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随着3D打印技术的快速发展，其应用领域也越来越广泛。其中，航空航天、医疗、建筑领域是利用3D打印技术较为深入的行业。2019年即将过去，小编为大家梳理了2019年3D打印行业影响力较大、较有典型性的事件，供大家参考。欢迎大家在文末留言分享自己的看法和观点。[图片]用激光烹饪食品，哥伦比亚大学开发食品3D打印机2019年1月，哥伦比亚大学的一位研究人员设计了一台食品3D打印机，使用激光来烹饪食物。博士研究员Jonathan Bluthinger说：“我们已经可以用激光烹饪食物，我们已经可以打印食物了，所以下一个合乎逻辑的步骤是将这两个项目结合起来。”激光食品打印设备几乎与其他所有3D食品打印机一样，通过挤出由混合食品成分制成的糊状物。　　科学家开发3D打印机械手 柔软堪比人手还会弹奏简单钢琴曲2019年1月，由剑桥大学研究人员开发的机械手是通过3D打印软质和刚性材料制成的，用于复制人手中的所有骨骼和韧带，而不是肌肉或肌腱。通过考虑机械、材料特性、环境和手腕驱动如何影响手的动态模型，机器人被“教会”演奏。通过驱动手腕，可以选择手与钢琴相互作用的方式，从而允许手的具体智能确定它与环境的交互。　　科学家用3D打印人造脊髓为神经“搭桥” 让脊髓受损大鼠再度行走2019年1月，研究人员利用快速3D打印技术制造出脊髓，然后成功地将装有神经干细胞的支架植入大鼠严重脊髓损伤的部位。植入物的目的是促进脊髓损伤的神经生长，恢复连接和失去的功能。在大鼠中，支架能够支持组织再生、干细胞存活和神经干细胞轴突从支架向宿主脊髓的扩展。　　研究人员开发生物3D打印机3D Alek解决先天性耳畸形问题2019年3月，总部位于ARC的电子材料科学中心(ACES)的卧龙岗大学(UOW)研究人员开发了3D Alek，这是一种定制的多材料生物制造3D打印机，旨在创建3D打印人耳。“3D Alek”打印机采用由UOW的ACES研究人员和澳大利亚国家制造工厂(ANFF)开发和制造的专用生物墨水，以协助再生软骨，用于重建耳部手术。　　科学家开发出能够检测水分变化的3D打印塑料复合传感器2019年3月，由马德里自治大学(UAM)的Pilar Amo-Ochoa领导的西班牙 、以色列科学家团队开发了一种多功能3D打印塑料复合传感器，能够检测微量水。值得注意的是，3D可打印材料无毒，在潮湿条件下颜色从紫色变为蓝色。　　麻省理工使用3D打印来构建“折纸”机器人抓手2019年3月，来自哈佛大学威斯研究所和马萨诸塞理工学院计算机科学人工智能实验室以及麻省理工学院CSAIL的一组研究人员开发出一种机器人抓手，它使用3D打印的折纸结构，可以提升自身重量的100倍。使用机器人手设计后，他们的机器人能够拾取锤子、汤罐、酒杯、花朵等各种各样的物体。　　3D打印凉亭亮相河南郑州2019年3月，太空灰3D建筑打印技术团队在河南郑州的3D建筑特色园区里面把凉亭打印了出来，这是采用3D建筑打印工艺建造出来的古建筑凉亭。凉亭的顶部是一个穹顶结构，主体打印主要涉及到支撑的打印和钢筋的布筋工艺等，用到控制程序中的暂停和续打定位功能。打印材料是普通42.5标号水泥，挤浆口直径30mm。该3D打印凉亭用时大约12小时。　　Nanofabrica宣布推出微米级3D打印技术2019年3月，总部位于以色列的精密增材制造技术开发商Nanofabrica宣布推出其微级分辨率3D打印技术。Nanofabrica的工艺基于数字光处理(DLP)，与自适应光学相结合，可实现可重复的微米级分辨率。该工具与一系列传感器相结合，可实现闭合反馈回路。通过在半导体和3D打印交叉点工作，Nanofabrica能够构建具有复杂微细节的大“宏观”部件。　　科学家使用患者的细胞3D打印一颗微型的活体心脏2019年4月，以色列科学家创造了一种血管化的人类心脏，使用3D打印机将患者的人体组织结合起来。据了解，这是次成功地设计和印刷了一个充满细胞、血管、心室和腔室的整个心脏。由人体细胞和患者特异性生物材料制成，为未来医学界人士设计和研制个性化组织和器官提供了可供参考的案例。　　科技与艺术相结合 3D打印赵州桥现身河北工业大学2019年10月，在河北工业大学北辰校区中，一座单拱跨度18.04米，桥长28.1米，按照赵州桥1：2缩尺打印后现场组装的3D打印仿古“赵州桥”隆重亮相。桥栏杆整体形态设计迎合了赵州桥孔洞曲线，桥面与栏板加入桃花元素，寓意桃李满天下。同时，栏板嵌入了1903、1912、1929、1952、1995、2019等年份的字样，寓意河北工业大学建校116年的发展。　　2019增材制造国际高峰论坛隆重召开2019 年 11 月 27 日，“第六届 3D 打印智能装备展暨2019增材制造国际高峰论坛”在深圳国际会展中心隆重举办。本次展会的展览范围包括3D打印机、三维扫描与软件、3D打印材料、3D打印技术、其他快速成型技术、逆向工程技术、表面处理、3D打印服务等。2019年，许多国家在3D打印医疗领域纷纷加大投入力度，并已经在技术攻关、新型材料研发、装备研制等方面取得了诸多突破。我国作为世界经济体中的重要组成部分，在3D打印、物联网、云计算、大数据等技术研发方面了投入了大量的人力物力，力争在3D打印、机器人等领域取得新成果。2020年，也许3D打印在医疗、教育、建筑等行业能够带给我们更多惊喜！

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粉末床选区激光熔化（SLM）3D打印技术为构建具有自由形状和复杂特征的零件提供了极大的自由度，但面对这种与传统技术截然不同的增材制造方式，如何既满足用户对零件设计优化与机械性能的要求，又能够合理控制增材制造成本，是开展面向增材制造的设计时所需要考虑的因素，也是一个需要在应用实践中探索与积累的过程。本期，我们将分享一个3D打印除尘通道零件的设计案例，设计团队通过仿真驱动设计、打印参数优化等方式实现了零件优化设计的既定目标，并合理控制了增材制造成本。仿真驱动的设计方法工程服务企业埃特博朗（ Etteplan ）为客户重新设计了一种除尘通道零件，该零件的原始零件是用传统方式制造的，存在的问题是成本高，并且因体积偏大而给设备装配带来困难。因此，客户希望对现有的除尘通道进行设计优化。经过评估，埃特博朗采用金属3D打印技术对此部件进行再制造，增材制造工艺释放了除尘通道的设计空间，优化后的部件比原始方案重量轻、成本低，并且气流特性得到改善。埃特博朗为除尘通道项目组建了团队，成员包括增材制造设计、增材制造生产和打印过程仿真方面的专家。在整个设计过程中，使用了增材制造生产成本估算工具和增材制造过程仿真软件。[图片]除尘通道零件增材制造设计迭代（左-右）。来源：Etteplan除尘通道零件的第一代增材制造设计去除了多余的材料，并获得平滑的内部空气通道。在这一点上，设计团队使用了过程仿真软件进行除尘通道零件摆放方向优化，从而分析出摆放方向对构建时间、支撑量以及所需的后处理工作量和预测的变形/变形水平的影响。设计团队确定了两种比较优选的摆放方式。虽然按照这些摆放方式，单独计算一个组件的打印时间长，但能够充分利用打印构建板的空间，这意味着能够在打印构建板中摆放的组件数量达到最多，即能够在一次打印中同时制造的组件数量最多，从而使得每个组件的打印时间少于其他摆放方案。[图片]两种优选的零件摆放方向（上图）。设计团队对零件的200多种摆放方式进行了对比，下图中的绿色区域表示最短的构建时间、最低的支撑量、最少的后处理和最小的变形，红色区域表示相反的。来源：Etteplan接下来，设计团队对第一代增材制造设计方案进行了修改，从而提高在首选方向上的可打印性，并减少对支撑结构的需求。为了确定在哪里需要使用支撑结构，设计团队对选定摆放方向的组件进行了打印过程仿真，这将确保打印过程中不会发生因变形引起的零件与刮刀的碰撞，并确保最终变形水平在合理范围。在此阶段，设计团队还使用了增材制造成本估算工具，估算和比较各种设计方案与原始传统制造零件的成本。估算结果表明，仅制造单个3D打印零件所需的材料和时间成本昂贵，但是如果一次打印同时制造11个零件，则3D打印成本与传统制造成本基本持平。设计团队对除尘通道零件做了进一步的设计优化，将4层零件堆叠摆放在同一个打印构建板中，使用这种方式能够在一次打印中制造出120个零件。打印过程仿真再次被用于估算零件所需的支撑结构，以及对打印过程进行了仿真模拟。[图片]左1 为带有支撑结构的4层堆叠的除尘通道零件。其余图片为过程模拟，绿色部分为无变形，红色、黄色和白色代表了变形的级别，白色为最高级别。来源：Etteplan优化除尘通道设计，最大化单次打印中可打印的零件数量等设计优化工作，使得单件3D打印除尘通道零件的成本比传统零件制造成本低 40%。同时，由于通过增材制造技术建立了更为灵活的供应链，客户能够实现除尘通道的小批量按需生产。以上部分展示了面向增材制造的零件设计迭代过程，设计团队最终找到了实现更低制造成本的设计方案。但是实现更低的制造成本、更灵活的供应链，仅是除尘管道零件3D打印应用的部分价值，根据了解，3D打印及面向增材制造的设计还带来了附加价值，包括：重量减轻50%以上；显著提升的气流特性；比原始零件更易于组装的连接设计。[图片]除尘通道的首个原型。来源：Etteplan优化工艺参数由于除尘通道不是属于关键的承重结构，因此最终产品并不要求达到具有完全致密材料的最佳机械性能。设计团队对3D打印工艺参数做了一定优化，零件的机械性能只要足够满足应用需求即可，这样使得打印时间得以缩短。[图片]4层堆叠摆放的除尘通道零件，一次打印可同时制造120个。来源： Etteplan设计团队与粉末床金属3D打印设备制造商SLM Solutions 公司合作优化了工艺参数，提高部分不可见区域的打印速度，同时在其余部分使用标准的高质量工艺参数。此外，对支撑结构进行了优化，最大程度地减少材料的使用，并且使得打印后的粉末清除更加容易。这些优化使得打印时间减少了25％。

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人间生命的恩赐是如此神奇，以至于如果您考虑得太久，您可能会发现自己被这一切的复杂性所淹没。您可能对当今的许多技术也有同样的感觉，对于3D打印，以及机器人技术，虚拟现实，甚至4D打印，您也可以理解。试图理解像Chuck Hull这样的发明家是如何想到创建在如此多的层次和系统上运行的软件，硬件和材料的概念的，这真让人不可思议。但是，自1983年第一台3D打印机问世以来，3D打印技术已取得了举世瞩目的成就。[图片] 赫尔（Hull）的3D打印半身像，使用3D Systems ProJet x60打印机和他著名的第一台3D打印机SLA-1上（照片：国家发明家名人堂）如今，研究人员创造和使用复杂的技术，这些技术帮助他们在发现方面以及为关键应用创造新产品和工具方面不断进取。尽管医学领域尤其受到2019年研究的严重影响，但许多其他领域也是如此。从医学开始，这是今年中国3D打印网要关注的五个研究领域： 医学今年3D打印技术在医学领域所带来的创新是引人注目的，而对于那些没有在智囊团或显微镜前度过时光的人来说，它们在某些方面几乎令人难以理解。不可否认的是，关于3D打印的很多事情都是娱乐和游戏。毕竟，今天，您可能会在许多小学里找到一台3D打印机，让孩子们学习如何制作小物件和小装饰品，甚至可能在下午或傍晚在您当地的图书馆中发现令人惊讶的年轻学生坐在实验室里进行3D设计。自己观看，然后专心观看各层如何从台式3D打印机逐一打印。这样一来，最初的兴趣变成了对学习和创造的热情，许多学生可能会继续打印诸如义肢之类的医疗设备或从事其他研究项目。但是，当我们研究拯救处于丧失生命边缘的患者的时候，3D打印的就变得越来越重要。研究人员致力于寻找更好的方法来治疗患者，尤其是那些患有癌症和其他危及生命的疾病的患者。可以制作3D模型以多种方式复制肿瘤并帮助外科医生，从对患者及其家人的诊断和教育到帮助医学生进行培训，但最终，外科医生可能为他们执行过的一些最具创新性的程序做准备。例如，一个3D模型可能会伴随它们很长一段时间，从诊断到它在手术室中用作围绕小儿骨科手术的手术指南的时间。在过去的一年中，医学发明家创造了许多植入物，设备等。在e-NABLE庆祝其帮助他人八周年之际，志愿者几乎遍及世界各地，研究了帮助需要接受3D打印假肢的人的方法。[图片]八周年快乐，e-NABLE！ （照片：e-NABLE）3D打印药物的潜力以及诸如分配器之类的各种外围设备也不断涌现。但毫无疑问，生物打印还是今年的亮点，尽管科学家还没有达到为人体打印替代器官的真正意义，以取代对捐赠者和候补名单的需求，但他们仍在创造令人难以置信实用3D打印模型进行治疗和训练，为急需治疗的患者提供3D打印的钛胸骨，甚至是微型心脏部件。[图片] 3D打印的迷你心脏（照片：BIOLIFE4D）3D打印的这一领域预计只会在2020年进一步扩大，最终，研究人员将成为生物打印和制造人体器官的圣杯。[图片]（照片：BIOLIFE4D）材料：金属与复合材料的3D打印尽管实验室的研究人员继续创建自己的软件和硬件以完成复杂的研究（通常是对现有3D打印机进行修改或使用开源软件），但是材料的研究范围却远远超出了我们几年前的想象。如今，不仅金属的3D打印持续增长，研究人员还在学习更多有关可增强金属粉末的复合材料（例如颗粒增强金属复合材料）的信息，这些复合材料可用于航空航天，汽车等主要应用和行业。[图片] 通过球磨和直接混合制备的TiC / Ti纳米复合粉末中的纳米颗粒分布示意图，为SLM制备。 （照片：新加坡科技设计大学）添加剂和金属（以及聚合物）的组合为科学家以及从汽车制造商到军方的几乎每个行业的制造商提供了更多选择。在微重力或零重力环境中发展，太空中的金属3D打印也是研究人员关注的焦点。 航天科学家似乎从未厌倦了有关太空旅行，殖民化，远离地球按需建造材料等方面的研究。当然，许多研究都是由NASA推动的，但公众仍对在不久的将来前往火星（或任何类型的太空殖民地）的想法着迷，当然，在建造过程中必须伴随多种选择，包括机器人技术。同样，材料和复合材料是研究人员的重要研究领域，例如在高温下烧结热固性复合材料以及对航空航天技术的其他研究。[图片]摘自“在航空航天应用中高温烧结热固性复合材料”（图片：“热固性聚酰亚胺复合材料的激光烧结”）同时还创建了许多不同的引擎组件，以及有关引擎推进器和其他零件的广泛研究，以优化火箭和卫星技术。 建筑尽管在不久的将来所有人都可以使用3D打印房屋的现实可能有些牵强，但从办公室到漂亮房屋再到小房子到可能的可负担房屋的各个层次的结构制造都取得了进步。[图片][图片：3DPrinthuset]大型3D打印机已经由许多国家的研究人员制造，其想法是为建筑公司提供令人难以置信的好处，例如价格适中，按需（快速）生产，对工作人员的需求减少等。这些打印机也可能能够快速创建整个社区。[图片] WASP 3D打印机将制造圆形的价格合理的外壳。 （图片：WASP 3D）回到材料研究之后，混凝土一直受到人们的关注，因为研究人员发现了多种方法来挤出一直以来都是非常常规的物质。现在，科学家们正在寻找替代建筑的方法，例如混凝土泡沫板，意在替代传统制造方法的土聚合物混凝土，以及创建更轻巧的空间结构-使用3D打印的最大好处之一就是可以制造更轻的零件-通常情况下，以前根本无法通过传统技术创建的零件。[图片] 混凝土泡沫板能源与发电从多孔阳极到制造电池的新技术，研究人员一直在寻找储存和制造能量的新方法。风力涡轮机受到3D打印领域的广泛关注，因为可以更轻松地创建和维护零件。世界各地的科学家都在试图找到更好的使用风力涡轮机的方法，因为它们拥有无穷无尽的能源，但是从历史上看，它是昂贵的，并且从总体上来说具有挑战性。借助3D打印，研究人员还能够探索改进小型风力涡轮机设计的方法。[图片] 作用在HAWT叶片横截面上的力和速度矢量θ⌢是叶片的切线方向。 以上就是为您盘点的2019年前沿的3D打印技术，您有什么看法，欢迎交流！

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随着技术的进步，我们的想像力也在不断提高。我们可以做的事情的极限慢慢地被推到了越来越远的位置，为新的思想和创新提供了空间。这些想法之一就是3D打印，即能够在3D打印机上的任何地方打印三维物体的能力，使用的材料范围从塑料到某些金属。这项技术为许多不同的行业打开了大门。这些领域之一是住房和建筑业。 3D打印可以使公司和房主都变得更容易，并且它提供了一种可能对环境更友好的选择。借助3D打印，我们已经开始通过更多可用的创意渠道来创造更具可持续性的住房。 材料选择 [图片] Pexels JESHOOTS.com摄影 制造商可以选择各种类型的可持续性和环保材料。虽然塑料是3D打印中最常见的材料，但我们也可以使用天然材料，例如水基材料。尽管即使我们仅使用塑料选项，但它仍比普通塑料更具可持续性。3D打印中使用的两种塑料是ABS和PLA。 ABS是一种基于石油的材料，但是可以定期在3D打印机中重复使用。 PLA是由植物制成的，是一种更具可持续性的选择，尽管它们两者都比常规建筑材料更有用。 3D打印对房屋行业的最大贡献之一就是地板。可以使用乙烯基，陶瓷和亚麻油地毡进行3D打印地板砖。将来，建筑商甚至可以打印出橡胶地板，而橡胶地板是一种非常可持续的选择。橡胶是从橡胶树中采集的，在提取过程中不会受到伤害。 建筑中的3D打印示例 [图片]照片由维基百科共享 建筑行业的3D打印并不是一个新的前景。尽管3D打印最初是在1980年代创建的，但我们在1990年代开始在建筑中使用该技术。从早期开始，我们就对这种做法有了更丰富的经验，并且建筑和3D打印之间的合作伙伴关系正在逐步普及。实际上，大型移动打印机甚至现在已经在全球的建筑项目中使用。 荷兰埃因霍温科技大学，向世界展示了在可持续建筑和房屋中使用3D打印机的两种实际应用。 2017年，大学建造了第一座3D打印桥梁，随后向行人和骑自行车的人开放。这是学习使用承重材料现场印刷的重要里程碑。这也证明了3D打印结构比传统结构使用更少的混凝土。 将这个概念带入住房是艾恩德霍芬大学的下一步。他们在大桥上的后续项目是在梅尔霍芬（Meerhoven）的一个规模不大但迷人的3D打印房屋的小社区。他们称此举为“世界上第一个3D打印商业住房项目”。该组织表示，第一套房屋，即三居室，单层平房，将于2019年底投入使用。级别的房屋将随之而来。 值得一提的是，一家名为New Story的美国非营利组织和一家名为Icon的建筑技术公司在自己的项目上破土动工，他们宣称这是“美国首个获准使用3D打印的房屋”。房屋只有350平方英尺，两家公司表示，未来的项目将具有成本效益，并带来负担得起的房屋。 据报道，除了在建造阶段使用较少的结构性原材料外，3D打印房屋还减少了多达30％的废物，并大大减少了与制造和运输薄板岩以及从制造厂到工厂的四分之四的捆捆相关的碳足迹。 点评：尽管我们的成就令人难以置信，但我们还有很长的路要走。使用3D打印机建造大量房屋是可持续发展的梦想，并且在这一领域，我们将需要更多的先驱者。建筑中的3D打印机已经是实际的现实，但是随着时间的流逝以及我们技术的不断进步，我们将获得更多的想法，并找到使用3D打印机改善可持续生活的更好方法。 [图片] 来自Pexels的wayX照片

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患有扁平足等疾病的人经常求助于定制足部矫形器（FO），可以使用3D打印和扫描技术以更低的成本在更少的时间内制造出这种矫形器。来自台湾的一组研究人员最近进行了一项名为《 3D打印足矫形器的生物力学评估和强度测试》的研究，目的是评估扁平足患者对3D打印FO的使用情况。据了解，这项研究的目的是使用低成本3D打印技术制造FO，并评估3D打印FO在柔性扁平足个体中的机械性能和生物力学效果。 [图片]图1：3D打印FO的制作。 （c）从脚部模型中提取FO形状。 （d）导入到Cura中的Solid FO模型将被切片并作为G代码输出。 他们以0°，45°和90°的方向3D打印了18个FO样品，并与12个个体进行了人体运动分析，并进行了机械测试以确定其最大压缩载荷和刚度。研究人员3D扫描了参与者的脚，然后将结果导出为STL文件，并使用Autodesk Meshmixer软件对其进行了编辑，使用Ultimaker Cura 3.3软件定义FO的构建参数，然后在Infinity X1 FDM 3D打印机上用PLA灯丝打印成3D模型。研究人员解释说：“由于不存在用于FO的标准测试，我们设计了一种程序来测试FO的刚度。在每个FO的侧面放置了一个矩形夹具测量。然后，对每个构建方向的六个3D打印FO进行动态压缩，然后团队收集了位移和反作用力数据。为了比较FO的最大压缩载荷和刚度，还完成了方差分析（ANOVA）或方差的单向分析，检验和事后Tukey检验。 [图片]（e）使用Infinity X1 3D打印机打印的FO （f）3D打印的FO的俯视图和（g）后视图。 执行的压缩测试表明，当位移小于5mm时，FO的45°和90°生成取向导致相似的载荷和位移行为。方差分析揭示了群体之间的差异。 Tukey测试表明，使用45°构造方向（N）制成的FO中的最大负载明显大于使用90°（N）和0°（N）构造方向所制成的FO。参与者还进行了运动捕捉实验，其中运动学和动力学数据均由八台摄像机的3D Vicon运动分析系统收集。他们必须穿着标准鞋“进行五次以自选速度进行水平行走的试验”，然后再嵌入3D打印FO。然后团队再次进行了ANOVA测试，以比较三个构建方向中每个方向的FO的机械参数。为了比较运动捕捉测试中的生物力学变量，还进行了配对样本测试。 [图片] “结果表明，45°构造方向产生了最强的FO。此外，在Shoe + FO条件下，最大踝伸肌力矩和外旋肌力矩分别显着降低了35％和16％，但与Shoe条件相比，最大踝plant屈力矩增加了3％。研究人员表示：“在两种情况下，地面反作用力没有显着差异。这项研究表明3D打印的FO可以改变步态期间的踝关节力矩。 [图片] 点评：低成本3D打印技术具有制造定制FO的能力，并具有纠正脚部异常的足够支持，研究人员的数据表明，这些FO引起了生物力学的变化，并对扁平足的人影响深远。

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生物活性陶瓷是指能够促进骨、软骨等新组织生长的材料。除了包含生物活性材料之外。通过这类生物陶瓷材料制造骨再生组织工程支架时，要求是陶瓷材料相对坚硬，能够促进细胞粘附，并具有骨诱导性，骨传导性和/或软骨生成活性。 生物活性陶瓷材料在特定的分化培养基条件下支持成骨和软骨形成。羟基磷灰石（HAp）属于这类生物活性陶瓷，该材料有天然骨骼的矿物质成分。羟基磷灰石具有骨传导和骨诱导特性，具有在材料中以及材料周围促进新的天然骨生长的能力。 羟基磷灰石（HAp）和聚己内酯（PCL）或聚乳酸-共-乙醇酸（PLGA）的复合材料3D打印组织工程支架，能够通过热熔成形3D打印技术进行制造。然而这类复合材料组织工程支架的制造中仍存在许多问题。美国西北大学和伊利诺斯大学健康大学的Ramille N. Shah博士研究团队研发了一种可在相对低温环境下进行3D打印的生物活性陶瓷油墨，可用于制造植入体内的骨再生支架，支架具有超高弹性，材料中含有高比例的羟基磷灰石。 [图片] 超弹性生物活性陶瓷骨再生支架。来源：US20180243484 面向多种组织工程应用 研究团队指出了3D打印热熔打印技术制造骨再生支架时所存在的问题，包括： 1）热熔打印技术不支持将生物活性因子直接掺入材料中；2）材料挤出过程依赖于可熔融的热熔悬浮液，当固体羟基磷灰石颗粒的重量分数大于约0.5时，实际上是无法实现的；3）因为该材料主要是PCL，所以羟基磷灰石颗粒被封装并且没有暴露在该材料的表面上，这意味着该材料所体现出的表面性质是PCL 材料的，即光滑且不易粘附细胞; 4）为防止在制造后变形或变形，由这类复合材料制成的最终组织工程支架坚硬、易碎；5）水凝胶或细胞材料等对温度敏感的材料，不能作为该工艺的材料。 为克服这些问题，研究团队开发了一种包含生物活性颗粒的墨水制剂，还开发了通过该材料3D打印的组织工程支架和3D打印方法，以及在该组织生长支架上培养生命体组织的方法。 用于制造组织工程支架的材料，除了要求具有生物相容性之外，还要求其中的聚合物粘合剂易于加工，具有弹性和可生物降解。生物相容性聚合物粘合剂也可以是生物活性材料，合适的聚合物粘合剂材料包括生物相容的生物活性聚酯，例如聚乳酸，聚乙醇酸，聚乳酸-共-乙醇酸（PLGA）（也称为聚丙交酯-共-乙交酯（PLG）），聚己内酯（PCL）或任何组合。PCL和PLGA是合成衍生的聚酯，它们具有弹性，可降解，可用于软骨组织再生，并已显示出支持干细胞向成骨和软骨形成途径分化的能力。 弹性聚合物粘合剂（例如PCL和PLGA）的使用，可提高3D打印骨组织工程支架的坚固性。在3D打印设备挤出油墨时，弹性体粘合剂为材料提供连续性、柔性和坚固性，以及弹性。有关以上材料的骨再生能力，取决于材料的化学性质与机械性质的影响。例如，干细胞将对材料的硬度做出反应。在包含HAp和PCL的实验中，HAp诱导干细胞主要遵循成骨分化途径，而PCL诱导干细胞主要遵循成软骨分化途径。 由于这款油墨材料可以在相对较低的温度（例如，室温）下配制和3D打印，所以可以在墨水中添加生物活性因子（例如蛋白质，肽，生长因子和基因）和/或药物化合物，在此温度下制造的3D打印结构不会发生热诱导降解。低温处理的另一个优势是，可以配制具有高生物活性陶瓷含量的油墨。例如，生物活性陶瓷含量占油墨总重量的60％-90%。另外，允许与水凝胶和含有活细胞的水凝胶等对温度敏感材料一起用于3D打印。3D打印技术在骨再生组织工程支架制造领域具有优势，因为它提供了构成支架的各层的规则几何构图，支架的孔隙率、孔径和孔互连性可以被精确的控制和调整。 [图片] 图1。来源：US20180243484 研究团队基于上述油墨和3D打印方法进行了验证。在其中一个验证实例中，研究团队使用了由微米或纳米级HAp颗粒与生物相容性弹性PCL材料相结合的油墨（图1）。 在实例中使用的材料具有以下特性：由暴露的HAp颗粒主导的粗糙表面；PCL主导的宏观机械性能（弹性，大断裂伸长率）；HAp颗粒主导的微观机械性能；可生物降解；骨诱导；复杂的多孔结构。 为确保HAPCL 材料以及经过打印和后处理的材料是无毒无害的，同时为了测量材料的生物相容性和骨再生潜力，研究人员对含有90wt％HAp的3D打印材料进行了体外细胞研究，并通过该材料制造了具有200μm孔隙的HAp支架。 [图片] 图10。来源：US20180243484 图10显示了hMSC在HAPCL支架上的胶原合成和沉积，如：（A）SEM；（B）组织学图像。hMSC在HAPCL中积极沉积胶原蛋白和其他细胞外基质元素。 [图片] 图11。来源：US20180243484 图11显示了在接种后28天通过hMSC的羟基磷灰石合成和沉积，如：（A）SEM；（B）沉积矿物的相应能量色散X射线光谱。hMSC在HAPCL中积极合成并沉积羟基磷灰石（钙磷比为1.69）。骨骼中发现的天然羟磷灰石为1.67，支架制造中使用的HAp为1.59。HAPCL中的细胞产生的HAp比原始支架更为自然。这些结果均表明，HAPCL材料上的干细胞是有活力的，可增殖的，活跃地产生细胞外基质并且正在经历成骨分化。 上述3D打打印生物陶瓷油墨可用于多种组织工程应用，包括半月板，软骨和软骨下骨的置换和再生（即用于骨关节炎，软骨缺损和半月板组织受损）；其他软骨组织（即耳，鼻，食道，气管）；韧带骨固定装置，用于改善韧带修复手术后的整合并恢复其机械功能；颅面再生植入物（例如颅骨板，鼻子、,骨）；矫正外科手术治疗pallet裂托板后组织的支持和再生；拔牙后牙槽的支持和再生；脊柱融合和再生；任何长骨，髋骨或四肢骨头（即手，腕，脚踝，脚，脚趾）的再生；药物或生长因子的输送，以及可生物降解的植入物或涂层。 Review 以上研究团队已对超弹性生物活性陶瓷支架进行了动物试验。《Plastic and Reconstructive Surgery》杂志2019年五月刊刊登了该团队发表的论文，论文中报道了一种3D打印的超弹性骨合成材料，该材料有望成为一种经济有效的颅颌面修复新材料。初步研究结果显示，该材料加速了大鼠颅骨缺损的骨再生。 研究团队表示，颅颌面部重建领域对于经济有效的骨替代材料需求量大，超弹性骨有很大的潜力可以应用在这一领域。在动物实验中，研究人员除了使用3D打印超弹性骨进行颅骨缺损修复之外，还分别使用了动物自体，以及不包含骨矿物质材料的修复支架修复其他颅骨缺损部位。自体骨是重建骨缺损的首选材料，但这种天然材料难以获得，需要从从身体其他部位采取骨骼，有的时候根本无法获得适合的自体骨。 实验结果表明，3D打印的超弹性骨提供了良好的骨再生。在随访CT扫描中，与自体骨相比，超弹性骨在8周后有效率约为74％，12周时有效率为65％。而仅包含聚乙醇酸材料不包含骨矿物质材料的支架所修复的缺损处，仅显示出很少的新骨形成。显微镜检查显示，超弹性骨支架首先被纤维组织逐渐包围，然后被新骨细胞包围。随着时间的推移，支架将逐渐被新骨完全替换，并结合植入的骨矿物质。

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3D打印技术的出现，让锁业感到颤抖，因为在懂3D打印技术的人眼里，想复制一把普通的钥匙打开一把普通的锁变得非常容易。只需要在你不注意的时候，对着你的钥匙拍几张照片。[图片]回去以后，对照着照片，就可以在电脑中即可设计出钥匙的3D模型。[图片]用几千元的FDM桌面型3D打印机，将钥匙用塑料材料打印出来。[图片]就可以直接打开你家的门[图片]顿时是不是感觉3D打印技术很可怕，但实际上攻防总是相生相克的，那3D打印技术在防止钥匙被复制方面，有什么作用呢？还真的有公司在这方面做出了创新，2019年12月12日，一家瑞士的初创公司Urban Alps于2015年首次展出了3D打印的Stealth Keys“隐形钥匙”，这家公司由ETHZürich和EPFL校友创立，声称这是世界上第一个金属3D打印钥匙。[图片] 表面来看，这把钥匙与普通钥匙没太大区别，然而在钥匙的内部却有隐藏的结构，这把3D打印的钥匙采用SLM（选择性激光熔融）技术制成，钥匙在内部隐藏了大部分机械安全功能，这就使其不会像普通钥匙那样容易被复制或者扫描。[图片]市售的“隐形钥匙”具有极高的安全性，它提供了终极的密钥保护方案，具有完全不可见的安全功能，并且不需要任何磁铁或电子产品。现在，Urban Alps正在与挪威国防研究机构（FFI）的衍生公司Fieldmade合作，部署可以在任何地方，任何时间3D打印隐形钥匙的微型工厂。Urban Alps创始人兼首席执行官Alejandro Ojeda在一份新闻稿中说：“这项合作标志着新工业时代的开始，在该工业时代，无论客户身在何处，高安全性机械钥匙都以数字方式运送到客户所在地，并变成了物理产品–没有运输费用，没有海关，立即进行，并且可以防止未经授权的复制。”[图片] Fieldmade成立于2016年，创建，制造和销售完全集成的软件和3D打印解决方案，以供部署使用。该公司除了提供AM微型工厂外，还提供AM即服务和虚拟仓库，在北约AM社区中拥有强大的立足点，去年与挪威国防部获得了第一份研发合同。[图片] [图片]Fieldmade的创始人兼首席执行官Christian Duun Norberg表示：“ Fieldmade的目标是寻找创新的方法，为客户带来更多价值，不仅是革命性的钥匙，而且还包括新型增材制造所带来的好处，例如数字供应链。”目前，所有可用的高安全性密钥都是在多个大型工厂生产的，并且取决于买方所在地的偏远位置，可能需要数周才能完成并交付他们的订单。此外，密钥复制是一个真正的安全威胁–不幸的是，使用应用程序，智能手机和塑料打印机对大多数安全密钥进行未经授权的复制并不困难。现在，城市阿尔卑斯山可以使用Fieldmade的微型工厂将“隐形钥匙”的交付时间缩短到一天。由于这些远程微工厂，能源和军事领域的多个客户可以按需订购3D打印的Stealth Keys，并且周转迅速。此外，用于远程3D打印的专有软件可实现CAD和IP安全，因为它不需要发送任何CAD文件。

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泡沫、点阵这样的微结构材料通过几何形状获得了卓越的机械性能，它们具有高刚度和强度，同时又保持极轻的性能。但是如果将具有这类结构的零件应用在耐用设备上，仍需在循环载荷下延长其使用寿命。来自普渡大学等科研机构的研究团队受到天然松质骨骼微观结构的启发，找到了延长这类结构疲劳寿命却极少增加重量的方法。研究团队分析了人类骨骼中水平支撑结构如何“抵抗”磨损的原理，并将这一原理转化为设计3D打印轻量化结构的方法。这类3D打印轻量化结构在应用于建筑物、飞机或其他领域时将具有足够的寿命。 研究论文Bone-inspired microarchitectures achieve enhanced fatigue life发表在《美国国家科学院院刊》中。[图片]模仿人体骨小梁结构的3D打印聚合物模型。来源：普渡大学水平支撑影响疲劳寿命人体骨骼通过小梁的海绵状结构获得耐用性，这种海绵状结构是由相互连接的垂直柱状支撑和水平杆状支撑作为柱和梁组成的网络。小梁越密集骨骼在日常活动中就越有弹性，但是疾病和年龄会影响这种密度。[图片]人类股骨的图像显示出相互连接的白线，这些线构成了小梁结构。来源：普渡大学研究团队指出，当人们衰老时他们的骨骼中首先失去的是水平支撑，这一状况将增加骨骼在多个循环载荷作用下断裂的可能性。研究团队发现，垂直的柱状支撑结构与骨骼的刚度、强度相关，而水平的支撑结构与骨骼疲劳寿命有关。研究团队进行了机械分析模拟，以确定水平支撑结构在人体骨骼中的作用是否比以前认为的要大。然后，他们设计了具有与骨小梁相似的3D打印聚合物。[图片]与骨小梁具有相同数量水平、垂直支撑杆的3D打印模型。来源：普渡大学研究团队在循环载荷下对骨骼的微观结构进行仿真时，能够看到应变会集中在这些水平支杆上，并且通过增加这些水平支杆的厚度，能够减轻一些观察到的应变，当向3D打印的聚合物施加载荷时，水平支撑杆越厚，聚合物承受载荷的时间就越长。研究论文中指出，研究团队通过3D打印的微结构模型发现，水平支撑结构的单元厚度的小幅增加可以使疲劳寿命增加10到100倍，远远超过了相关密度变化的预期。根据普渡大学的报道，研究团队将水平支撑结构的厚度增加约30％时，人造材料的使用寿命可能会延长100倍。由于增厚水平支撑结构不会显著增加3D打印聚合物的重量，因此研究人员认为，这种设计方式对于创建更具弹性和更长疲劳寿命的轻量化材料具有意义。

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12月1日上午，以“新时代、新技能、新梦想”为主题的2019年中国技能大赛-全国电子信息服务业职业技能竞赛-“创想杯”3D打印造型技术竞赛在杭州圆满落下帷幕。本次竞赛属于国家级二类竞赛，是国内3D打印领域最高级别的国家级赛事，旨在推动我国3D打印人才队伍建设，为产业发展提供人才支撑。[图片][图片]11月28日开幕式200+选手齐聚杭州 “创想杯”决赛正式拉开帷幕“创想杯”3D打印造型技术竞赛从今年3月开始筹备，经过精心组织和层层选拔，历时半年之久，最终45支职工组代表队，46支教师组代表队，55支学生组代表队，共计146支队伍，201名选手成功晋级全国总决赛，于11月28日至12月1日在杭州问鼎最高荣誉。11月28日下午，“创想杯”3D打印造型技术竞赛在杭州职业技术学院正式拉开帷幕。出席本次开幕式的嘉宾人员有：中国电子商会专职副会长、2019年中国技能大赛--全国电子信息服务业职业技能竞赛组委会副主任--柳玉峰杭州职业技术学院副校长--楼晓春杭州市公共实训指导中心主任--王勇杰北京企学研教育科技研究院院长--刘辉大赛专家委员会主任、清华大学基础训练中心顾问--付宏生教授大赛专家委员会副主任、广西机械工程协会副理事长--梁建和教授北京教育科学研究院--孟献军教授北京企学研教育科技研究院执行院长--何勇深圳市创想三维科技有限公司国内销售总监--李登支持并参与本次赛事的各个企业领导、专家、选手中国日报、光明日报、科技日报、中国电子报、中国工业报、中华网等新闻媒体的朋友们[图片]在开幕式上，北京企学研教育科技研究院院长刘辉表示，通过此次比赛将和大赛联合承办单位、冠名单位、支持单位、专家委员会等共同做好3D打印技术的交流和成果转化工作，把大赛过程中积累的经验及各类相关资料进行整理印发，加强对3D打印技术的宣传，从而引导更多的人投身3D打印技术工作中，建设好3D打印实训基地，培养出更多知识技能型、技术技能型、创新型的人才。[图片]柳玉峰会长在开幕式讲话中指出，世界经济论坛把3D打印作为五大颠覆性创新技术之一，众多国家把3D打印作为未来产业发展新的增长点，我国也迫切需要全面提升劳动者素质，建设知识型技能型创新型的劳动者大军。并谈到中央领导在表彰我国选手参加世界技能大赛取得成绩并就技能人才工作作出重要指示，强调说劳动者素质是一个国家一个民族发展的至关重要素养，技术工人队伍是支撑中国制造、中国创造的重要基础，这也预示着中国技能大赛必将成为展示中华民族大国风范的亮丽平台。随后，正式宣布“创想杯”3D打印造型技术竞赛决赛正式开幕![图片]开幕式后，各级领导对本次“创想杯”3D打印造型技术竞赛决赛现场情况做了视察工作，对比赛环境和用机情况分别做了全方位的考察，深圳市创想三维科技有限公司国内销售总监李登表示我们将严阵以待，全力配合组委会，确保选手们赛出水平赛出风格。[图片][图片]在各参赛选手进入赛场熟悉环境时，创想三维上海分公司负责人何金荣和相关技术人员为选手们介绍了竞赛设备情况，耐心解答了选手们的疑问。[图片][图片]29-30日比赛现场激情赛场展风采 斗志昂扬竞技能在29日至30日期间，教师组、职工组、学生组选手们分批来到杭州市公共实训基地，有序排队进入赛场，通过抽签方式决定座位号。赛项实操设计引入创想三维的CT-005(光固化)、CT-300(FDM)两种3D打印工艺，充分发挥3D打印技术特点，以检验选手独立完成综合产品(配合件)设计、造型及输出打印的能力。本次赛项样题来自企业真实产品，考验选手对滑行飞机(教师组)、游船(职工组)、动力小车(学生组)的3D打印造型设计一系列的知识和技能。所有参赛选手要在规定时间内完成3D打印实操任务，参赛选手全神贯注，凝心聚力发挥所学，仔细认真地完成比赛的每一项任务。[图片][图片][图片][图片]在比赛期间，人社部中国就业培训技术指导中心主任刘康、中国电子商会会长王宁等组委会领导多次来现场监督巡视。竞赛组委会相关负责人表示，此次竞赛既是为3D打印高技能人才搭建一个展示技能的平台，也是对3D打印造型技术应用的一次“大检验”，最终实现以赛促学、以学促用，培养出一支知识型技能型创新型的劳动力大军，推动我国3D打印技能人才队伍建设。[图片]创想三维国内销售总监李登向组委会领导表示，创想三维高度重视此次竞赛，从11月22日起，技术人员就已经开始安装机器布置赛场，除了在场的100多台3D打印机的设备支持外，技术人员全程驻守现场，确保3D打印机运行正常，为“创想杯”的顺利进行提供有力支持。[图片]在实操比赛结束后，杭州职业技术学院的学生说道，很荣幸能够参加这次“创想杯”3D打印造型技术竞赛，竞赛的准备过程是一次系统的学习和积累的过程。通过比赛，认识到自己在3D打印实操方面还有很大的进步空间，今后，也会更加勤学务实，不断提高3D打印技术的实际操作能力。在本次的实操竞赛环节中，自己的3D打印作品滑行超过2米，总体还是比较满意的。[图片]12月1日闭幕式“全国技术能手”荣誉揭晓 “创想杯”圆满落幕12月1日上午，在杭州职业技术学院举行闭幕式，竞赛评分裁判长，安徽机电职业技术学院机械工程学院副院长李庆副教授宣读本次“创想杯”决赛成绩。人社部中国就业培训技术指导中心主任刘康讲到“创想杯”引入3D打印高端技术非常具有创新性，并宣读职工组赵庆同、王冠和教师组胡凯俊三名优秀选手获得“全国技术能手”荣誉，相关的表彰将纳入国家高技能人才库中。[图片]创想三维联合创始人刘辉林为中职组三等奖颁奖[图片]学生组一等奖[图片]职工组/教师组一等奖[图片]最佳组织奖[图片]突出贡献奖深圳市创想三维科技有限公司作为本次大赛联合承办单位，为竞赛提供CT-005(光固化)、CT-300(FDM)两种3D打印机及现场技术支持服务，保证了竞赛全过程的顺利进行，荣获竞赛突出贡献奖，创想三维联合创始人兼副总裁刘辉林上台接受荣誉表彰。[图片]人社部中国就业培训技术指导中心主任刘康（左二）最后，2019年中国技能大赛一全国电子信息服务业职业技能竞赛组委会主任、中国电子商会会长王宁宣布大赛闭幕，他首先对各位获奖选手取得的优异成绩表示祝贺，向各承办单位、支持企业、各位专家、裁判、指导教师、各位选手为本次大赛所做的工作和努力表示感谢，特别指出感谢创想三维在整个大赛过程中提供机器设备。最后宣布“创想杯”3D打印造型技术竞赛闭赛。[图片]中国电子商会会长 王宁2019年中国技能大赛-“创想杯”3D打印造型技术赛项已经完美落幕，此次“创想杯”3D打印造型技术赛项在社会各界引起了强烈共鸣，赢得了权威媒体的关注。截止目前为止，已经吸引了超过20余家主流媒体的深度报道和传播，其中包含国内权威媒体和地方媒体的报道。[图片][图片][图片]创想三维将以此次赛事为契机，加强专业与各单位交流工作，做好大赛成果转化工作。在未来，创想三维也将不断推广普及3D打印产业应用，推动我国3D打印人才队伍建设，为产业发展提供人才支撑。

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关于3D打印在美国空军基地的应用，曾介绍过美国空军对3D打印的乐观态度基于几个关键的优势，包括快速制造备品备件的能力，这样就无需等待数月，也消除了需要大量的库存存储空间，并减少了材料的浪费。可以花上几小时增材制造出想要的零件，再通过不断的调整设计迭代以确保它的正确的几何形状、正确的公差、正确的接口，最后获得想要的零件。如今，为了“多、快、好、省”的迅速实现备品备件的打印，美国空军向普渡大学附属公司Imaginestics LLC提供资金支持，以推进3D打印制造技术在帮助国防部管理其数字资产以保护美国方面发挥更大的作用。[图片]来源：普渡大学让备品备件的制造全流程智能化Imaginestics LLC是一家软件公司，总部位于西拉斐特的普渡大学研究园，已通过美国空军获得了150万美元的SBIR （小型企业创新研究）第二阶段资助。该奖项是在Imaginestics公司于2017年受聘为空军创建新系统以更好地管理增材制造（AM）体系之后获得的。根据 Imaginestics首席执行官兼联合创始人Jamie Tan，Imaginestics的使命是建立用于管理数字资产的人工智能驱动解决方案。通过使用 Imaginestics的VizSeek，设计工程师可以克服基于关键字搜索的相关障碍，成功找到他们以前设计过的零部件。使用视觉搜索，工程师只需要上传照片、手绘草图、2D CAD绘图，3D草图或3D模型，就能快速准确的在设计数据库中找现有的类似零部件。一旦工程师确认了零部件几何形状以及相关的制造数据，就可以立即将其使用到新的设计中。[图片]VizSeek应用案例。来源：VizSeek 基于已有的视觉搜索方案，Imaginestics正在建立一个增材制造咨询系统（AMAS），该系统将为空军提供一种对增材制造工程师有效地存储，处理和显示增材制造零件数据。它将提供增材制造零件的出处，查看增材制造设备性能以及管理逆向工程任务的工作流程。这个系统托管在AWS GovCloud上，将允许所有组织之间利用该软件共享增材制造数据，同时还将最大程度地减少软件仓库的维护成本。[图片]来源：普渡大学AMAS将包括Imaginestics专利的视觉搜索技术VizSeek，VizSeek技术还允许用户搜索历史数据以找到相关的工具、零件设计、以前的报价和采购数据。该平台实质上可以使空军人员在数小时内创建零件，而不必等待数天来追踪零件并重复工作。除了搜索零件，AMAS还将帮助工程师更好地了解不同原材料、机器、工艺和零件形状之间的关系。接下来，记录的数据可用于预测机器维护，节省资源和潜在的机器停机时间。