3D打印一周趣闻

耶路撒冷希伯来大学化学研究所报道了一种可 3D打印的具有自愈合能力的水凝胶。这些水凝胶是半互穿的聚合物网络，在室温下切割后重新连接，试样能够承受变形，12小时内可恢复初始强度的72%。这种3D打印自愈合水凝胶可打印得到具有复杂架构的物品，为今后从软机器人到能量存储在不同领域的应用铺平了道路。目前，利用具有天然修复特性的高分子材料制作光固化3D打印物体的报道较少，主要与弹性体有关。本文报道了第一个具有自修复特性的光固化3D打印水凝胶。这种3D打印水凝胶可打印制造具有复杂结构的物品，并且在室温下无需任何刺激即具有自修复能力。这种3D打印水凝胶仅使用商用化合物（如聚乙烯醇(PVA)和丙烯酸(AAc)，聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)等）和商用打印机即可制造，本文提供了一种通用且易于适应的方法通过光固化开发具有复杂3D结构的自修复水凝胶，应用于从生物医学、可穿戴传感器到机器人和能量收集等多个领域。

钨金属的特殊之处在于它的熔点可高达3410±20℃，这是钨及其制品能够被广泛应用的重要优势之一，不过在3D打印领域当中，也成为了需要攻克的一大技术难点。但是俗话说的好，生活本身就是一个不断遇到问题并且解决问题的过程，而且办法还总比问题多。一旦能够攻克钨材难加工的痛点，3D打印也可以为钨金属打开更广阔的应用前景。与其他金属3D打印一样，3D打印钨也需要具备基础的原材料——球形钨粉。与应用到硬质合金的普通钨粉不同，球形钨粉外观呈球状，具有粉末流动性好和高振实密度的显著特点。作为3D打印制备复杂结构钨制品件的原材料，球形钨粉的制备是新型钨及其合金制品开发的重要环节。钨是一种金属3D打印材料，其特征在于适度的热膨胀，高熔点和高导热率。当金属暴露于高温（例如3D打印中发生的高温）之后冷却时，不可避免地会遇到DBT过渡。较低的温度会导致延展性急剧下降，从而导致残余应力和微裂纹。

过去，专利持有人已在其产品中采用了物理上不可克隆的功能（PUF），以使其IP在物理上可识别。这样的PUF（包括纹理，图案和标记剂）很难复制，但是它们也增加了制造过程的复杂性，从而潜在地增加了零件成本。布法罗团队现已开发出一种新方法，该方法可在预热过程中识别每个系统挤出机背后的独特热特征并将其整合到3D模型中。打印完成后，生成的零件将带有隐藏的水印，该水印可检测到任何伪造品，如果不访问原始系统，这些伪造品将无法复制。为了校准他们的指纹识别过程，科学家在预热过程中测量了45台不同挤出机中的温度变化率和热扩散率。考虑到硬件，材料和缺陷等因素会导致独特的热传导过程，该团队发现每个热端均具有独特的热特性，准确率约为92％。通过吸收大量的热数据，该团队的算法最终能够区分不同热端配置的预热行为，并生成一次性可识别的水印。在一个实验中，该团队甚至可以通过局部修改每个打印层的厚度，在零件上添加二进制数字，以拼出一个ISBN10校验和。

作为皮革这样有用的材料，把它“种植”在牛背上并不是最环保的获取方式。现在，来自塔夫茨大学的工程师们已经用丝绸制造出了一种类似皮革的新材料，这种材料可以通过3D打印成型并且在需要时很容易回收制成新产品。科学家们先从蚕茧中提取普通的丝纤维。这些纤维会被混合成浆液，在那里它们被分解成它们最初的蛋白质成分。然后，通过丝素跟增塑剂和植物胶增稠剂的结合产生可以用来3D打印的材料。为了进一步强化这种材料，研究小组在壳聚糖中加入了增塑剂和染料。团队表示，这种材料具有跟普通皮革相似的特性。它可以折叠、穿孔、拉伸和缝合在一起进而形成通常用皮革制成的衣服和配饰。3D打印的制作方法也可以通过调整来创建图案和纹理来改变其功能、外观和/或感觉。为了使这种材料更具可持续性，该团队表示，丝绸制成的皮革可以很容易地回收利用。一旦产品达到使用寿命，材料可以被重新溶解成丝浆，然后制成一种全新的丝绸皮革产品。即使最终被扔进垃圾填埋场，这种材料也是可生物降解的。该团队表示，他们未来的工作将包括测试生产这种材料的其他方法并更好地去比较这种材料跟动物皮革。

美国艺术家Ioan Florea（美国2014年第一家3D打印房屋的创建者）于2021年5月4日推出第一个3D打印触觉艺术收藏。Ioan Florea的艺术基于概念融合和开源技术，并添加了NFT作为艺术工具。他使用定制的改装机器人和大型3D打印机进行创作。作品由交互式GLB数字文件组成，这些文件具有可解锁实体3D打印对象、画布上的3D绘画等等。GLB是虚拟现实（VR）和增强现实（AR）中使用的3D文件格式，可以转换为STL进行3D打印。抽象形状是使用3D软件、生成式AI、参数化设计创建的，并被嵌入到3D打印的液态金属Ford Torino和3D打印Camaro项目中。收藏系列的一部分是3D打印形状的实际G代码（数控（NC）编程语言）的NFT图像。这将打开一个有关3D打印NFT复杂性的对话框，其中包括实际图像、STL、OBJ或3MF格式以及G代码。这些开源3D打印作品还可以通过比特币和以太坊（也都是开源的）获得。IoanFlorea第一次接触区块链技术是在2014-2015年，当时他在InsideBitcoin-Inside 3D Printing Show展览中展出了3D打印汽车。他说，“在我的艺术中，我通过触摸抽象代码和算法并用手握住它们，在虚拟世界和现实世界之间架起了桥梁，为视觉感知增加了触觉交互。”

来自阿尔伯塔大学的研究人员开发出了一种3D打印定制形状软骨的新技术。这可以用来重建皮肤癌患者的鼻子并省去了他们从身体其他部位提取软骨样本的麻烦。该研究小组收集了人类鼻软骨细胞，然后将它们跟牛胶原蛋白制成的水凝胶混合。之后使用3D生物打印出所需的形状并在培养皿中培养大约四周。在此期间，它会变成有功能的软骨，进而做好了被移植到病人体内的准备。其他研究也在尝试利用3D打印技术来培育软骨，但通常是用来修复膝盖损伤，而这需要不同形式的组织。重塑鼻软骨的替代方案包括“分子手术”，这其中涉及到微小的带电针，这样组织能具有更好的延展性--但这更多的是整容手术而非重建。阿尔伯塔大学的研究人员下一步将测试实验室培育的新软骨在移植到动物体内后的表现，他们希望在未来两到三年内能在人类身上展开测试。

皮肤健康问题是2型糖尿病的首发可见症状。2型糖尿病可导致一系列的皮肤问题，比如：糖尿病皮肤病、水泡、皮疹、瘙痒和真菌感染等。韩国浦项科技大学的Dong-Woo Cho教授团队应用3D打印技术体外构建了具有糖尿病病理特征的皮肤模型。研究人员基于3D细胞打印技术在体外建立具有2型糖尿病病理生理特征的3D病变皮肤组织。研究人员首次将可打印聚己内酯(PCL)纳入3D细胞打印的损伤皮肤模型中，使之成为一个3D transwell系统。 利用3D打印技术结合PCL小室构建正常皮肤模型和糖尿病皮肤模型，应用同轴挤出打印方式在3D打印糖尿病皮肤模型中添加血管结构，并在结构下方增加皮下脂肪层结构首次应用3D打印技术构建糖尿病皮肤模型，并通过胞间通讯的作用原理利用dHDFs将nHDFs诱导成为dHDFs，使之成为与糖尿病患者皮肤类似的体外病理模型。通过添加皮下脂肪层与血管结构构建灌流通道，为后续药物评估建立便捷条件

德国制造商Urwahn Bike推出了他们的首款由3D打印制作的Acros Edition山地自行车。这是他们的首款山地自行车，且具有众多有趣的创新之处。这款人力Acros山地自行车具有无可挑剔的硬壳外观，以及优越的骑行特性。它的不同之处在于，由于它的管架结构是在3D打印机上制造而成，这使得它的框架看起来好像是一个整体的构型。此外，3D打印的钢制框架上还覆盖了抗划伤和抗腐蚀的镍涂层以及反光漆。特殊的框架设计以及圆润的外观装饰，在黄昏时夕阳的的反射下更加吸引眼球。传统上来讲，生产自行车是一个复杂的过程，它需要由许多不同的零件组装而成。而在过去的几年里，有一种新的制造方法出现在自行车的定制生产中——3D打印。3D打印自行车使用钢材无疑证明了它的耐用性是一个有效的选择，然而这款E-bike的价格约为5100美元，所以这款自行车可能还需要一段时间才能被普遍使用。

德国大幅面3D打印机制造商BigRep正在向建筑领域迈进。与常规的建筑3D打印公司不同，BigRep选择与巴斯夫3D打印业务Forward AM合作，从制造建筑混凝土模板这一角度进入建筑行业。两家公司将利用各自专业知识在：虚拟工程、增材制造、高级材料开发和大幅面打印等角度协同合作。建筑模板是一种用于混凝土建筑的模具。利用模板，可以省时省力地浇筑重复性建筑模块，然后组合形成大型建筑。这些模板可占总预算的40％至60％，尤其是那些具有复杂形状的模板。如果没有3D打印，一些复杂几何形状（例如双曲面和空腔）根本无法生产。常规的建筑模板加工需要高技能工人，代价就是高成本、长交货时间和材料浪费。BigRep正在利用大幅面3D打印技术解决模板制造的困难，它的构建体积可达1立方米，还能够快速制造复杂模型。而巴斯夫的Foward AM的加盟，为BigRep提供了一种建筑模板专用的3D打印机长丝：CONCRETE FORMWORK。这是一种工程级长丝，专为具有平滑表面和高几何精度的高质量模板而制造。凭借出色的尺寸稳定性和低吸湿性，非常适合打印复杂几何形状铸件。Concrete Formwork的刚度和耐热性均高于100°C，是功能性应用的理想选择。

人们对假牙的需求仍在增长。到2027年，全球假牙市场估计将达到38亿美元（约245亿人民币）。根据美国口腔颌面外科医师协会的统计，年龄在35至44岁之间的成年人中，有69％的人因意外事故、牙龈疾病、根管衰竭或蛀牙而失去了至少一颗恒牙。为了紧跟市场潮流，DesktopMetal推出生物医疗3D打印业务，逐渐向3D打印医学领域迈进，并致力于加速3D打印技术在牙科、正畸和耳鼻喉科等方面的应用。Flexcera产品具有陶瓷强度和长链化学特性，可确保获得最佳的义齿性能。与EnvisionTEC 3D打印机一起使用时，可以在不到两个小时内打印多达8个定制Flexcera义齿，实现了当日高质量牙科修复的承诺。Flexcera首次在牙科修复术中提供高抗断裂性、防潮性以防止变色或变色，并具有整体自然美感，使牙齿栩栩如生。Flexcera的推出标志着牙科领域一个崭新时代的开始，它将先进的Flexcera科学技术与3D打印技术相结合，为患者提供了卓越的强度、美观性和功能。牙科植入物和数字牙科专家，FullArch Masters的DMD Ryan Dunlop博士则称，DesktopHealth改变了个性化牙科方法。