撑固定的局限性，给患者术后康复带来不少痛苦。在寰枢椎部位肿瘤切除后，需要给患者在颈椎部位佩戴一个外部支架：将一个金属圈用螺钉拧到颅骨上，再穿上一个坚硬材质的背心，然后用金属连杆把头环和背心连接起来……以确保患者头部、颈椎保持不动，等待骨头慢慢融合稳定。“这样的‘铠甲’，至少要穿3个月以上，时间长的甚至要穿一年甚至几年。患者很痛苦，但这也是当时惟一可行的手段。”这些年，刘忠军曾多次目睹患者因体内的内植物发生位移引发的险情。用3D打印技术来制作肿瘤切除后的内固定器材，不就让患者摆脱“铠甲”了吗？技术灵光，让刘忠军看到了帮患者摆脱痛苦、快速康复的希望。橡皮泥打通合作“经脉”用3D打印技术打印“骨骼”， 让掌控3D打印的工程技术专家也大吃一惊。毕竟这是打印一件形同骨骼的内植物，没有经验可以借鉴。刘忠军想要研发的第一个内植物就是人工枢椎，但一开始就遇到了麻烦。医生和工程师的语言并不在同一个“频道”上。医学专用术语和解剖名词，工程师听不懂；计算机和工程专业语言，医生也难以理解。小小的人工枢椎，其骨骼解剖结构非常复杂特异，无论刘忠军怎么画图、讲解，都难以让掌控3D打印的工程技术专家理解其外部图形和内部构造。几轮沟通后，刘忠军灵机一动，用橡皮泥捏了一节枢椎椎体模型交给技术人员，“就照着这样做。”笨办法反倒很有效，技术人员照此打出样品，又经过反复修改，一个标准3D打印枢椎最终做出来了。经过这个小插曲，双方的合作默契了起来。很快，刘忠军的团队和3D打印工程技术人员组成了一个科研小组，每月按时举行一次例会，及时讨论3D打印技术进展规划。人工枢椎成为研究团队开发的首个“定制化”3D打印内植物，有了3D打印人工枢椎，医生为患者切掉肿瘤后，就可以用最先进、最可靠的技术修复颈椎的结构。“人类的骨骼是有孔隙的，这些孔隙为骨细胞的生长提供了空间。3D打印技术的优势，恰恰是可将金属内植物的表面和内部制作成微孔形态。”研究中，刘忠军发现，这些微孔就像海绵的空隙一样，在骨骼接触后，骨细胞可以生长进去，将植入物与骨骼融为一体。如此一来，就不需要再像以前那样在网笼中填充骨质，而是由真骨与人工植入物融合，这在实现术后早期固定和远期稳定上具有极大的优势。然而，3D打印的内植物，不是做出来就能立马用到临床上的。按规定，产品研发要证实其安全性，虽然骨科内植物的钛合金材料经多年使用，其安全性已得到验证，但是工艺变了，其强度还够不够？放在人体内是否安全？这些都是未知数。2012年，北医三院启动了椎间融合器、人工椎体和髋臼杯三个3D打印项目的临床观察。刘忠军带领团队工作人员先从动物实验开始，将设计出的金属材料放入动物体内观察各种指标变化，放入骨骼间察看生长情况，再做生物力学强度测试、生物安全性评价……此后的几年间，团队进行了十几项脊柱外科的3D打印植入物研究，在羊身上进行动物实验，内植物与相邻骨组织间融合良好。接着，刘忠军团队经获准开始临床试验。“我们必须完成一定数量的病例，拿出结果，才能证明内植物有效。”刘忠军说。不断积累的临床数据，一次又一次证明了3D打印金属内植物的安全性。体内植入领域数个“世界首例”2014年，刘忠军接诊了患有枢椎恶性肿瘤的小明浩。经穿刺活检，确诊小明浩体内的是尤文氏肉瘤。尤文氏肉瘤是一种病情发展迅速、恶性程度高的溶骨性病变。如果不及时手术，长在小明浩枢椎部位的尤文氏肉瘤，随时可能出现不可逆的脊髓损伤，导致孩子完全瘫痪、呼吸骤停。人的颈椎由七节椎骨组成。其中，最上面与颅底相连的两节分别为寰椎和枢椎，这两块椎体位置和形状都比较特别。经过谨慎研究，刘忠军和团队决定为小明浩的枢椎进行前路和后路两次手术。这种手术难度很高，仅切除被肿瘤侵蚀的枢椎还不行，还要想办法在第一和第三颈椎之间填上植入物，帮助小明浩能把头抬起来。刘忠军将小明浩枢椎的CT数据传给制造企业，工程人员再将数据通过软件分析重建三维立体图形。通过软件识别患者骨骼内的病变部位，工程人员提取此骨骼信息以及病变组织信息，以此为基础，进行假体设计。设计好后，工程人员将钛合金粉放入3D打印设备的高温工作舱内，依据假体的设计数据，为小明浩量身打印出一个金属枢椎内植物。刘忠军现在还清晰地记得那台手术。2014年7月31日，在历时5个小时的手术中，他先慢慢剥离小明浩枢椎周围的神经、颈动脉等重要组织，最终到达癌变部位，将被恶性肿瘤侵蚀的枢椎，全部清除干净……最后植入3D打印制作的人工椎体。“之所以敢这样尝试，是因为我们在研究3D打印脊柱植入物方面已经探索了近4年了。对于这项技术的安全性，我很有信心。”刘忠军说。虽然很有信心，但压力是现实的。毕竟，人命关天。令人欣喜的是，术后几天，小明浩就能戴着支具下地行走，一个多月后更自己走出了医院大门。这次手术，成就了世界首例3D打印钛合金人工椎体植入术。此后，北医三院骨科参与研制的我国3D打印人体植入物——人工髋关节、人工椎体和椎间融合器相继获得国家食品药品监督管理总局（CFDA）注册批准，这标志着我国3D打印植入物已迈入产品化阶段。至今，这三种内植物仍是国内仅有的获得注册证的3D打印金属内植物产品。2016年，刘忠军又一次挑战了世界首次金属3D打印定制大跨度人造脊椎植入手术。患者袁先生体内5节长达19厘米的脊椎被恶性肿瘤侵蚀。脊柱的周围包绕着重要的脊髓、神经和血管，把脊柱肿瘤整块拿掉，肿瘤残留的机会才会减到最低。这意味着，要搏一线生机，这5节脊椎就必须整块切除，同时放入人工脊椎。要知道，在过去没有3D打印钛合金骨科植入物的时代，面对这种患者，医生几乎束手无策。刘忠军再次迎难而上，他不仅成功拿掉袁先生身上的整块肿瘤，还为他植入了一个大跨度的3D打印金属人工椎体。术后半年复诊时，袁先生便恢复了日常生活,每天不仅可以接送孩子，还能开车、骑自行车，几乎和生病前没两样。更令刘忠军欣喜的是，袁先生身上出现了“骨融合迹象”。原来，得益于人工椎体表面的微孔设计，相邻的骨头可以长入孔隙，而袁先生体内植入的那五节“外来”脊椎，已与他原有脊柱稳稳地连接在一起。一次次开创性的成果，让刘忠军领衔的骨科3D打印技术一步步冲刺到国际领先地位。今年，“3D打印钛合金骨科植入物的临床应用与关键技术研究”摘得北京科技进步奖一等奖。法律空白下的创新担当当患者及家属在为高难度手术的成功喜极而泣时，或许并不清楚：每主刀一台用到3D打印内植物的手术，刘忠军都要默默承受着巨大的压力，这样的手术他已经主刀了上百例。由于医疗产品，尤其是植入人体内产品的特殊性，审批过程往往十分严格且漫长。有些法规，比如个体定制化医疗器械管理法规，在我国还是空白。这意味着一旦手术出了问题，甚至没有法律能够保护医生的权益。因此，早期开展手术时，刘忠军和团队医生只能一遍又一遍地向患者及家属科普3D打印钛合金骨科植入物的技术研发情况，尽可能让他们理解风险与效果并存的最佳手术方案。“他是一个真正专注于医学事业的医生，因此在专业技术上才能达到一个境界，做出这么多创新成果。”在刘忠军的助手蔡宏眼中，这位早已功成名就的骨科专家，一猛子扎进3D打印这个结果难料的全新研究领域，所靠的，除了勇气，更多的是为患者消除病痛的初心。“明知道有更好的医疗技术，却因为怕承担风险而不给患者用，这一点，我自己就说服不了自己。我相信，任何一个有责任心的医生，都会和我做出一样的选择。”刘忠军这样说。百事之成，必在敬之。刘忠军说，人要对自己的职业有责任心和使命感。作为骨科医生，刘忠军偏偏颈椎、腰椎都不好。平时，在做脊柱外科手术时，往往一站就是几个小时，甚至十几个小时。在这个过程中，主刀医生不仅要处于高度紧张状态，还要一直保持身体前倾的低头动作，几乎没有机会变换姿势或者放松一下——天长日久，自己也“积攒”下了一身职业病。刘忠军常常这样教导自己的学生：医生的本分是给患者治病，但现在医学发展并不完善，医生有责任去改变现状，减少患者的病痛。“大医院的医生比别人有更好的条件和更多的资源开展创新研究，如果不努力做点什么，也是一种失职。我们医生要对得起病人的期待和信任！”人体206块骨头都可3D打印61岁的刘忠军，每天疾走穿梭在诊室、病房、手术室、实验室之间，谈及3D打印技术在医学上的应用前景，他很乐观：人体有206块骨头，都可能用到3D打印技术。目前，他正在和医院药剂科、北医药学院的科研人员一起进行交叉学科的研究。“我们正从3D打印向‘4D’打印发展。”刘忠军口中的“4D”其实就是“3D+治疗功能”的模式。其中一项就是微孔载药，比如医生可以对患者的3D打印金属内植物表面做一些处理，在微孔里添加一些药物，在手术的同时实现抗菌、抗肿瘤、抗结核等功效。“像外伤感染出现骨髓炎的患者，可以把抗菌素添加到微孔里，起到局部缓释、抗菌的作用。”当前，较多国产医疗产品属于低端产品和仿制品，很难与实力雄厚的国外大公司相竞争。而国内医疗行业过多依赖进口高端医用设备和器材的现状，也是患者看病贵的主要原因。以骨科手术为例，患者70%-80%以上的费用都花在了医用耗材上。此时，具有自主知识产权的国内创新性医疗产品的出现，同时兼备价格优势和技术优势，将推动这一医疗竞争格局的转变。“在3D打印金属内植物等创新医疗技术面前，我们与国外同行站在同一条起跑线上，只要能抓住先机，就有可能走在前面，就有可能做到领跑而不是跟跑。”刘忠军说。

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[图片]用一根普通的金属丝作“墨水”，就能打印出航空、航天、电力、核电、船舶、军工等领域所需的零部件结构。近日，上海产业技术研究院研制出国内首台具有实用价值的“同轴送丝激光金属3D打印机”，将为各种关键零部件的制造与再制造提供效率更高、成本更低的解决方案。“上海工业门类齐全，再制造资源丰富，希望我们研制的装备有用武之地。”上海产研院3D打印研发平台主任周伟民研究员说。再制造是一个快速发展的绿色产业，能让旧的零部件焕然一新，从而节省大量原材料和能源，并减少排放。目前，美国的再制造产值已达500亿美元/年，而我国仅为5亿美元/年左右。如何在产业技术上实现“弯道超车”？激光熔覆3D打印是一种很有潜力的新兴技术，具有节材、节能、成形不受零件复杂程度限制等优势，近年来受到工业界的广泛关注。[图片][图片]科研人员展示同轴送丝激光金属3D打印机制造的零部件据周伟民介绍，传统的送粉式激光金属3D打印技术以金属粉末为原材料，利用高压气体喷射到沉积位置，再利用激光照射熔化，最后凝固成形。这种技术在航空、航天、核电等领域得到了一定应用，但存在粉末利用率低、有粉尘污染等问题。为此，上海产研院围绕激光熔覆3D打印技术展开攻关。经过近两年自主研发，一台同轴送丝激光金属3D打印机最近问世。它通过一个激光熔覆头，将一束高功率实心激光转换为同轴环形激光，并聚焦在工件上；金属丝从环形激光的正中心同轴送入熔池，进行熔化沉积。这台装备的最大激光功率达3000瓦，丝材直径为1.0—1.6毫米，使用316L不锈钢时的打印速度是5—30克/分钟。它已成功打印出一个直径60毫米、高250毫米的圆环样件，由600多层堆积而成，表面粗糙度仅为15微米。经测试评估，这台同轴送丝激光金属3D打印机达到了国际先进水平。[图片]科研人员在操作同轴送丝激光金属3D打印机上海产研院博士后王涵表示，使用金属丝代替金属粉末具有很多优点。金属丝更便宜，利用率更高，也更容易保存，而且不会对周围区域产生污染。以钛合金为例，金属丝的价格是300元/公斤，仅为金属粉末每公斤价格的十分之一；用金属丝打印材料的利用率可以达到100%，而用金属粉末普遍不超过30%。这两个成本，就相差30倍左右。而且钛合金是战略级贵金属材料，其利用率的大幅提升对国防建设具有重要意义。[图片]科研人员在操作同轴送丝激光金属3D打印机根据计划，上海产研院3D打印研发平台将在今年年内，具备关键零部件的修复再制造能力；未来两年内，实现同轴送丝激光3D打印技术在修复再制造领域的产业化应用，为国内工业制造和再制造产业发展提供利器。

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3D打印机为我们生活带来了许多便利，不管是在教育、工业、医疗还是建筑领域。今天，我们将告诉你有关3D打印机在造船业的运用领域。最近，Naval Group和Centrale Nantes开发了一个改善船只性能的项目，充分利用了3D打印数字化制造改善了船舶性能。[图片]Naval Group和Centrale Nantes为Horizon 2020（H2020）项目RAMSSES（可持续和高效船舶先进材料解决方案的实现和演示）启动了这个3D打印刀片系统。该计划的目的是展示先进材料的优势，为造船找到新的解决方案。该方案的主要目标是改善船舶的投射。使用3D打印机打印相对大型的部件，如直径6米和300千克的螺旋桨，这是传统制造技术无法做到的。他们首先使用WAAM技术或用于3D打印的Wire Arc技术，3D打印不锈钢三分之一刻度空心叶片演示器。机器人焊接臂在金属线原料上使用电弧等离子束来制造3D物体。还可以使用这种3D打印技术在现有表面上进行打印。该打印过程不到一百小时。3D打印技术越来越多地用于造船业。我们尤其可以看到金属3D打印在海军工程，航空或航空航天等领域的应用日益增多。[图片]在过去几年中，我们可以看到3D打印机的需求日益增长，而3D打印机制造商也在不断更新发布越来越多能够打印更大容量的机器。这种大型3D打印机的使用在建筑领域尤为明显，建筑规模的3D打印为优秀的建筑项目提供了生机，甚至有些结构可以使用带有机械臂的令人印象深刻的打印机在一个部件中直接打印。3D打印技术仍在迅速发展，其所有优势现在在不同领域都可见，它优化了我们建造房屋或船只的方式，同时也改善了产品本身，3D打印技术的未来似乎也每天都在不断创新和不断地被人们所依赖。

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岳阳1岁5个月的小男孩小豪（化名）生下来就与众不同，头颅外观扁平像一艘小船，家长一直知道小豪这样的外观是不正常的。也曾四处求医，但始终没找到小豪的病因所在，头颅畸形也越来越严重。偶然的机会，妈妈看到电视上播出儿子类似疾病的报道，再次燃起希望的她带着小豪来到了湖南省儿童医院神经外科，在医院孩子被确诊为狭颅症（失状缝早闭），必须尽快手术治疗。[图片]（舟状头畸形）神经外科主任吴水华表示，狭颅症是以颅缝早闭、眼眶浅、眼球突出、鹰钩鼻、上颌骨发育不良、下颌相对前突等面部发育不良为主要表现，严重的还会引起颅内压增高、失明等并发症。随着年龄的增长，不仅孩子的外观得不到改善，智能发育也会落后。晚期可出现头痛、恶心、呕吐等症状。部分患者可因大脑皮质萎缩而出现癫痫发作。狭颅症约占头颅异常的38%，因颅缝过早闭合，使颅骨生长受到限制，阻碍了脑的发育，从而产生了颅内压增高。其临床表现主要为各种不同形状的头颅畸形，如尖头畸形又称塔状颅，舟状头畸形又称长头畸形等。手术是治疗的唯一途径。其主要目的是扩充颅腔容积，解除早闭以及定容颅腔颅骨对大脑发育的阻碍。[图片]（吴水华主任为家长讲解狭颅症）婴幼儿大脑发育迅速，2岁已达到成人的70%-80%，因此2岁之前手术最为恰当。通过颅骨重建，解除早闭颅骨对大脑发育阻碍，预防智力、精神、语言、运动等功能迟缓发育的发生。定期监测头围可早期发现大脑发育异常，头颅的大小是以头围来衡量的，头围的增长与脑的发育有关。定期监测婴幼儿的头围发育情况，可以及时发现头围过大或过小的异常现象。如果头围过大，要注意有无脑积水、佝偻病等疾病；头围过小则常常伴有智能发育迟缓。正常新生儿出生时头围约34厘米左右，第1个月增长最快，平均增长2.8厘米。第2个月增长1.9厘米，第3个月增长1.4厘米，以后逐渐减慢，4-6个月共增长3.0厘米，7-9个月共增长2.0厘米，10-12个月共增长1.5厘米。一般男孩头围1岁时小于43.6厘米、2岁小于45.6厘米、3岁小于46.8厘米；女孩1岁小于42.6厘米、2岁小于44.6厘米、3岁小于45.6厘米则认为头围过小。头围测量方法：一人让小儿在腿上坐直，另一人站在小儿右方，用左手拇指将标有毫米刻度的软尺零点固定于头部右侧齐眉弓上缘处，软尺从头部右侧经过枕骨粗隆最高处沿眉弓上缘而回至零点，读数。注意软尺应紧贴皮肤，左右对称，有发辫者将发辫松开，并将长发在软尺经过处上下分开。[图片]（术前、术后对比）湖南省儿童医院神经外科已经通过3D打印技术，一比一立体重建患儿的颅骨模型实施了50余例手术，均手术顺利，小豪的手术拟定于4月12日由神经外科主任吴水华主刀。吴水华主任介绍：没有运用3D模型前，医生只能在脑海中进行手术设计，3D打印技术让医生对手术有了切实的依据和预判，不仅节约手术时间，出血量减少，患者感染的风险也会减小。

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在全球信息化的今天，用3D技术打印房屋已经不再是新鲜事，但能够规模化的打印出真正适合人类宜居的房子，此前却一直没有先例。不过，这个宏伟的梦想将有望于2019年在中国率先实现。近日，全球首家实现3D建筑打印“商用化”企业——北京华商陆海科技有限公司(以下简称“华商陆海”)对外宣布，经过多年的技术研发及工程实践，华商陆海目前已经形成了一套可完全符合现有的国家施工规范和标准“3D建筑打印”整体解决方案。2019年，公司将与中国所有的房地产建筑企业展开合作，让中国消费者率先住进3D打印的房屋。[图片]作为一种全新的建筑方式——3D打印房屋相比传统的建造方式，不仅可节约建筑材料30%-60%、缩短工程施工工期50%-70%、减少人工50%-80%……同时，还可大幅降低施工安全隐患及工程污染。因此，国家相关部门近年来一直在大力扶持该技术的普及应用。2016年，住房城乡建设部下发的《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中就曾明确指出：“积极开展建筑业3D打印设备及材料的研究……探索3D打印技术运用于建筑部品、构件生产，开展示范应用。”然而，由于此前的“3D打印房屋”技术在建筑材料及打印工序等方面，一直未能符合现有的国家施工规范和标准。因此，该技术的商用化进程推进缓慢，众多的房地产建筑企业只能选择驻足观望。基于此，北京华商陆海科技有限公司经过五年的研发与实践，在2018年推出了一套拥有自主知识产权且完全符合现有的国家施工规范和标准“3D建筑打印”整体解决方案。由此，中国“3D打印房屋”的商用化进程也得到了突破性的发展。[图片]华商陆海创始人吴建平对于该解决方案的应用优势，“华商陆海”创始人吴建平在接受媒体采访时表示，建筑行业是国家的民生产业，有着一套严谨的规范标准。“3D打印房屋”的本质是为房地产建筑企业提供一种更高效的建造方式，因此，我们所打印的房屋就必须要完全符合现有的国家施工规范和标准。这其中，在“建筑材料”方面，目前全球各国所公认的是“普通标号钢筋混凝土”。因此，华商陆海就必须遵循这一标准，不能天马行空。值得骄傲的是，经过多年的研发，华商陆海成为了当前全球唯一一家以“普通标号的钢筋混凝土”作为打印材料的企业。在攻克了“打印材料”的难题同时，为了保证所打印的建筑具有更高的结构稳定性，我们摒弃了该领域原有的“拼装式”打印工序，而采用了可达到国家所制定的抗拉、抗震、抗压、抗剪切等建筑强度要求的“现场整体打印”工序。因此，华商陆海所打印的房屋不仅完全符合现有的国家施工规范和标准，甚至比传统建造方式所盖出的房子要更安全，更稳固。正是基于拥有多项“世界第一”的技术优势，华商陆海将有望在2019年率先成为中国房地产建筑企业的“3D建筑打印”技术供应商。对于华商陆海“3D打印房屋”技术对房地产建筑企业的赋能价值，相关业内专家认为，在房地产市场竞争日益激烈的今天，“3D打印房屋”不仅能降低建造成本、提升施工效率……;同时还能为房地产企业的营销工作提供极大帮助。因为，“3D打印房屋”这个概念本身就具有极强的“引流”效应。在国人越来越讲究居住品质的今天，用完全符合现有国家施工规范和标准的3D技术打印而成的别墅或住宅，无疑将比传统的建筑更加吸引社会各界及购房者的关注。据悉，目前已经有多家房地产建筑企业与华商陆海取得联系，希望将“3D建筑打印”技术运用到自身的地产项目中。对此，吴建平告诉记者，华商陆海目前所生产的“龙门式”和“塔吊式”两种不同体量的建筑3D打印机，不仅可以打印平房、别墅及高层住宅等民用建筑;同时，还能打印如博物馆、会议中心等政府工程以及酒店、接待中心等商业地产项目。未来，我们希望能与所有的房地产建筑企业展开深入的合作，一起推动“3D建筑打印”在中国的商用化普及，让中国的购房者在2019年能够拎包入住进3D打印的房屋之中。